Устройство для измерения угла закручивания бурильной колонны Советский патент 1984 года по МПК E21B45/00 

Изобретение относится к бурению в частности к буровой технике, используемой преимущественно при; направленном бурёяии, и может быть использовано для повышения искривления отвода скважины в процессе бурения, а также при автоматичесkoM контроле направления бурения н автоматизации буровых машин. Известно устройство для определения угла закручивания бурового става в котором в основном используются аналитические методы ,Cl3. Недостатком этих методов являет ся невозможность оперативно и объективно учитывать фактические значения величины угла закручивания бурового става в процессе бурения, а также, низкая точность и неоднозначность определения величины угл закручивания. Наиболее-близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является прибор дл определения угла закручивания бурильной колонны, содержащий буровой став, связанный с блоком регис рации угла С 2. Недостатком известного устройст является невозможность визуального контроля угла закручивания бурильно колонны в процессе бурения, дискре ное измерение, невозможность использования информации о закручивании буровой колонны в системе контроля и автоматизации процесса бурения, сложность конструкции скважинного прибора. Целью данного изобретения являет ся повьшение точностн определения угла. Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения угла закручивания бурильной колонны, содержащее буровой став, связанный с блоком регистрации угла, который выполнен в виде сельсинного узла передачи с фазочувствительным выпрямителем и индикатором, при этом сельсинный узел передачи включает сеЛьсин-датчик и сельсин-приемник, работающие в трансформаторном режиме, причем однофазная обмотка ротора сельсин-приемника подключена к трансформатору фазочувствительног выпрямителя, при зтом валы роторов сельсинов имеют маятники и ориентированы в пространстве относительно земли. На чертеже представлена принципиальная схема узла регистрации угл Устройство для определения угла закручивания бурового става, в основу которого положен принцип сельсинных дистанционных передач,состои из сельсина-датчика 1 и сельсинаприемника 2, работающих в транспорт ном режиме. Однофазная обмотка ротора 3 сельсина-датчика 1 питается переменным током, а к аналогичной обмотке 4 сельсина-приемника 2подключается фазрчувствительный выпрямитель 5, состоящий из трансформатора б, на первичную обмотку которого подается опорное напряжение, и двух выпрямителей 7, включеншлх согласно и выдающих сигнал на индикатор 8. Статорные обмотки 9 сельсинов 1 и 2 соединяются трехпроводной связью 10. Сельсины 1 и 2 монтируются соосноС буровым ставсм на концах контролируемого участка. Валы роторов сельсинов сиабжены маятниками и ориентируются в пространстве относительно земли. Сельсины 1 и 2 устанавливаются согласовано, т.е. статор 9 сельсина-датчика 1 предварительно ориентируется в такое положение, при котором выходное напряжение сельсина-приемника 2 равно нулю. В процессе бурения статорные обмотки 9 сельсинов 1 и 2 вращаются вместе с буровым ставом, а валы роторов 3 и 4 остают. ся неподвижными относительно земли. Подача напряжения пигания и съем I сигнала осуществляется через кольцевой токосъем. Если угрл поворотов сельсинов 1 и 2 одинаковы Q Q то фазные ЭДС датчика и приемника равны, а их разность Е Ед- 0. В этом случае фазные уравнительные ToAi равны нулю. Напряжение, снимаемое с сельсинаприемника СП2 также равно нулю, а через выпрямители 7 протекают равные и противоположно направленные токи, определяемые только напряжением обмоток трансформатора б. Устройство для измерения угла закручивания бурового става работает следующим образом. При появлении угл закручивания бурового става () обмотках статоров 9 сельсинов 1 и 2 индуктируется ЭДС, зависящая от их углового положения относительно роторов 4 и 3. В трансформаторной схеме синхронной связи сельсин-приемник 2 не отрабатывает выходное напряжение, изменякмциеся по синусоидальнсйлу закону от угла рассогласования Q.При этом напряжение рассогласования, снимаемое с сельсина-приемника 2, не равно нулю. В зависимости от его значения и фазы ток, протекающий через один выпрямитель 7 возрастает, а через другой убывает, что регистрируется индикатором 8 угла закручивания. Индикация величины и направления угла закручивания штанг бурового става осуществляется миллиамперметром. Этот же сигнал можно использовать для коррекции в

системе автоматического управления буровым снарядом при направленном бурении скважин.

Предпага «ое устройство изготовлено и испытано в лабораторных условиях, близких к прсжзводствен1ШМ, при .враца тельном буренйи шпуров.

Ризупьтага испытаний показали надежкую.и безотказную работу как сельсинов, так и датчика в целсм в широ1(ем диапазоиё углов закручивание. Датчик обеспечивает стабиль иые и достсжврные показания при наклоне бу{юв6го става до 35 «

Точность показаний предлагаемого датчика ие выходат за пределы классов точности сельсинов и индикатора.

Предлагаемое устройство весьма просто и не требует для своего осуществления сложных элементов и приборов, значителышх затрат труда и Времени на обработку ннформации, Датчик дает возможность получать инфо1 4ацию повьвиаюцую точность бурения направленных скважин в сложных Г(4)но-геопогическнх условиях .

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА ЗАКРУЧИВАНИЯ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ, содержащее буровой став,связанный с блоком регистрации угла,о т л и ч аю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности определения угла, блок регистрации угла выполнен в виде сельсинного узла передачи с фазочувствительным выпрямителем и индикатором, при этом сельсинный узел передачи включает сельсин-датчик и сельсин-приемник, работающие в трансформаторном режиме, причем однофазная обмотка ротора сельсинп виемника подключена к трансформатору фазочувствительного выпрямителя, при этом валы роторов сельсинов имеют маятники и ориентированы | в пространстве относительной земли. (/)