Узел бурового стенда

Узел бурового стенда

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: буровые стенды для исследования технических характеристик гидравлических двигателей и породоразрушающего бурового инструмента в процессе бурения. Сущность: имеется тензометрический датчик давления 5 (10), который расположен на уровне упругого элемента 6. Полости датчика давления 5 (10) и элемента 6 сообщаются между собой. Датчик давления 5 может быть установлен за пределами корпуса 3 и параллельно упругому элементу .6. Датчик давления 10 может быть выполнен с глухой внутренней полостью и установлен в корпусе 3. При измерении параметров исключается влияние давления промывочной жидкости на осевую нагрузку. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s Е 21 В 10/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (54) УЗЕЛ БУРОВОГО СТЕНДА

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4878618/03 (22) 29.10.90 . (46) 15.04.93. Бюл. hb 14 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72) Г.Ф.Перлов. А.Б.Левина, А.В.Китаев, Г.П.4айковский, Ю.К.Бочебаров, А.Д.Поляринов, Б.П.Рыков и В,Э.Комм (56) Мальцев А.В. и др. Приборы и средства контроля процессов бурения. Спр. пособие, M.Н., 1989, с. 28-38.

Отчет по теме М 12 "Исследование и разработка новых конструкций шарашечных долот", М., ВНИИБТ, 1977, с. 39-49.

Изобретение относится к буровой технике; а именно к буровым стендам, на кото рых исследуются технические характеристики гидравлических двигателей . и породоразрушающего бурового инструмента в процессе бурения.

Целью изобретения является повышение точности и качества измерения силовых параметров процесса бурения за счет исключения влияния давления промывочной жидкости на осевую нагрузку.

На фиг.1 изображен узел бурового стенда; на фиг,2 — принципиальная схема включения компенсатора в гидравлическую систему бурового стенда на уровне измерительного упругого элемента; на фиг.3 — пример установки компенсатора в корпусе, защищающем упругий элемент.

На фиг.1 изображены нагрузочное устройство 1, вращатель 2, измерительный упругий элемент в корпусе 3, долото 4; на схеме фиг.2 — компенсатор 5- датчик давле„„ Ц„„1808958 А1 (57) Использование: буровые стенды для исследования технических характеристик гидравлических двигателей и породоразрушающего бурового инструмента в процессе бурения. Сущность: имеется тензометрический датчик давления 5 (10), который расположен на уровне упругого элемента 6, Полости датчика давления

5 (10) и элемента 6 сообщаются между собой.

Датчик давления 5 может быть установлен за пределами корпуса 3 и параллельно упругому элементу.6. Датчик давления 10 может быть выполнен с глухой внутренней полостью и установлен в корпусе 3. При измерении параметров исключается влияние давления промывочной жидкости на осевую нагрузку.

2 з.п. ф-лы, 3 ил. ния и измерительный упругий элемент 6; на фиг.3 — упругий элемент 6 с тензометрическими датчиками осевой силы 7 в защитном корпусе 8, где находится соединенный каналом 9 с внутренней полостью упругого элемента датчик давления 10 с размещенными на нем датчиками 11. Внутренний диаметр упругого элемента Dg, внешний — D>, внутренний диаметр датчика давления б2, внешний — d>.

Различие между двумя схемами на фиг.2 и фиг.3 заключается в том, что датчик давления на фиг.2 работает за счет сжатия продольных волокон рабочей цилиндрической части при расширяющем действии внутреннего давления, а на фиг.3 — за счет совместного действия сжатия и, с другой стороны, растяжения отдействия того же давления на дно датчика; Ниже оба эффекта подробно описываются.

