Устройство для стабилизации нагрузки на долото Советский патент 1985 года по МПК E21B45/00 

Изобретение относится к средствам автоматизации процессов бурения в частности к устройствам для автом тического поддержания заданной вели чины осевой нагрузки на долото при турбинном и роторном бурении. Цель изобретения - повышение надежности путем увеличения плавности подачи долота. Осуществление питания предлагаемого устройства через клапан, управ ляемый от клапана включения шиннопневматической муфты, новые связи между отдельными элементами устройства, а также совмещение исполнитель ного механизма и механизма обратной связи I одном узле,где последняя ст пень ЯЕЛяется элементом обратной св зи, предотвращает рывки бурового инс трумент а, возникающие в процессе бур ния скважины и тем самым ооеспечивает плавность подачи инструмента, повьшает ресурс его работы и надежность всего устройства. На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устрой ства. Устройство для стабилизации нагрузки на долото в общем виде состоит из блока управления и исполнительного механизма. Блок управления содержит гидропневматический преобразователь, основньми элементами которого являются трубка Бурдона 1, сопло 2, зас лонка 3 и встроенный в него пневматический командный клапан 4, редуктор 5 давления, регулятор 6 давления, пневмоклапан 7 автоматического отключения устройства при подъеме долота, основной пневматический командный клапан 8, пневматический клапан 9, предохраняющий долото от перегрузки, и пневматический клапан 10, предохраняющий от внезапного резкого уменьшения нагрузки на долото. Исполнительный механизм содержит пневматический двигатель 11, планетарный редуктор 12, элемент 13 обратной связи, шкив 14 с намотанным на нем тросом, фрикционное колесо 1 прижатое к барабану буровой лебедки 16, рукоятку 17 тормоза барабана бу ровой лебедки, Неподвижный конец трубки Бурдона гидропневматического преобразовател соединен с гидравлическим измерите142 лем 18 веса, а на подвижном конце трубки Бурдона 1 шарнирно закреплена заслонка 3. Вход устройства сопло-заслонка через редуктор 5 давления связан с питающей пневматической линией высокого давления, а выход связан с входом управляющей камеры основного пневматического командного клапана 8, другой вход которого через регулятор 6 давления связан с питающей пневматической линией высокого давления, выход основного командного клапана 8 связан с пневматическим двигателем 11. На входе устройства установлен пневмоклапан 7 автоматического отключения его при подъеме долота, связанный своим входом с пневмоклапаном 19 включения шинно-пневматической муфты. В гидропневматический преобразователь встроен пневматический командный клапан 4, вход которого через редуктор 5 давления связан с питающей пневматической линией высокого давления, а выход с управляющей камерой пневматического клапана 10, один вьрход которого связан с атмосферой, другой - с входом пневматического двигателя 11. На входе последнего установлен также пневматический клапан 9, управляющая камера которого связана с выходом устройства сопло-заслонка, вал пневматического двигателя 11 через планетарный редуктор 12 связан со щкивом 14 с намотанным на нем тросом. Один конец троса закреплен на шкиве, а другой соединен с рукояткой 17 тормоза барабана буровой лебедки 16. К реборде барабана буровой лебедки 16 с помощью пневматического цилиндра 20 прижато фрикционное колесо )5, установленное на валу элемента 13 обратной связи. Устройство работает следующим образом. Натяжение неподвижного конца талевого каната измеряется гидравлическим измерителем 18 веса, гидравлический сигнал от которого воздействует на трубку Бурдона 1,управляющей пневматическим устройством сопло-заслонка. При разбуривании породы нагрузк на долото уменьшается, а натяжение неподвижного конца талевого каната увеличивается, что вызывает увеличе31ние давления в гидравлической систе ме измерителя 18 веса. При этом зас лонка 3 закрывает сопло 2, давлени на выходе устройства сопло-заслонка возрастает, основной командный клапан 8, управляемый этим давлением, открывается и сжатый воздух через открытый клапан 9 поступает на вход пневматического двигателя 11. Враще ние последнего через планетарный ре дуктор 12 передается шкиву 14, на котором намотан трос, соединенный с рукояткой 17 тормоза барабана буровой лебедки 16.Барабан растормажи вается, происходит подача инструмент Вращение барабана буровой лебедки 1 воспринимается,фракционным колесом 15 и передается элементу 13 обратной связи (последняя ступень планетарного редуктора 12). В результате шкив 14 вращается в обратном направлении, а рукоятка 17 тормоза под действием груза опус кается и лебедка тормозится. Подача инструмента осуществляется до тех пор,пока нагрузка на долото не достигает заданного значения. При достижении заданной нагрузки на долото натяжение неподвижного конца талевого каната и давление в гидравлической системе измерителя 18 веса уменьшаются. Заслонка 3 открывает сопло 2 и воздух из управляющей камеры основного командного клапа;на 8 вьшускается в атмосферу, клапан 8 закрывается и пневматический двигатель 11 останавливается. При дальнейшем разбуривании поро ды циклы работы устройства повторяются. Если в процессе подачи инструмента долото перегружено (например, при попадании на уступ), то в резул 4 тате уменьшения давления в измерителе 18 веса заслонка 3 открывает сопло 2. и основной командный клапан 8 закрьшается. Но заслонка 3 открывает второй командный клапан 4 и сообщает с атмосферой управляющую камеру клапана 10. Двигатель 11 останавливается.Подача инструмента прекращается и автоматически возобновляется после того, как нагрузка на долото уменьшается до установленного значения. При входе в каверну нагрузка на долото резко уменьшается, а давление в системе гидравлического измерителя 18 веса увеличивается. Заслонка 3 полностью перекрывает сопло 2 и давление воздуха на выходе из сопла 2 и в управляющей камере клапана 9 увеличиваются. При этом командный клапан 8 открывается полностью, но закрывается клапан 9 и воздух в двигатель 11 не поступает. Подача колонны с инстументом прекращаемся. После прохождения каверны вручную устройство снова включают в работу. По окончании бурения в случае, когда бурильщик, не отключив устройство, включает шинно-пневматическую муфту для подъема колонны с инструмен- том, автоматически срабатывает пневмоклапан 7, который соединен с пйевмоклапаном 19 включения шинно-пневматической муфты. Повторно пневмоклапан 7 включается в работу вручную. Использование предлагаемого устройства по сравнению с известным обеспечивает плавность подачи инструмента из-за отсутствия дискретной передачи, повьш1ает надежность за счет более простой констуркции исполнительного механизма, облегчает эксплуатацию и техническое обслуживание устройства на буровой.

