Устройство для измерения глубины скважины в процессе бурения Советский патент 1985 года по МПК E21B47/04 

4

00

со со Изобретение относится к бурению н может быть использовано для определения глубины скважины в ггроцессе шарошечного бурения. Известно устройство для измерения глубины скважины в процессе бурения, содержащее корпус и связанные с ним измерительный и прижимные ролики, редуктор, сельсины, счетчик и шарнирную подвеску, связанную с ротором буроъок установки 1. Недостатком зтого устройства является недостаточная точность, возникающая вследствие того, что в буровых станках шарошечного бурения буровая штанга имеет высокую скорость вращения и высокий уровень вибрации, при котором трудно обеспечить постоянный коэффициент трения между измерительны роликом и буровой штангой. Это приводит к несоответствию углового и линейного перемещений, а следовательно, к снижению точности измерения. Наиболее близким но технической сущности к изобретению является устройство для. измерения глубины скважины в процессе бурения, содержащее датчик перемещения буровой колонны, блок исключения холостого хода, схему регистрации. В известном устройстве чувствительного элемента - датчика перемещения буровой колонны используется ролик кронблока, через который пропущен талевый канат подъема спуска буровой колонны. При движении талевого каната за счет сил трения ролик крон блока получает момент вращения. По углу поворота ролика кронблока судят о величине линейного перемещения талевого каната, т, е. об углублении буровой колонньг в горный массив f2.; Недостатком известного устройства является сз цественная погрешность измерения глубины скважины, обусловленная тем, что вращающий момент не совпадает с плоскостью вращения ролика кронблока и может быть разложен на составляющие: собственно вращающий момент и сдвигающий, который вызывает износ ролика из-за проскальзывания Проскальзывание вызвано также наличием смазки талевого каната. Целью изобретения является повышение точности измерения глубины скважины. Указанная цель достигается тем, что устройство тшя измерения глубины скважины в процессе бурения, содержащее найорный гндро цилиндр со свободао перемещающимся внутри штоком, связанным с планкой, и преобразователь, связанный через блок регистрации с бло ком исключения холостого хода, снабжено направляющим цилиндром с установленным в нем мерным барабаном с тросом и контргрузом, а преобразователь выполнен в виде индукционной катушки и сердечника, внутри которого с возможностью свободного перемещения расположен зубчатый диск, прИ этом последний жестко связан с мерным барабаном, который через трос и планку соединен со штоком. Длину окружности мерного барабана выбора ют кратной величине рабочего хода штока напорного гидроцилиндра, а число зубьев диска определяют по формуле где п - количество зубьев диска; L - длина буровой штанги; О - длина окружности мерного барабана; Н - заданная точность измерения глубины скважины; J - величина рабочего хода штока напорного гидроцилиндра. Повышение точности измерения глубины скважины в процессе бурения достигается тем, что тросовая система устройства используется только для измерения поступательного движения бурового инструмента, при этом намотка концов троса во взаимно противоположных направлениях и запасовка его свободных концов на мерном барабане исключает их взаимное проскальзывание, обеспечивая заданную точность измерения глубины скважины. Зубчатый диск, жестко закрепленный на мерном барабане, используют для модуляции магнитного потока. Перемещение зубьев в зазоре сердечника вызывает изменение магнитного потока и величины тока намагничивания, которое фиксируется схемой регисттрацни. На чертеже представлена схема устройства для измерения глубины скважины в процессе бурения. Устройство содержит шток 1 напорного гидроцилиндра 2, мерный барабан 3 н жёстко закрепленный на нем зубчатый диск 4. Мерный барабан 3 закреплен на кронштейне 5 направляющего цилиндра 6, в котором перемещается контргруз 7, тросовую систему 8, левая ветвь которой соединена со штоком 1 напорного гидроцилиндра 2, правая ветвь с контргрузом 7, а свободные концы каждой ветви тросовой системы 8 запасованы на мерном барабане 3, ветви тросовой системы 8 навиты на мерный барабан 3 во взаимно противоположных направлениях, индукционную катушку 3, намотанную на сердечнике 10 с зазором и соединенную с первым и вторым входами с схемы 11 регистрации, блок 12 