Датчик частоты вращения вала турбобура Советский патент 1986 года по МПК E21B45/00 G01D5/20 

Изобретение относится к буровой технике, в частности к устройствам для измерения частоты вращения вала турбобура, и может быть использовано при проводке скважины с целью оптимизации процесса бурения.

Цель изобретения - повьшение надежности работы датчика путем исключения влияния ферромагнитных компонентов промьшочного бурового раствора на показания датчика.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема датчика; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - злектрическая структурная схема датчика.

Датчик высоты вращения вала турбобура состоит из корпуса 1, внутри которого в герметичном корпусе установлен контейнер 2 с электронной аппаратурой и измерительный преобразователь, включающий скобу 3, вьтол- ненную из электропроводного материала и размещенную вдоль стенок корпуса 1, и полый стержень 4, размещенный внутри скобы и вьтолненный из изолирующего материала, внутри которого установлен заземляющий электрод 5. Последний с одной стороны заканчивается флажком 6, а с другой вместе с изолирзшщим стержнем 4 закреплен на валу 7 турбобура через электропроводящее основание 8 с помощью накидной гайки 9. Оси вращения изолирующего стержня 4, заземляющего электрода 5 и ось симметрии скобы 3 совпадают с осью вращения вала 7 турбобура. Скоба 3 закреплена внутри стакана 10, который изолирует ее от корпуса 1 датчика.

Электронная аппаратура включает входной усилитель-ограничитель 11, на вход которого подключен конденсатор 12, а на выход - формирователь 13 импульсов. Выход формирователя 13 подключен к модулирующему входу модулятора 14, вход несущей которого соединен с генератором 15 звуковой частоты, а выход .связан через усилитель 16 мощности с кабельной линией 17 связи.

Скоба 3 подключена к источнику питания через сопротивление 18 и к конденсатору 12, .которые расположены в контейнере 2, через нижний гер- метичньй ввод 19. Через верхний герметичный ввод 20 усилитель 16 мощности, расположенный с электронной

аппаратурой в контейнере 2, соединен с кабельной линией 17 связи.

Измерительньм преобразователь, состоящий из изолирующего стакана 10,

внутри которого установлена.скоба 3, а внутри последней - полый стержень 4 с электродом 5, соединенный с валом 7. турбобура, образуют систему двух электродов, один из которых подвижный, вращается совместно с валом 7 турбобура, а другой, неподвижный, закреплен на корпусе и подключен через сопротивление 19 к источнику питания электронной аппаратуры,

установленной в контейнере 2.

Между корпусом 1 устройства и корпусом контейнера 2 образован канал для протока промьшочного раствора. Обязательным условием работы турбобура, частота вращения которого измеряется датчиком, является прокачка промьшочного раствора, которьш заполняет пространство между скобой 3 и электродом 5, обеспечивая прохождение через них электрического тока при подключении электронной аппаратуры к питающей сети. Величина тока зависит от расстояния между скобой 3 и флажком 6 электрода 5 и остается

неизменной при неподвижном турбобуре. Если скоба 3 имеет П-образную форму, за один оборот вала 7 расстояние между скобой 3 и флажком 6 электрода 5 уменьшается до минимума два раза.

При необходимости увеличения числа .измерительных импульсов за один оборот в стакане 10 может быть размещена вторая сдвинутая на 90 скоба, аналогичная скобе 3 и соединенная

с ней.

Устройство работает следующим образом.

Устанавливают устройство непосредственно над турбобуром, причем стержень 4 с электродом 5 устанавливают на вал 7 турбобура и закрепляют, накидной гайкой 9 через основание 8 так, чтобы расстояние между флажком 6 электрода 5 и внутренней стенкой

скобы 3 бьшо минимальным.

В скважине при отсутствии прокачки бурового раствора вал 7 турбобура неподвижен, расстояние между скобой 3 и флажком 6 неизменно, и через них протекает ток постоянной величины при подключении электронной аппаратуры к питающей сети через кабельную линию 17 связи.

Ток постоянной величины через скобу 3 и электрод 6 создает постояное по величине падение напряжения на измерительном преобразователе, пэтому отсутствует сигнал, поступающий через конденсатор 12, на вход усилителя-ограничителя 11 .

При вращении вала 7 турбобура расстояние между скобой 3 и флажком 6 -электрода 5 изменяется от минимума до максимума, модулируя величину тока через измерительный преобразователь. На измерительном преобразователе образуется переменная составляющая падения напряжения, которая через конденсатор 12 проходит на усилитель-ограничитель 11.

Частота переменной составляющей напряжения на измерительном преобразователе прямо пропорциональна частоте вращения вала 7 турбобура и превьшает ее в два раза, так как в

22826

предлагаемом варианте установлен один электрод-скоба, который имеет П-об- разную форму.

Усилитель-ограничитель 11 усили- 5 вает переменную составляющую напряжения, поступающую на его вход через конденсатор. 12, а формирователь 13 импульсов формирует прямоугольный импульс с каждой полуволны перемен- 10 ного напряжения,пришедшего с выхода усилителя-ограничителя 11. Модулятор 14 заполняет импульсы с формирователя 13 звуковой частотой с генератора 15.

15

Заполненные звуковой частотой посылки с выхода модулятора 14, причем частота этих посылок для предлагаемого устройства вдвое больше частоты 20 вращения вала 7 турбобура, поступают через усилитель 16 мощности в кабельную линию 17 связи.

2ff

А-Л

Фп.1

1 r/ I-

B-Z-/ -ci

фиг.З

17

i5