Устройство для измерения длины колонны бурильных труб Советский патент 1986 года по МПК E21B45/00 

1

Изобретение относится к устройствам для автоматического измерения длины колонны труб и может быть использовано при бурении, ремонте и освоении скважин.

Целью изобретения является повышение точности измерения, а также упрощает конструкции.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для измерения длины колонны бурильных труб; на фиг. 2 - копир устройства.

Устройство состоит из корпуса 1, входного вала 2, соединяющего барабан лебедки (не показан) с редукто- ром 3, копира 4, закрепленного на первом валу редуктора 3 и через штиф 5 связанного со следящей рейкой 6, с расположенными на ней регулировочным устройством 7 и роликом 8 вариа- тора, конической передачи 9 и подпружиненного диска 10 вариатора, электромагнитной муфты 1, управляемой блоком 12 исключения холостого хода, счетчика 13, стрелки 14.

Копир 4 имеет концентрически расположенные пазы 15, переходящие с диаметра на диаметр.

По окружности копира 4 нанесены риски 16,

Устройство работает следующим образом.

При спускоподъемных операциях вращения от барабана лебедки через входной вал 2 и редуктор 3 передает- ся на копир 4 и понижающую коническую передачу 9, которая выполняет двойную функцию: понижает обороты вариатора, образованного ведущим подпружиненным диском 10 и ведомым роликом 8, облегчая условия работы фрикционной передачи, реализует вместе с вариатором коэффициент передачи от входного вала 2 к счетчику 13.

Когда сматывается канат с наружного слоя барабана лебедки, штифт 5 удерживает рейку 6 в таком положении, что ролик 8, приводимый во вращение диском 10, находится на наруж- ном диаметре диска. Сматывание каната с барабана и вращение копира 4 синхронизировано редуктором 3, Один оборот копира 4 соответствует одному слою смотанного (намотанного) каната с барабаном буровой лебедки. При переходе каната на внутренний слой копир 4 завершит оборот, штифт 5

5

71

О

5 0

0

5 40 45

50 55

const,

72 1

переместится с внешнего паза на следующий. Соответственно ролик 8 при помощи рейки 6 переместится на следующий внутренний по отношению к пре- дьщущему диаметр диска 10.

Таким образом, при изменении диаметра навивки каната с бЬльшего на меньший (или наоборот) устройство отрабатывает аналогичное изменение на вариаторе, причем

1нд

1Э.; где йц, - текущий диаметр навивки

i-ro слоя; dj , - текущий диаметр диска,

соответствующий i-му слою навивки.

Такая зависимость обеспечивает коррекцию погрешности измерения, обусловленлую разностью диаметров навивки слоев каната.

Количество концентрических пазов в к.опире соответствует количеству слоев навивки каната на барабан лебедки.

Вращение ролика В через электромагнитную муфту I1 передается на счетчик 13. Чтобы исключить на счетчике 13 передачу холостых ходов талевого блока, электромагнитная муфта 11 включается блоком 12 исключения холостого хода только при рабочих ходах талевого блока (не показан).

В качестве примера конкретного исполнения устройства можно предложить разработанную к агрегату для ремонта и освоения скважин А-50 модель для измерения длины колонны труб.

На барабан лебедки агрегата навивается четыре слоя каната -2Ь мм по двадцать два витка в каждом полном слое. Диаметры слоев навивки (по средней линии), начиная с наружного будут ,2 мм; d,555,2 мм; ,2 мм; d,451,2 мм. Соответственно длина одного витка каждого слоя составит мм; 1, 743 мм; Ij, 1580 мм; 1,1416 мм.

f

Коэффициент оснастки талевой системы .

В качестве счетчика для визуального отсчета длины колонны в метрах с точностью до одной десятой метра используется счетчик СО.66.

Расчет кинематической схемы устройства сводится к определению передаточных чисел 14 при различных длинах витков каната, определению кон3

структивных размеров копира 4, диаметров ролика 8 и прижимного диска 10.

При сматывании одного витка каната с наружного (четвертого) слоя барабана лебедки талевый блок переместится по вертикали на расстояние (входной вал 2 делает один оборот) ,907:6 0,3178 м.

Входной валик счетчика 13 сделает 0,3178 оборота.

Передаточное число i будет i 1:0,,1466.

Передаточное число конической передачи 9 на модели взято ,125.

Поскольку а 1ц-1а, где i. - передаточное число вариатора, то

. - il 3,1466

8 i, 3,125

Для остальных слоев навивки расче ты ведутся аналогичным образом (данные см. в таблице).

Исходя из конструктивных размеров устройства и передаточного числа ig, ролик 8 и подпружиненный диск 10 вы- браны одинакового диаметра 140 мм. Определим текущие диаметры диска по формуле.

. dp

т; d

где dp- диаметр ролика.

Результаты занесены в таблицу. Согласно формуле изобретения dHTi

-г- const .

Зг; ,

Проверим это соответствие .

dH djHhi dm djf,

1э, аз, da

607,2 555,2 503,2 451,2 139127 115,2 103,2

4,,,,37

Чтобы текущие диаметры диска 10 соответствовали расчетным, необходимо изготовить копир, обеспечивающий перемещение следящей рейки 6 и фикса цию ролика 8 на этих диаметрах.

72 , 4

Для этого из условий прочности штифта S, толщины перемычек между пазами и внешних габаритов копира, определяемых конструкцией всего устройства, выбраны диаметры концентрически расположенных пазов d (в таблице), диаметр штифта 4 мм, ширина перегородки 2 мм.

Настройку устройства на агрегате осуществляют следующим образом.

Талевый блок поднимают вверх так, чтобы на барабане лебедки был намота четвертый слой каната. Затем устанавливают копир в положение, когда роли 8 аходится на внешнем диаметре диск а номер установочной риски 16 копира расположенной напротив стрелки 14, будет соответствовать количеству витков каната на четвертом слое лебедки После этого устройство подсоединяется к барабану лебедки.

Регулировочное устройство- 7, расположенное на следящей рейке 6 предназначено для настройки устройства измерения длины колонны труб в заводских условиях.

Применение копира 4 позволяет четко фиксировать положения ролика 8 на подпружиненном диске 10. Единственная точка контакта рейки с копиром в месте взаимодействия - штифт - снижает количество соединений с возможным люфтом. Это позволяет с большой точностью моделировать навивку каната на барабан лебедки и вносить коррекцию в изменение диаметра навивки. Соответствие одного оборота копира одному слою навивки каната обг:;спечива- ет жесткую синхронизацию между переходом катана со слоя на слой и перемещением щтифта с рейкой с одного концентрического паза в другой. Использование нанесенных на копир установочных рисок и стрелки упрощает настройку устройства на объекте.

w

15

Редактор Н. Слободяник

Составитель И. Назаркина

Техред М.Ходанич Корректор А. Тяско

Заказ 4888/24Тираж 548 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

фиё.2.