Стабилизатор массы бурильного инструмента Советский патент 1985 года по МПК E21B44/02 

Изобретение относится к бурению скважин на нефть и газ, в частности к регуляторам подачи долота на забой в процессе бурения скважин. Целью изобретения является повышение надежности функционирования стабилизатора веса бурильного инструмента . На фиг, 1 представлена блок-схема стабилизатора веса бурильного инструмента, на фиг. 2 - временная диаграмма, иллюстрирующая работу элементов стабилизатора при отработке сигнала рассогласования. Стабилизатор веса бурильного инс румента содержит датчик 1 веса, задатчик 2 веса, блок 3 вычисления осевой нагрузки, индикатор 4 осевой нагрузки, компаратор 5, блок 6 вычитания, задатчик 7 осевой нагрузки генератор 8 фиксированной частоты, управляемый формирователь 9 импуль сов, исполнительный механизм 10. Выходы датчика 1 веса и задатчи- ка 2 веса соединены с входами блока 3 вычисления осевой нагрузки, выходной сигнал которого одновремен но подан на вход индикатора 4, первьй вход компаратора 5 и первый вход блока 6 вычитания, на вторые входы которых подключены выход задатчика 7 осевой нагрузки. Выход компара тора 5 соединен с запускающим входом генератора 8 фиксированной частоты, а выход блока 6 вычитайия соединен с управляющим входом управляемого формирователя 9 импульсов. Выход ге нератора 8 через управляемые формир ватель 9 импульсов соединен с входом исполнительного механизма 10, Устройство работает следующим образом Сигналы с датчика 1 веса бурильного инструмента и задатчика 2 веса взвешенного инструмента поступаю на входы блока 3, в котором произво дится вычисление абзб- Зт Рос Ci) где(а,„ - вес взвешенного бур1-тьног инструмента ®т - текущее значение веса бурильного инструмента; РОС - осевая нагрузка на долото Значение РОС подается на индикатор 4 осевой нагрузки. После спуска колонны перед бурением производит ся взвешивание бурильного инструмен та. При этом оператор ручкой задат92чика 2 веса взвешенного инструмента устанавливает индикатор 4 осевой нагрузки в нулевое положение. В процессе бурения происходит разгрузка инструмента на забой и на выходе блока 3 вычисления появляется сигнал, соответствующий осевой нагрузке на долото РОС Этот сигнал сравнивается с сигналом уставки задатчика 7 в компараторе 5 и в случае вьшолнения условия of.f на выходе компаратора 5 появляется сигнал, запускающий генерг1тор 8 импульсов, период следования которых поступает на входы блока 6 вычитания, где вычисляется сигнал рассогласованияДР РМСТ-РС Этот сигнал поступает на управляющий вход управляемого формироватег ля 9 импульсов, длительность выходных импульсов tvj которого прямо пропорциональна величине сигнала рассогласования .1и-каР, (3) где К - коэффициент пропорциональности, выбираемый из условю . Процесс отработки сигнала рассогласования при скачкообразном умень- шении осевой нагрузки на инструмент показан на временной диаграмме (фиг. 2).. В случае наличия на выходе блока 6 вычитания значительного постоянного сигнала рассогласования ДР , что характерно для процесса разбуривания мягких горных пород, при фиксированной частоте импульсов на выходе генератора 8 их длительность увеличивается формирователем 9 в соответствии с (3). Соответственно, увеличивается и шаг подачи инструмента на забой исполнительным механизмом 10, что обеспечивает повьшенную скорость подачи. При незначительном значении сигнала рассогласования, что характерно для длительного бурения в твердых горных породах, про- порционально уменьшается и шаг подачи инструмента при той же фиксированной частоте, чем обеспечивается более медленная подача инструмента с незначительным шагом. Данное обстоятельство исключает возможность перегруза бурильного инструмента и связанных с этим осложнений, так как в отличие от регуляторов с пода31

чей инструмента от импульсов постоянной длительности, по мере приближения осевой нагрузки к заданной величине шаг подачи уменьшается. Это позволяет плавно и с более высокой точностью подвести инструмент к забою в соответствии с заданной осевой нагрузкой.

Подача бурильного инструмента при фиксированной частоте срабатывания исполнительного механизма ста1867894

билизатора веса бурильного инструмента как при бурении в твердых, так и в мягких породах, и обеспечение необходимой скорости изменением це- 5 ны шага единичной подачи позволяют выбрать для исполнительного механизма оптимальную частоту срабатьшания, обеспечивающую наиболее длительное и надежное его функциониро 0 ванне. Эта частота задается в. качестве рабочей фиксированной частоты генератора.

СТАБИЛИЗАТОР МАССЫ БУРИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА, содержащий датчик массы и задатчик массы, подключенные к входам блока вычисления осевой нагрузки, выход которого соединен С входом индикатора и с первыми входами блока вычитания и компаратора, задатчик осевой нагрузки, выход которого соединен с вторыми входами блока вычитания и компаратора, исполнительный механизм и генератор, отличающийся тем, что, с целью иовьшения надежности функционирования, стабилизатор массы бурильного инструмента снабжен управляемым формирователем импульсов, а генератор выполнен с фиксированной частотой следования импульсо, при этом выход компаратора через генератор соединен с первым i входом управляемого формирователя импульсов, выход которого подключен (Л к исполнительному механизму, а выс ход блока вычитания соединен с вторым входом управляемого формирователя импульсов. 00 д эо ;О