Устройство для контроля работы бурильной трубы Советский патент 1987 года по МПК E21B44/00 E21B19/00 

соотв. формирователи 11 и 12 импульсов ПП 10 и 7 подключены к входам фазометра 13. Выход формирователя 12 подключен к блоку управления (БУ) 14 Фазометры 13 и БУ 14 через ключ 16 подключены к компараторам (к) 17 и 18. Второй выход БУ 14 через импульс ный источник 15 штока соединен с установленным в корпусе 8 диаметрально противоположно ПП 10 элементом 9 намагничивания. Он наносит на поверх ность БТ 3 метки при ее движении.

1

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для автоматизации процесса бурения.

Целью изобретения является повышение надежности контроля режима движения бурильной трубы путем .обеспечения контроля осевого и окружного перемещения трубы относительно захвата.

На фиг.. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг, J; на фиг. 3 - структура фазометра; на фиг. 4 - амплитудно-фазовая характеристика фазометра

Устройство содержит статор 1, ротор 2, охватывающий бурильную трубу 3, связанный со статором 1 опорами вращения 4. Ротор 2 жестко закреплен с ротором 5 буровой, на наружной поверхности ротора 2 выполнен выступ 6 для взаимодействия с индуктивным преобразователем 7 перемещения захвата относительно корпуса, жестко связанным с неподвижным корпусом 8 буровой. Устройство дополнительно снабжено элементом намагничивания 9 и вторым индуктивным преобразователем перемещения бурильной трубы 10, расположенными диаметрально противо- положно в плоскости перпендикулярной бурильной трубе 3 и закрепленными на статоре 1 для взаимодействия соответственно с поверхностью бурильной трубы и магнитной меткой на по- верхности бурильной трубы 3.

Выходы индуктивных преобразователей 7 и 10 соединены соответственно через формирователи импульсов 11

86749

Уровень срабатывания К 17, соответствующий сдвигу фаз между импульсами ПП 7 и 0, меньше уровня срабатьша- ния К 18. При осевом проскальзывании БТ 3 относительно ротора 5 буровой импульсы на выходе ПП 10 исчезают. На выходе фазометра 13 напряжение максимально и К 17 и 18 вьщают команду на увеличение усилия зажима или на отключение привода ротора буровой 5 . 1 з.п. 1Ф-ЛЫ, 4 ил.

0 5 0 35

и 12 с входами фазометра 13, при этом выход формирователя 12 ивдуктив- ного преобразователя 7 соединен также с входом блока 14 управления, один выход которого через импульсный источник 15 тока соединен с элементом 9 намагничивания, а другой - с управ- ляющим входом ключа 16, на вход которого подается сигнал от фазометра 13, а к выходу подключены компараторы 17 и 18. Компаратор 17 1-го уровня с меньшим уровнем настройки сигнала соединен с приводом механизма зажима бурильной трубы и сигнализацией (не показаны), а компаратор 18 2-го уровня с большим уровнем настройки выходного сигнала соединен с приводом вращения ротора буровой и сиг- нализ ацией (не показаны).

Фазометр 13 вьтолнен на четырех дискретных элементах: 19 исключающее ИЛИ, 20 триггер, 21 и 22 элементы И-НЕ, а также операционных усилителей 23 и 24.

Устройство работает следующим образом.

После установки свечи буровых труб 3, зажима последних в роторе 5 и включения привода вращения буровой с индуктивного преобразователя 7 через формирователь 12 начинают поступать импульсы на фазометр 13 и блок

14управления. При приходе первого импульса от формирователя 12 блок 14 управления синхронно с импульсом формирователя 12 вырабатьшает команду

на включение импульсного источника

15тока, подключенного к элементу 9

намагничивания, что приводит к нанесению магнитной метки на новерхность бурильной трубы 3, После этого блок 14 управления подает команду на управляющий вход ключа 16 и открывает его.