Узел бурового стенда работает следующим образом, 1808958

2 vp cl)

«й — с6 ос

4Р

Е (D) — 03) 4N. л Е(Я-0 ) 20

«12 л Е (с11 — d) ) Е" =(1 — 21/) о2

«б - «6 Е

1 Ос сж+ z+ pact р

При подаче нагрузки на долото и жидкости в гидравлическую систему промывки происходит деформирование упругого элемента, причем осевое деформирование происходит как за счет действия осевой нагрузки, равной заданной нагрузке на-долото, так и за счет действия внутреннего давления, а также за счет растягивающих усилий, возникающих при наличии перепада давления на долоте, при этом соответствующие деформации равны где. есж — деформация сжатия от действия осевой силы, равной нагрузке на долото Фос, fz деформация сжатия вдоль оси упругого элемента от расширяющего действия внутреннего давления р, pact деформация растяжения, возникающая от растягивающего действия внут-реннего давления на колонну при полном или частичном перекрытии промывочных каналов долота, т.е. при возникновении растягивающей силы противодавления N; Й = Р

S, где S — величина перекрытия сечения.

Максимальное растягивающее усилие противодавления возникает при полностью перекрытом внутреннем сечении буровой колонны

М вЂ” р л03, 1

Из трех составляющих осевого сигнала, соответствующего суммарной осевой дефо рмацииеос только первый является полезным, отвечающим реальной нагрузке на долото, а сумма остальных двух искажает полезный сигнал: вперед =ez+8рест =(1 — 2 Р) (Я

01-03 Е

То есть а — пропорциональна величине

Для определения путем компенсации неискаженного давлением сигнала осевой нагрузки соединяют внутреннюю полость упругого элемента с тензометрическим датчиком давления, электрический сигнал которого используется для компенсации влияния давления на,осевую нагрузку.

Деформация стенки датчика давления пропорциональна действующему внутри не10 го давлению, тэк же как и у упругого элемента

При глухом торце датчика, кэк на фиг.3, -к этому добавляется еще деформация растя жения, также пропорциональная давлению и суммарная деформация равна

30 Отношение п12

L= вред/6 = — " — у/

1 — m 1 — n2

35 где т = 02/01 и = б2/«11, зависит только от размеров датчиков, а не от р, следовательно, оно остается постоянным при колебаниях действующего внутреннего давления, что позволяет использовать электрический сиг40 нал h V, соответствующий деформации

Рдля компенсации сигнала ЛЧе едв, соответствующего еередн искажению сигнала осевой нагрузки, Величину L можно назвать коэффициентом компенсации. На покаэа45 ния датчика момента внутреннее давление не влияет, Электрическая компенсация искажающего влияния давления на осевую нагрузку происходит следующим образом:

50 сигналы с тензомостов момента, нагрузки и давлейия поступают на усилители постоянного тока (УПТ). Поскольку внутреннее . давление не влияет на работу тензомоста момента, выходной сигнал с УПТ момента

55 снимается не искаженным.

Сигнал с тензомоста нагрузки содержит составляющую от давления, Для компенсации он подается на электронное устройство, которое суммирует его с определенным знаком с сигналом от датчика давления в про. .У

1808958

5 порции, задаваемой путем первичной тарировки при одном значении давления, Разностный сигнал является электрическим аналогом осевой нагрузки без искажения.

Формула изобретения

1. Узел бурового стенда, содержащий гидравлическую систему, нагруэочный блок, связанный с нагрузоуным блоком вращатель, долото, расположенное в нижней части узла. и установленный между вращателем и долотом корпус с измерительным упругим элементом и тензомостом для измерения осевой силы, отл ич а ю щий с я тем, что, с целью повышения точности и качества измерения силовых параметров процесса бурения за счет исключения влияния давления промывочной жидкости на осевую нагрузку, он снабжен тензометрическим датчиком давления промывочной жидкости, который расположен в гидравлической системе на уровне упругого

5 элемента, полость которого сообщена с полостью тензометрического датчика давления промывной жидкости.

2.Узел поп.1,отличающийс ятем, что тензометрический датчик давления ус10 тановлен параллельно упругому элементу за пределами его корпуса, а вход и выход тензометрического датчика давления соединены соответственно с входом и выходом упругого элемента.

15 3.Узел поп.1, отлича ющийся тем, что тензометрический датчик давления выполнен с глухой внутренней полостью и размещен в корпусе упругого элемента.

1808958

2. 3

Составитель Я.Эдельман

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагаоина, 101

Заказ 1262 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5