Устройство для измерения вертикальных перемещений бурильного инструмента по углу поворота барабана лебедки Советский патент 1984 года по МПК E21B45/00 

111 Изобретение относится к области бурения скважин при разведке и добыч полезных ископаемых и может быть использовано для определения проходки, скорости бурения, глубины скважины, и бурильного инструмента. Известно устройство для измерения вертикальных перемещений бурильного инструмента по углу поворота бараба.н буровой лебедки с автоматической коррекцией погрешностей, обусловленных изменением радиуса навивки таливого каната на барабане лебедки } . Наиболее близким к предлагаемому явля,ется устройство для измерения ве тикальных перемещений бурильного инструмента по углу поворота барабана лебедки, содержащее датчик углового перемещения барабана лебедки, блок памяти угла поворота барабана лебедки, блок определения момента переход навнвки талевого каната со слоя на слой, первый ключ, второй ключ, дели тель и счетчик перемещений t23. Недостатком прототипа является по грешность измерения, появляющаяся при отклонениях реальных значений диамет ров барабана лебедки и талевого кана та от их номинальных (расчетных) зна чений.при изготовлении,или вследствие вытяжки талевого каната в процессе его эксплуатации. Кроме того, при за мене талевого каната на новый с другим диаметром или при изменении коэф фициента оснастки талевой системы не обходимо заново расс читьшать коэффициенты деления делителя и вводить их в делитель, что снижает удобство экс плуатации устройства. Цель изобретения - повьш1ение точности измерения устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения вертикальных перемещений бурильного инструмента по углу поворота барабана лебедки, содержащее датчик углового перемещения барабана лебедки, блок памяти угла поворота барабана лебедки, блок определения момента перехода навивки талевого каната со слоя на слой, первый ключ, второй ключ, делитель и счетчик перемещения, причем выход датчика углового перемещения барабана лебедки соединен с входом первого ключа и через делитель с входом счетчика перемещения, а выход бло ка определения момента перехода навив ки талевого каната со слоя на слой 7 связан с управляющим входом второго ключа, снабжено блоком моделирования навивки талевого каната на барабане лебедки, блоком сравнения, блоком выбора коэффициентов деления и блоком задания эталонного перемещения бурильного инструмента, причем входы блока моделирования навивки талевого каната на барабане лебедки связаны с выходами ключей, первый выход этого блока связан с одним из входов блока сравнения, второй выход через блок выбора коэффициента деления связан с управляющим входом делителя, йыход блока памяти угла поворота барабана лебедки соединен с входом второго ключа и вторым входом блока сравнения, выход которого связан с управляющим входом блока выбора коэффициентов деления, а выход блока задания эталонного перемещения бурильного инструмента связан с управляющим входом первого ключа. На чертеже приведена блок-схема предложенного устройства для измерения вертикальных перемещений бурильного инструмента по углу поворота барабана лебедки. Устройство состоит из датчика 1 углового перемещения барабана лебедки, блока 2 памяти угла поворота барабана лебедки, блока 3 моделирования навивки талевого каната на барабане лебедки, первого ключа 4, второго ключа 5, блока 6 задания эталонного перемещения бурильного инструмента, блока 7 определения момента перехода навивки талевого каната со слоя на слой, блока 8 сравнения, блока 9 выбора коэффициента деления делителя, делителя 10 и счетчика 11 перемещения. Выход счетчика 1 углового перемещения барабана лебедки соединен с входом блока 2 памяти угла поворота барабана лебедки, через первый ключ 4 с первым входом блока 3 моделирования навивки талевого каната на барабане лебедки и через делитель 10 с входом счетчика 11 перемещений бурильного инструмента. Выход блока 2 памяти угла поворота барабана лебедки связан с одним из входов блока 8 сравнения и через второй ключ 5 с вторым входом блока 3 моделирования навивки талевого каната, один из выходов которого связан с вторым входом блока 8 сравнения, а второй выход через блок 9 выбора коэффициентов деления соединен с управляющим входом делителя 10.