Устройство измерения осевой нагрузки Советский патент 1985 года по МПК E21B44/00 E21B19/00 

СП

4ib (i)

00

со Изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для измерения параметров бурения. Известно цифроаналоговое устройство вычисления осевой нагрузки, содержащее аналоговое устройство измерения веса инструмента и вычисления осевой нагрузки, квантующее устройство грубого уравновешивания сигнала осевой нагрузки, аналоговое устройство плавного уравновешивания осевой нагрузки и устройство индикации и регистрации веса инструмента и осевой нагрузки, при аналоговое устройство измерения веса инструмента и вычисления осевой нагрузки состоит из фазочувствитель ного усилителя, реверсивного исполнительного двигателя, редуктора и реохорда lj . Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство измерения осевой нагрузки, содержащее датчик с нормализатором, вычитатель, блок управления и индикатор 2J . Недостатками известного устройст ва являются недостаточная точность измерения и низкая надежность устройства, вызванная применением большого числа элементов. Отмеченные недостатки не позволяют обеспечить наиболее эффективного управл ния процессом бурения, что не позво ляет достичь максимальных техникоэкономических показателей бурения. Целью изобретения является повышение точности измерения. Поставленная целЬ; достигается тем, что устройство измерения осево нагрузки, содержащее датчик с норма лизатором, вычитатель, блок управле ния и индикатор, снабжено генератор импульсов, элементов И, счетчиком, компаратором и цифроаналоговым преобразователем (ЦАП), причем выход нормализатора через компаратор, эле мент И, счетчик и цифроаналоговые преобразователь соединен с вычитателем, выходы генератора и блока управления подключены к входам элемен та И, выход цифроаналогового преобр зователя соединен с компаратором и индикатором, а выход блока управления - со счетчиком На чертеже представлена схема устройства. Устройство содержит датчик 1 веса, нормализатор 2, компаратор 3, элемент И 4, генератор 5 импульсов, счетчик 6, ЦЛП 7, вычитатель 8, блок 9 управления и индикатор 10. , Устройство работает следующим образом. Устройст1зо имеет два режима работы: Взвешивание и Нагрузка, при этом переход с одного режима на другой производится с помощью блока 9 управления. Работа устройства в режиме Взвешивание производится в следующем порядке. Взвешивание бурового инструмента производится путем фиксации выходного сигнала датчика 1 веса, имеющего место при свободном подвещивании бурового инструмента. При этом выходной сигнал датчика 1 веса через нормализатор 2, приводящий уровень этого сигнала к нормализованному для данного устройства, поступает на первый вход компаратора 3. В исходном состоянии на выходе блока 9 управления устанавливается уровень логической единицы, поступающий на третий вход элемента И 4 и второй вход счетчика 6. По этому сигналу производится обнуление ; счетчика 6. Поскольку на вькоде счетчика 6 - уровень логического нуля, выходной сигнал ЦАП 7 также равен нулю. Таким образом, на втором выходе компаратора 3 - уровень логического нуля. При указанном состоянии входов компаратора 3 на его выходе формируется уровень логической единицы, поступающий на второй вход элемент И. Таким образом, импульсная последовательность, формируемая генератором 5 импульсов, поступает на первый вход счетчика 6. Выходной сигнал ЦАП 7 пропорционален количеству импульсов, поступающих на вход счетчика 6. В момент времени, когда выходной сигнал ЦАП станет равным выходному сигналу нормализатора 2, сработает компаратор 3, при этом на его выходе устанавливается уровень логического нуля, вызывающий запирание элемента И 4 и запрещающий тем самым прохождение импульсов от генератора 5 на вход счетчика 6. Таким образом, значение выходного 3 сигнала ЦАП 7 соответствует весу свободно висящего инструмента, причем это значение запоминается (в ви де двоичного числа) в счетчике 6. После подачи инструмента на забо устройство переходит в режим Нагрузка . Выходной сигнал датчика 1 веса равен в этом случае весу инструмента за вычетом величины осевой нагрузки на забой. В этом режиме на выходе блока 9 управления устанавливается уровень логического нуля, поступающий на третий вход элемента И А и вызывающий его запирание, что исключает изменение состояния счетчика 6 на все время работы устройства в режим Нагрузка. Выходные сигналы нормализатора 2 и ЦАП 7 поступают на соответствую щие входы вычитателя 8, определяющего разность этих сигналов. Таким 9 .4 образом, выходной сигнал вычУ1тателя 8 соответствует величине осевс)й нагрузки на забой. Выходные сигналы вычитателя 8 и ЦАП 7, соответствующие значениям осевой нагрузки и весу бурового, инструмента поступают на соответствующие входы индикатора 10, производящего регистрацию и индикацию этих параметров. Таким образом, запоминание веса бурового инструмента в его двоичном эквиваленте позволяет свести к минимуму погрешность измерения осевой нагрузки, так как эта погрешность определяется только частотой генератора импульсов и разрядностью счетчика и ЦАП и, следовательно, может быть сколь угодно малой. Снижение погрешности измерения осевой нагрузки позволяет обеспечить оптимальное управление процессом бурения, что значительно повьшает производительность процесса бурения.

УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ГЮЕВОЙ НАГРУЗКИ, содержащее датчик с нормализатором, вычитатель, блок управления и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено генератором импульсов, элементом И, счетчиком, компаратором и цифроаналоговым преобразователем, причем выход нормализатора через компаратор, элемент И, счетчик и цифроаналоговый преобразователь соединен с вычитателем, выходы генератора и блока управления подключены к входам элемента И,выход цифроаналогового преобразователя соединен.с компаратором и индикатором, а выход, блока управления - со счетчиком. (Л