Индуктивный преобразователь 10 начинает считывать нанесенную магниТ ную метку, а формирователь 11 выдавать импульсы при прохождении магнитной метки через рабочую зону индуктивного преобразователя 10. Фазометр I3, принимая на входы импульс ные сигналы индуктивных преобразователей 7 и 10 через формирователи 11

и 12, вьщает через ключ 16 аналоговый сигнал, пропорциональный сдвигу фаз между импульсами от формирователей 11 и 12. Компараторы 17 и 18 настраиваются на разные уровни сра- батьшания, которые соответствуют определенным сдвигам фаз между импульсами от индуктивных преобразователей 7 и 10, причем уровень срабатывания компаратора 17 меньше уровня сраба- тьшания компаратора 18. Это обеспечивает то, что при установленных разных урдвнях срабатывания компараторов 17 и- 1В и благодаря линейной амплитудно-фазовой характеристике фазометра 13 фиг.4), в диапазоне от 11 до IT проворота бурильной трубы 3 относительно ротора 5 можно задавать последовательные команды: вначале на увеличение зажима труб от компаратора 17, затем на останов привода ротора 5 от компаратора-18. Например, команда на увеличение приима задается при относительном проскальзывании ротора 5 и бурильной трубы 3 на угол 20 , а команда на

останов привода ротора и включение сигнализации при дальнейшем относительном проскальзывании, например, о угла в 300 .

Фазометр 13 работает следующим образом.

На первый и второй входы фазометра 13 подаются импульсы одинаковой частоты, СДВИГ фаз между которыми определяет величину среднего значения напряжения на выходе вычитающего усилителя 23. Амплитудно-фазовая характеристика на его выходе - разнополярная. Для получения одно- полярной характеристики, необходимой для обеспечения работы устройства с начальным сдвигом между им5

867494

пульсами, равными 1Г , и фильтрации импульсного напряжения с выхода усилителя 23 предусмотрен интегратор с элементами R и С и смещением вы- ходного напряжения.

Результирующая амплитудно-фазовая характеристика фазометра (фиг,4} обеспечивает простую настройку установок компараторов 17 и 18 в полоШ жительной зоне напряжений с диапазоном фаз от - IT до li .

Реализация схемы фазометра (фиг.З) обеспечивает при исчезновении импульсов по первому входу максималь15 ное выходное напряжение. Это значит, что при осевом проскальзьшании бурильной трубы 3 относительно ротора 5, которое приводит к исчезновению импульсов от индуктивного преобразо0 вателя 10, считьшающего магнитную метку, напряжение на выходе фазометра принимает максимальное значение, что обеспечивает срабатьшание. компараторов 17 и 18 и выдаче команд на увеличение усилия зажима или остановку привода ротора 5 буровой и сигнализацию.

Таким образом, обеспечивается надежный контроль режима движения бу0 рильных труб относительно зажимных устройств и, следовательно, повышение надежности работы буровой, а также своевременное поступление сигналов о повышении нагрузки на буриль5 ный инструмент, что позволяет своевременно принять меры для снижения нагрузок и исключения прихвата бурильных труб и инструмента.

Р Формула изобретения

1. Устройство для контроля работы бурильной трубы, содержащее преобразователь перемещения захвата относис тельно корпуса буровой, приводы механизмов зажима и перемещения захвата, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежности контроля режима движения бурильной

Q трубы путем обеспечения контроля осевого и окружного перемещения трубы относительно захвата, оно снабжено установленным в корпусе буровой преобразователем перемещения бурильной

трубы, элементом намагничивания, первым и вторым формирователями импульсов, ф-чзометром, электронным клю- чем, блоком управления, импульсным источником тока, первым и вторым компараторами, причем выходы преобразователей перемещения захвата и бурильной трубы соединены соответственно через первый и второй формирователи импульсов с первым и вторым входом фазометра, выход которого подключен к входу электронного ключа, выход которого соединен соответственно через первый и второй компараторы с приводами механизмов зажима и перемещения захвата, управляющий вход электронного ключа подключен к первому выходу блока управления, вход которого соеА-А

динен с выходом второго формирователя импульсов, а выход подключен через импульсный источник тока к -элементу намагничивания,

2. Устройство по п., отличающееся тем, что преобразователи перемещения захвата и бурильной тру- бы выполнены бесконтактными индуктив- дыми, а преобразователь перемещения бурильной трубы и элемент намагничивания установлены диаметрально противоположно в плоскости, перпендикулярной бурильной трубе,

Bxffff/

Вход2

Физ.З

-UA

(оад

Редактор А. Гулько

Составитель А, Рыбаков Техред М.Ходанич

Заказ 7692/32Тираж 532Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г1 Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг. if

KoppeKTOR.A, -Тнскб

Изобретение относится к буровой технике и позволяет с высокой надежностью контролировать режим движения бурильной трубы (БТ) путем обеспечения контроля осевого и окружного перемещения БТ относительно захвата. В корпусе 8 буровой установлены преобразователи перемещения (ГШ) 7 и 10 захвата и БТ 3. Через К npuBodtj мемнизма U) to 00 вд li QD