Выход блока 8 сравнения связан с управляющим входом блока 9 выбора коэффициентов деления, выход блока 8 задания эталонного перемещения бурильного инструмента связан с управляющим входом первого ключа 4, а выход блока 7 определения момента перехода навивки талевогоканата со слоя на слой связа с управляющим входом второго ключа 5. Устройство работает в двух режимах: калибровки и измерения. В режиме калибровки производится экспериментальное моделирование навивки талевого каната на барабане лебедки с помощью специального блока моделирования и экспериментальное определение коэффициентов деления делителя для каждого слоя навивки талевого каната на барабане лебедки. Калибровка проводит ся после установки измерительного ус ройства, после смены талевого каната или после изменения коэффициента оснастки талевой системы. В режиме измерения производится автоматическое определение номера рабочего слоя навивки талевого каната на барабане ле бедки путем сравнения текущего угла поворота барабана лебедки, информада о котором хранится в блоке памяти, с сигналами блока моделирования навивки талевого каната. В зависимости от номера рабочего слоя навивки талевого каната из блока моделирования автоматически выбирается соответствуюищй коэффициент деления делителя, чем и обеспечивается независимость коэффициента преобразования измерительной цепи от радиуса навивки талевого каната на барабане лебед ки. Рассмотрим работу устройства в ре жиме калибровки. Перед калибровкой талевый блок опускается в крайнее нижнее положение, при этом на барабане лебедки на ходится минимальное число витков пер вого слоя навивки. Затем лебедка выключается, и талевьй блок медленного поднимается. С помощью блока 6 задания эталонного перемещения определяется время, в течение которог о талевый блок пройдет эталонное расстояни Н,т . На это время ключ 4 открываетсигнал с датчика 1 угловых перемещений барабана лебедки поступает н один из входов блока 3 моделирования в котором производится определение коэффициента деления делителя по алгоритму: т - номер-рабочего слоя навивки где i талевого каната. Если Н 1, то коэффициент деления численно равен углу поворота барабана лебедки, соответствукидего этому единичному перемещению, к в блоке моделирования просто запоминается сигнал, соответствуннций этому углу поворота. Сигналы, определяющие эталонное перемещение талевого блока, могут задаваться как вручную, так и автоматически. При подъеме талевого блока сигнал с датчика 1 угловых перемещений барабана лебедки поступает на вход блока 2 памяти, который запоминает текущий угол поворота барабана лебедки. По окончании навивки первого слоя блок 7 определения момента перехода навивки со слоя на слой подает сигнал, открьшающий ключ 5, и в блоке 3 моделирования запоминается угол поворота барабана лебедки, соответствуюпшй переходу навивки талевого каната с первого слоя на второй. При дальнейшем подъеме талевого блока с помощью блока 6. эталонное перемещение при работе на втором слое навивки талевого каната на барабане лебедки, а в блоке 3 моделирования навивки запоминается коэффициент деления К- делителя для второго слоя навивки. По окончании навивки второго слоя с помощью блока 7 определения момента перехода навивки со слоя на слой в блок 3моделирования через ключ 5 поступает сигнал угла поворота барабана лебедки, соответствующего переходу навивки талевого каната со второго слоя на третий.На последующих слоях навивки процедура определения коэффициентов деления и моделирования навивки повторяется. Момент перехода навивки талевого канала со слоя на слой может определяться как с помощью человека-оператора, так и автоматически. После подъема талевого блока в .крайнее верхнее положение калибровка заканчивается, и устройство готово к режиму измерения. В режиме измерения при перемещении вверх или вниз бурильного инструмента или талевого блока вращается барабан лебедки, и блок памяти угла поворота

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ БУРИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА ПО УГЛУ ПОВОРОТА БАРАБАНА ЛЕБЕДКИ, содержащее датчик углового перемещения барабана лебедки, блок памяти угла поворота барабана лебедки, блок определения момента перехода навпвки талевого канала со слоя на слой, первый ключ, второй ключ, делитель и счетчик перемещения, причем выход датчика углового перемещения барабана лебедки соединен с входом первого ключа и через делитель с входом счетчика перемещения, а выход блока определения момента перехода навивки талевого каната со слоя на слей связан с управлякидим входом второго ключа, отличающееся тем, что, с целью повьпвения точности измерения, оно снабжено блоком моделирования навивки талевого каната на барабане лебедки, блоком сравнения, блоком выбора коэффициентов деления и блоком задания эталонного перемещения бурильного инструмента, причем входы блока моделирования навивки талевого каната на барабане лебедки связаны с выходами ключей, первый выход этого блока связан с одним из входов блока (Л сравнения,второй выход через блок выбора коэффициентов деления связан с управлякшщм входом делителя, выход блока памяти угла поворота барабана лебедки соединен с входом второго ключа и вторым входом блока сравнения, выход которого связан с управляюпщм входом блока выбора коэффициентов деьо ления, а выход блока задания эталонно со го перемещения бурильного инструмента связан с управляющим входом первого .ключа.