исключения холостого хода, соединенный с третьим входом схемы 11 регистрации. J-11 Перед началом бурения шток 1 напорного гидррцилиндра 2 находится в предельном нижнем положенин, что соответствует нулевому значению глубины скважины. При этом левая ветвь тросовой системы 8 навита на мерном барабане 3 с максимальным количеством витков, причем витки уложены в один плотный слой. Контргруз 7 находится внутри направляющего цилиндра 6 в предельном нижнем положении, при этом правая ветвь тросовой системы 8 смотана с мерного барабана 3. При углублении буровой штанги в горный массив происходит подъем штока 1 напорного гидроцилиндра 2, при этом мерный барабан 3 получг,ет за счет разматывания левой ветви тросовой системы 8 вращающий момент, кото рьш вызывает подъем контргруза 7 посредством навивания Правой части тросовой системы 8 на мерный барабан 3, а также перемещение зубьев диска 4 в зазоре .сердечника 10. При зтом прохождения зуба в зазоре сердечника 10 вызывает изменение величины тока, протекающего по индукционной катушке 9, а в схеме 11 регистрации фиксируется углубление буровой штанги на величину, равную заданной точности измерения. Описанный процесс продолжается до достижения штоком 1 напорного гидррцилиндра 2 предельного верхнего положения, при котором глубина пробуренной скважины равна длине буровой штанги и в схеме 11 регистрации фиксируется соответствующее количество импульсов. Подъем буровой глтанги в исходное положе ние достигается опусканием штока I напорного гидроцилиндра 2, при этом мерному барабану 3 передается Противоположный вращающий момент за счет потенциальной энергии контргруза 7, находящегося в предельном верхнем положении. Паматывание левой ветви тросовой системы 8 на мерный барабан 3 и сматывание правой ветви с мерного барабана 3 происходит до тех пор, пока цггок 1 напорного гидроцилиндра 2 займет предельно нижнее положение. В этот момент блок 12 исключения холостого хода, соединенный с третьим входом схемы и регистрации, сбрасывает его показания в нулевое состояние. Устройство для измерения глубины скважины в процессе бурения было установлено на буровом станке шарошечного бурения СБШ-250, который имеет следующие параметры: длина буровой штанги L 8000 мм, величина рабочего хода штока напорного гидроцилиндра - 2000 мм, заданная точность измерения дН - 50 мм. В устройстве чувствительный элемент снабжен мерным барабаном 3, Длина окружности которого составляет 200 мм и кратна величине рабочего хода штока напорного гидроцилиндра (2000/200 10). Ветви тросовой системы 1 8 намотаны на мерный барабан во взаимно противоположных направлениях и уложены в один плотный слой, а свободные концы запасованы. Левая ветвь соединена со штоком напорного гидроцилиндра подачи бурового инструмента, а правая - с контргрузом, перемещающимся в направляющем цилиндре. Зубчатый диск имеет шестнадцать зубьев, определенных по выше приведенной формуле. Во время углубления буровой штанги на 0,05 м, соответствующему заданной точности измерения, в схеме 11 регистрации фиксируется первый импульс, при этом шток напорного гидроцилиндра поднимается на 0,0125 м относительно своего первоначального положения, а зубчатый диск поворачивается в зазоре сердечника 10 на один зуб. Максимальному углублению буровой штщ1ги, равному 8 м, соответствует перемещение штока напорного гидроциливдра на 2 м, при этом в схеме регистрации зафиксировано 160 импульсов, а зубчатьп диск совершает десять.. полных оборотов. Конструктивные элементы предлагаемого устройства позволяют измерять глубину скважины в процессе бурения с заданной точностью, что приводит к исключению перебуров при бурении, которые в настоящее время составляют около 3% от общего объема бурения.

/

УСТЮЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЛУБИНЫ СКВАЖИНЫ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ, содержащее напорный гидроцилиндр со свободно перемещающимся внутри штоком, связанным с планкой, и преобразователь, связанный через блок регистрации с блоком исключения холостого хода, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерения, оно снабжено направляющим цнлиндром с установленным в нем мерным барабаном с тросом и контргрузом, а преобразователь выполнен в виде индукционной катушки и сердечника, внутри которого с возможностью свободного перемещения расположен зубчатый диск, при зтом последний жестко связан с мерным барабаном, который через трос и планку соединен со штоком. (О