Устройство для преобразования перемещений бурового инструмента

Устройство для преобразования перемещений бурового инструмента

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаетския

Социалистических

Республик (61 j Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30. 10. 78 (21) 2678645/22-03 (51)М. Кл. с присоединением заявки ¹

E 21 В 45/00

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 301080, Бюллетень ¹ 40 (53) 3 +K 622. 24. Р82 (088.8) Дата опубликования описания 30 080 (72) Авторы изобретения

В.А.Кузнецов и Н.Ф.Богданов

Куйбышевский политехнический институт им.В.В.Куйбышева (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА

Изобретение относится к области бурения скважин при разведке и добыче полезных ископаемых и может быть использовано для измерения проходки, скорости бурения и длины колонны бу- 5 рильных труб при спуске ее в скважину.

Известны устройства для преобразования перемещений бурового инструмента в электрический измерительный 10 сигнал, который используется для определения различных параметров перемещения бурового инструмента pj .

Наиболее удобными являются преобразователи перемещения бурового инструмента в число-импульсный код,так как информация, представляемая в форме число-импульсного кода, легко обрабатывается типовыми цифровыми уртройствами и обладает большой по- 2О мехоустойчивостью по сравнению с аналоговым сигналом. Во всех известных устройствах для преобразования перемещений бурового инструмента в число-импульсный код обязательным 25 элементом является квантователь.Так в одном из устройств в качестве квантователя используется кольцо с вырезами, которое жестко крепится к шкиву-кронблока. Кольцо с вырезами 3О

2 при перемещении бурового инструмента модулирует световой поток, падающий на чувствительный элемент, который преобразует световой поток в электрический сигнал. В других устройствах квантование величины перемещения бурового инструмента осуществляется посредством ферромагнитных зубьев,прикрепленных с помощью немагнитного кольца к шкиву кронблока.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, в котором квантование величины перемещения бурового инструмента осуществляется посредством ферромагнитных меток, наносимых непосредственно на поверхность шкива кронблока (2).

Недостатки известных устройств связаны с тем, что все эти устройства имеют неизменный шаг квантования.

При бурении скважины по мере увеличения веса колонны бурильных труб изменяется оснастка талевой системы,что приводит к изменению коэффициента преобразования перемещения бурового инструмента в число-импульсный код.

В настоящее время используются оснастки талевой системы типа бк7, 5 6, 4 ° 5 с коэффициентами преобра?75302 эования соответственно 12,10,8. Пропорционально коэффициенту оснастки изменяется и "цена" импульса преобразователя перемещения бурового инструмента в число-импульсный код.

Непостоянство "цены" импульса преобразователя приводит или к значительной погрешности измерения, или к не4

Обходимости введения сложных пересчетных устройств. Кроме того,преобразователь, рассчитанный для определенного типа оснастки, не может быть использован на буровых установках с оснасткой талевой системы другого типа.

Целью изобретения является измерение параметров проходки при различных ll5 типах оснастки, повышение точности преобразования перемещений бурового инструмента в число-импульсный код.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом преобразователе Щ перемещений бурового инструмента в число-импульсный код, состоящем из квантователя, чувствительного элемента, включающего генератор, трансформаторные преобразователи с обмоткой возбуждения и измерительные обмотки, в качестве квантователя применен диск с п-рядами отверстий, а чувствительный элемент включает 2п измерительных обмоток, где n — число . типов оснасток талевой системы, с которы|и возможна работа устройства.

На фиг.1 представлена конструкция квантователя устройства; на фиг.2 конструкция чувствительного элемента устройства. 35

Квантователь представляет собой диск из немагнитного злектропроводного материала (дюраль, латунь) с равномерно расположенными по окружности несколькими рядами отверстий. Диск gp с отверстиями используется для модуляции магнитного потока чувствитель-. ного элемента. Для уменьшения влияния вихревых токов, создаваемых в диске краевыми магнитными полями, отверстия диска соединены между собой.и краем диска прорезями, которые препятствуют замыканию вихревых то- .

Rob вокруг отверстий. РазмерфА соответствует выбранному месту крепления диска.

На буровой установке диск крепится к какому-либо мерному элементу спускоподъемного механизма (к.валу барабана лебедки или к шкиву кронблока).

Для удобства крепления диск выполнен из двух половин.

Чувствительный элемент состоит из генератора напряжения высокой частоты, 1, магнитопровода 2, на котором размещены обмотка возбуждения 3, обмот- ф() ка обратной связи 4 и чувствительные обмотки 5, переключателя б.

В процессе измерения используется только один ряд отверстий квантователя, который соответствует рабочему коэффициенту, и соответственно дв@ чувствительные обмотки чувствительного элемента. Выбор чувствительных обмоток и соответствующего им ряда отверстий производится посредством переключателя.

При прохождении отверстиЯ около чувствительных обмоток магнитный поток усиливается, вследствие чего увеличивается ЭДС, наводимая в чувствительных обмотках. Если же чувствительные обмотки перекрыты диском,то в последнем наводятся вихревые токи, создающие магнитный поток, который ослабляет основной поток, и ЭДС в чувствительных обмотках уменьшается.

Электрический сигнал с чувствительных обмоток подается в блок формирования импульсов, где формируются прямоугольные импульсы, которые распределяются по двум каналам в зависимости от направления движения бурового инструмента.

Число отверстий диска зависит от выбранного шага дискретности, типа оснастки и вида мерного элемента, к которому крепится диск.

Если диск квантователя закреплен на валу буровой лебедки, то число отверстий диска в рабочем ряду определяется по формуле

Щ бн

Фп;= 1 3 „К где d — диаметр навивки талевого

Н каната на барабан лебедки;

K„ — рабочий коэффициент оснастки талевой системы;

h< — шаг квантования ("цена" одного импульса устройства).

Если же диск крепится к одному из шкивов кронблока, то число отверстий диска в рабочем ряду определится как (Фш С к)

ltl = о(» ") где 4,4„ †. соответственно диаметры шкива и талевого каната, м;

К коэффициент оснастки талевой системы;

I номер выбранного шкива, исчисляемый по ходу талевого каната от буровой лебедки;

Q — шаг квантования ("цена" одного импульса устройства).

Преимущество предлагаемого устройства перед прототипом заключается в универсальности первого, в его применимости для измерения величины и скорости перемещения бурового инструмента при любых типах оснастки талевой системы. Устройство может быть использовано для реализации метода из-. мерения подачи по углу поворота

775302 формула изобретения фис. 2 шкива кронблока, метода измерения подачи по углу поворота барабана буровой лебедки и метода измерения подачи, основанного на применении дополнительного мерного барабана. устройство для преобразования перемещений бурового инструмента, состоящего из квантователя, чувствительного элемента, включающего генератор, трансформаторные преобразователи с обмоткой возбуждения и измерительные обмотки, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью обеспечения измерения параметров проходки буро-, .зюго инструмента при любых типах ос= настки талевой системы,квантователь выполнен в виде диска с и-рядами отверстий, а чувствительный элемент включает 2п измерительных обмоток, где п — число типов оснасток талевой системы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кузнецов В.А. и др. Цифровое устройство для измерения проходки и механической скорости бурения. НТС

ВННИОЭНГ. — "Машины и нефтяное оборудование", 1970, Р 11, с.21-24.

2. Вражников В.A. и Кузнецов A.Â.

Информационные устройства для определения эффективности управления процессом бурения. М., Недра", 1978, с.а9-70. г.ужгород, ул.Проектная,