BbnoS

- СУ Г1Ь

iw

dJ

/7

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ НАГРУЗКИ НА ДОЛОТО, содержащее гидравлический измеритель веса, вькод которого соединен с трубкой Бурдона, свободный конец которой установлен с возможностью воздействия на заслонку сопла, вход которого соединен с выходом редуктора давления, выход сопла подключен к первому входу основного пневматического командного клапана, второй вход которого соединен с выходом регулятора давления, пневматический двигатель, вал кото-, рого соединен с ведущим звеном планетарного редуктора, на выходном валу, .которого укреплен шкив с тросом, свободный конец которого прикреплен к рукоятке тормоза барабана буровой лебедки, и элемент обратной связи, взаимодействующий с барабаном буровой лебедки посредством фрикционного колеса, прижимаемого к реборде барабана посредством пневматического цилиндра, вход которого подключен к входам регулятора и редуктора давления, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежности путем увеличения плавности подачи долота, оно снабжено пнев-, моклапаном включения шинно-пневматической муфты, пневмоклапаном автоматического отключения устройства при подъеме долота, ппневмоклапаном, предохраняющим долото от перегрузки, пневмоклапаном, предохраняющим от внезапного резкого уменьшения нагрузки на долото, пневматическим ко- мандным клапаном, причем первый вход пневмоклапана автоматического отключения устройства при подъеме долота и вход пневмоклапана вклн)чения шинно-пневматической муфты подключены к пневмосистеме буровой установки, первый выход пневмоклапана включения шинно-пневматической муфты, второй (Л выход которой подключен к шинно-пневматической муфте, соединен с управляющим входом пневмоклапана автоматического отключения устройства при подъеме долота, выход которого подключен к входам редуктора давления, регулятора давления и пневматичесОд кого цилиндра, при этом выходы сопла ГО и основного пневматического команд ;о ел ного клапана соединены с соответствующими входами пневматического клапана, предохраняющего долото от пере 4 грузки, выход которого соединен с входом пневматического двигателя, а выход пневматического команднохо клапана, вход которого подключен к выходу редуктора давления, соединен с входом пневматического клапана, предохраняющего от внезапного резкого уменьшения нагрузки на долото, первый выход которого соединен с атмосферой, а второй выход подключен к входу пневматического двигателя.