Датчик контроля положения замка бурильной колонны Советский патент 1984 года по МПК E21B19/00 E21B19/16 

74 7J 75 Г2 Г7 16 18

/ f

й /

V77X/77/

///Д/ч

V V у V к-

фиг. 1

Изобретение относится к буровой технике, в частности к устройствам автоматизации спуско-нодъемных операций в бурении.

Известна автоматизированная буровая установка с устройствами для останова колонны бурильных труб 1.

Однако такие установки не имеют устройств для контроля положения замка.

Известно устройство для спуско-подъема бурильных труб, содержащее датчик контроля положения замка бурильной колонны, выполненный в виде ползуна, размещенного в корпусе, и связанных между собой гидроцилиндров, при этом внутри ползуна установлен подпружиненный относительно него шток, взаимодействующий с одной стороны, с выключателями, установленными на ползуне, а с другой стороны щток снабжен ступенчатым щупом 2.

Однако датчик положения замка бурильной колонны данного устройства имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что выключатели установлены на подвижном ползуне, к ним подведен кабель, который постоянно находится в движении и поэтому часто выходит из строя (нарушение изоляи ии, разрывы и т. п. за счет изгиба, закрутки), вызывая тем самым сбои в подаче сигналов, сбои в работе автоматизированной буровой установки в целом.

Целью изобретения является повыщение надежности его в работе.

Указанная цель достигается тем, что датчик контроля положения замка бурильной колонны, содержащий корпус, ползун, подпружиненный шток и выключатели, снабжен шарнирно закрепленными на подпружиненном штоке двумя рычагами равной длины, связанными между собой планкой через шарниры и образующими параллелограмм, при этом в ползуне выполнено окно, в котором установлены рычаги, а планка расположена с возможностью взаимодейстВИЯ с выключателями, размещенными на корпусе.

На фиг. 1 схематично изображен общий вид датчика, разрез; на фиг. 2 - положение датчика относительно торца муфты замка бурильной колонны (номинальное положение замка); на фиг. 3 - то же, замок выше уровня; на фиг. 4 - то же, замок ниже уровня.

Датчик контроля состоит из корпуса 1, внутри которого размещен ползун 2 с двумя упорами 3 и 4. Внутри ползуна 2 установлен щток 5, имеющий в передней своей части щуп 6 с двумя ступенями 7 и 8. Шток 5 подпружинен относительно ползуна 2 пружиной 9. Ползун 2 связан со щтоком 10 гидроцилиндра 11, установленного на корпусе 1. На штоке 5 шарнирно установлены два равных по длине рычага 12

и 13, к которым шарнирно крепится планка 14. Рычаги 12 и 13 размещены в окне 15 ползуна 2. Выключатели 16 и 17 установлены на корпусе 1. К выключателям 16 и 17 подключен кабель 18, неподвижно закрепленный на корпусе 1.

Датчик предназначен для контроля положения замка 19 бурильной колонны и установлен на механизме свинчивания-развинчивания (не показан).

Датчик работает следующим образом.

При подъеме колонны, когда замок 19 бурильной трубы окажется против плашек зажимных устройств, служащих для перехвата и отвинчивания труб (механизм удержания бурильной колонны и механизм свинчивания-развинчивания не показаны), колонна останавливается, перехватывается, верхняя труба (свеча) отвинчивается и приподнимается. После этого подают давление в порщневую полость гидроцилиндра 11. Шток 10 перемещает ползун 2 со щтоком 5 и щупом 6 к замку 19. 1Дуп 6 при своем движении вперед упирается в замок 19. Здесь возможны три основных положения (фиг. 2 а, б и в).

На фиг. 2 а изображена остановка замка 19 в номинальном положении. В этом случае в муфту замка 19 упирается ступень 7 щупа 6, а ползун 2 продолжает движение вперед до тех пор, пока упор 4 не коснется замка 19. При этом ползун 2 переместится относительно щупа 6 на величину от ступени 7 до упора 4, а рычаг 12, связанный со штоком 5, повернется за счет воздействия на него стенки паза, ползуна 2, поворачивая вместе с собой рычаг 13, связанный с рычагом 12 планкой 14. Планка 14 переместится параллельно самой себе и нажмет на выключатель 17, который сработает и пошлет сигнал на продолжение работы по подъему бурильной колонны, а именно: на перемещение отвинченной трубы (свечи) с оси скважины и подъем колонны на длину трубы (свечи) для отвинчивания следующей трубы (свечи) .

Если замок 19 находится выще номинального уровня (фиг. 2 б), то в замок 19 упирается ступень 8 щупа 6, а ползун 2 продолжит движение вперед до тех пор, пока упор 3 не коснется щупа 6. В этом случае ползун 2 переместится относительно щупа 6 на величину от щупа 6 до упора 4, а так как расстояние от щупа 6 до упора 4 больше, чем от ступени 7 до упора 4, то планка 14 переместится параллельно самой себе на большую величину и нажмет на выключатели 16 и 17, которые сработают и пошлют сигнал на остановку подъема бурильной колонны в автоматическом режиме. Отвинченную трубу (свечу) приспускают, свинчивают с колонной, после чего колонну опускают до номинального положения замка 19 и повторяют все операции по развинчиванию. Если же замок 19 находится ниже номинального уровня (фиг. 2 в), то в замок 19 сначала упирается упор 4, а щуп 6 не касается замка. При этом никаких перемещений планки 14 не происходит и выключатели 16 и 17 не переключаются, но в гидроцилиндре 11 повысится давление, что явится сигналом, свидетельствующим о положении замка 19 ниже номинального уровня, а также и сигналом на остановку подъема бурильной колонны. После этого отвернутую трубу (свечу) приспускают, евинчивают с колонной, а затем колонну приподнимают до номинального положения замка 19 и повторяют все операции по развинчиванию. Предлагаемый датчик выдает сигналы в систему управления автоматизированной буровой установкой о любых возможных положениях торца муфты замка (номинальное, выше номинального, ниже номинального), а механизм щупа не токазывает положения замка выще номинального, что приводит к сбоям в работе установки. Кроме того, датчик и кабель механизма щупа перемещаются совместно с кареткой ключа, что приводит к обрывам кабеля и нарушениям цикла работы установки, а в предлагаемом датчике выключатели установлены на корпусе неподвижно, к ним также неподвижно подсоединен кабель, который в процессе работы не изгибается не трется, что обеспечивает большую надежность в работе предлагаемого датчика, Для предлагаемого датчика характерно также наличие индивидуального привода, позволяющего работать только приводом датчика, не используя для этих целей мощный привод каретки низкомоментного ключа механизма свинчивания-развинчивания.

ДАТЧИК КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ЗАМКА БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ, содержащий корпус, ползун, подпружиненный шток и выключатели, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности его в работе он снабжен шарнирно закрепленными на подпружиненном штоке двумя рычагами равной длины, связанными между собой планкой через шарниры и образующими параллелограмм, при этом в ползуне выполнено окно, в котором установлены рычаги, а планка расположена с возможностью взаимодейств я с выключателями, размещенными на корпусе.