Регулятор подачи долота на забой Советский патент 1955 года по МПК E21B19/08 E21B44/02 

Существующие регуляторы подачи долота на забой не обеспечивают ре-, гулирования в оптимальном режиме, соответствующем максимальной скорости проходки при любой твердости проходимой породы.

Настоящим изобретением решается задача регулирования подачи долота в оптимальном режиме независимо от твердости проходимой породы.

Для рещения этой задачи предлагаемый регулятор осуществляет регулирование в зависимости от трех параметров: скорости проходки, давления на забой (что определяется индикатором веса колонны бурильных труб) и тока в цепи бурового двигателя. При этом согласно изобретению индикатор веса колонны труб снабжен потенциометрическим датчиком, преобразуюпд,им измеряемое-давление на забой в электрическое напряжение постоянного тока. Что касается двух других параметров, то они отображаются напряжением тахогенератора и напряжением трансформатора тока, включенного в цепь питания бурового двигателя.

Алгебраическая сумма напряжений, отображающих указанные три параметра, подается на вход электроиио-пнезматического устройства, управляющего пневматическим тормозом буровой лебедки.

Скорость проходки и ток статора электродвигателя преобразуются в напряжения линейно, а давление на забой - по определенной экспериментально установленной зависимост, обеспечивающей регулирование в оптимальном режиме.

На чертеже показана схема регулятора.

Трехфазный тахогенератор / через ускоряющий редуктор 2 и депиую передачу приводится во вращение от вала барабана 3 буровой лебедки. Переменное напряжение тахогенератора выпрямляется сухим выпрямителем 4, включенным по схеме Ларионова. Выпрямленное напряжение через регулировочные реостаты подается на обмотку потенниометра 5. Движок реостата связан ;еханически с валом барабаиа 3 лебедки и перемещается при вращении барабана. Введение в схему потеициометра 5 исключает влияние изменения действующего диаметра барабана при навивании на него каната на правильность работы регулятора. Напряжение, снятое с движка потенциометра и, подается на потенциометр 6.

Для получения постоянного электрического напряжения, находящегося в заданной зависимости от величины давления на забой, применен стандартный гидравлический индикатор 7 веса колонны труб со встроенным в него нелинейным преобразователем - потенциометрическим датчиком 8. Напряжение, снимаемое с преобразователя, подается на потен и,иометр 9.

Напряжение, пропорциональное току бурового электродвигателя, снимается с двухполупериодного сухого выпрямителя 10, питаемого от маоюмощного повысительного трансформатора //. Первичная обмотка трансформатора подключена к регулируемому сопротивлению 12, которыл нагружена вторичная обмотка трансформатора тока 13, включенного в цепь одной фазы обмотки статора бурового электродвигателя 14.

Управление пневматическим тормозом 15, воздействующим на барабан лебедки, осуществляется электронно-пневматическим устройством 16, к входу которого подключены сопротивления 17, 18 и 19. На сопротивление 17 подано напряжение, пропорциональное скорости проходки, снимаемое с потенциометра 6, плюс напряжение, находящееся в заданной зависимости от веса колонны труб, снимаемое с потенциометра 9, минус напряжение уставки, снимаемое с потенциометра 20, питаемого от источника стабилизированного напряжения 21 через двухполупериодный сухой выпрямитель 22. Результирующее напряжение на сопротивлении 17 является сигналом регулирования электронно-пневматического устройства 16.

На сопротивление 18 подается напряжение, спнмаемое с потенциометра 23. На последний подано два напряжения: напряжение, пропорциональное току статора бурового электродвигателя, снимаемое с сопротивления 24, и напряжение уставки, снимаемое с потенциометра 25.

Напряжение, снимаемое с сопротивления 24, включено навстречу

напряжению, снимаемому с потенциометра 25 через выпрямитель 26. Таким образом, на потенциометре 23 появится напряжение только в том случае, если напряжение, пропорциональное току бурового двигателя будет превыщать напряжение, снимаемое с потенциометра уставки. Последний получает питание от стабилизатора 27.

При нормальной работе на сопротивление 19 напряжение не подается. При увеличении тока статора бурового электродвигателя выше допустимого (что соответствует возрастанию крутящего момента на валу электродвигателя до опасной величины) срабатывает максимальное токовое реле, которое замыкает нормально открытый контакт, подключающий к сопротивлению 19 сопротивление 28, на которое нагружен выпрямитель 29, питаемый от источника стабилизованного напряжения 30. Напряжение, выделяемое на сопротивление 19, должно иметь такую величину, при которой отрицательный электрический потенциал, поданный на сетку входной лампы электронно-пневматического устройства, обеспечил ее полное запирание. В этой случае пневматический тормоз прекратит подачу долота на забой, что приведет к разгрузке бурового двигателя и исключит возможность поломки труб.

Реле 31 срабатывает при повышении напряжения (снимаемого с выхода индикатора веса) до величины, выще допустимой, т. е. тогда, когда это напряжение выще напряжения уставки на потенциометре 32, включенном на двухполупериодный сухой выпрямитель 33, питаемый от источника стабилизованного напряжения 34. Реле стужит для прекращения подачи долота при чрезмерной осевой нагрузке.

Приборы 35 и 36 служат для измерения скорости подачи и величины давления на забой.

Предмет изобретения

I. Регулятор подачи долота на

забой, снабженный тахогенератором

для измерения скорости проходки,

индикатором веса колонны бурильных труб для измерения давления на забой и пневматическим тормозным устройством, действующим на барабан лебедки, отличающийся тем, что, с целью обеспечения регулирования в оптимальном режиме при различной твердости разбуриваемых пород, индикатор веса колонны спаблсен потендиометрическим датчиком, преобразующим измеряемое давление на забой в постоянное электрическое напряжение, находящееся в заданной зависимости от величины давления на забой.

2. Регулятор но п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен электронно-пневматическим устройством, на вход которого подается сумма контролируемых напряжений

и напряжений уставок, а выход управляет пневматическим тормозом буровой лебедки.

3. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью предупреждения перегрузки бурового двигателя и предотвращения тем самым могущих возникнуть аварий, в цепь питания бурового двигателя включен трансформатор тока, напряжение вторичной обмотки которого выпрямляется и подается через выпрямитель навстречу напряжению уставки, благодаря чему при недопустимом увеличении тока, питающего буровой двигатель, на сопротивление, включенное на вход электронно-пневматического устройства, подается напряжение, вызывающее включение тормоза буровой лебедки.