Устройство для остановки поднимаемой бурильной колонны Советский патент 1987 года по МПК E21B44/00 E21B19/08 

32, блоком 29 вычисления оптимальных положений талевого ,j задатчи- ком 28 числа труб в свече М ,, задот- чиком 27 подключеяия сигналт-гзатора 17 замков 32 и шаговым двигателем 22. Сигнализатор 17 располаг ают на устье скважины между пpeвei тopны ; блоком 3 5 и колонной скважинкой головкой 8, что позволяет осуществлять точную остановку КК любой массы вплоть до самых легких. На входы блока 29 поступают сиг налы с датчика 19 массы и датчика 21 скоросп- блока 1, а его выходы соедике1М с входами блока 24, к одному из которых подключен выход блока 255 входам которого под1

Изобретение относится, к области оптимизации спускоподъемных операций (СПО) на буровых установках с дискретной схемок спуска-подъема бурового инструм ента, применяемых при строительстве нефтяных и газовых скважил, а именно .к устройствам оптимизап.ии процесса остановки загруженного элеватора в циклах погг, ьема солокны бурильных труб на длину, свечи.

Цель изобретения - повышение точности остановки колонны, бурильных труб в конце цикла ее подъема на длину свечи„

На. фиг, 1 приведена общая схема устройства; на фиг. 2 - расположение оборудования на устье скважины; на фиг. 3 - сигнализатор замков; на фиг, 4 схема работы сигнализатора замков; на фиг, 5 - функциональная схема блока вычисления положения эам ка; на фиг, 6 - функциональная схема блока отключения лебедди при подъеме загруженного элеватора; на фиг,7 - функциональная схема блока вычисления оптимальных положений талевого б.яо- ка; на фиг, 8 -. функцион-яльная схема блока сигнаотизагора .за.1.гков; на. фкг ,9- эпюры напряжений в характерпь ч точках блока сигнализатора замков.,

У с трои с т во с оде ржн т (фи г, 1) т а.пе - вый блок с элеватором 2 буровую лебедку J3 с легггочным тормозом 4, имеюпхим ручной привод 5 и силовой пне

ключены датчика 20 перемещения блока 1, задатчика 27 и блока 26 сигнализатора замков 32. На входы блока 26 подаются сигналы с эадатчика 28 и через командоаппарат 23 - с двигателя 22. Устройство позволяет в каящые расчетные моменты времени отключать приводные двигатели лебедки

3и оперативную шинно-пневматическую муфту 7, используя ленточный тормоз

4лишь для фиксации остановившейся

БК, При вычислении этих моментов времени автоматически учитываются возмущения Б подъемной системе буровой установки и в скважине. 5 з.п. ф-лы. 9 ил.

т-юцилиндр 6, оперативную шинно-пневматическую муфту (ШПМ) 7, приводной двигатель 8, буровой ключ 9} клиновой захват 10, встроенный в ротор П и.

перемещаемый вместе с кольцевой ра- 12 пневмоцилиндром 13 клиньев, желоб 14, П зекенторный блок 15, тройник 16 с сигнгшизатором 17 замков, расположенным на колонной головке 18,

датчик 19 веса, датчик 20 перемещения талевого блока, датчик 21 скорости талевого блока, шаговый двигатель 22, командоанпарат 23, блок 24 отключения лебедки при подъеме загруженного

элеватора, блок 25 вычисления положе- ния замка, блок 26 сигнализатора замков, задлтчик 27 положения сигнализатора замков, задатчик 28 числа труб в свече, блок 29 вычисления оптимальных положений талевого блока, талевый канат 30, свечу 31 колонны бурильных труб с замками 32,

5

Блок 29 вычисления оптимальных положений талевого блока позволяет в каждом i-M о,икле подъема по текуЕцим значениям Q. и V .производить выч.исле1ше расстояний Зд ра,ц.;И Зи.рсц.п ; при этом указанные расстояния вычис- 1МЧГОТСЯ по значениям веса и скорости в момент времени, непосредственно пред- шеств тощий торможению, т.е. с учетом осех механических возмуиений в комплексе подъемная система буровой

3. 1

установки - бурильная колонна - скважина.

Блок 26 сигнализатора замков необходим для обработки сигналов с индуктивного сигнализатора 17 замков и достоверной, фиксации момента времени прохождения замком поднимаемой свечи зоны сигнализатора замков. Для исключения срабатывания блока при прохождении промежуточных замков свечи он дополнен задатчиком 28 числа труб в свече, позволяющим адаптировать процесс работы блока к изменяющимся производственным условиям (вариации длины бурильных труб). После прохождения нижним замком поднимаемой свечи зоны сигнализатора 17 замков блок 25 вычисления положения замка начинает вырабатывать сигнал (t) - текущее расстояние от замка до зоны бурового ключа 9, причем величина (0)Sj., вводится в блок с за- датчика 27 положения сигнализатора замков. Величина S,- , может меняться в ходе строительства даже одной скважины при изменении оборудования обвязки устья скважины, спуске очередной технологической колонны и пр. Информация о перемещении бурильной колонны после сигнала с сигнализатора 17 замков поступает в блок в цифровой форме с датчика 20 перемещения талевого блока.

Установка сигнализатора замков на устье скважины между превенторным блоком и колонной головкой позволяет осуществлять точную остановку бурильной колонны любого веса вплоть до самых легких.

Первый и второй входы блока 26 сигнализатора замков соединены с первым и вторым выходами сигнализатора 17 замков, а первый и второй входы последнего - с первым и вторым вьпсо- дами, соответственно, блока 26 сигнализатора замков, у которого третий выход соединен с первым входом блока 25 вычисления положения замка, к третьему входу подключен задатчик 28 числа труб в свече, а четвертый вход соединен с командоаппаратом 23, Датчики 20 перемещения и 21 скорости талевого блока установлены на барабанном валу, лебедки 3, а датчик 19 веса - на мертвом конце талевого каната 30. Последние два датчика W- рабатывают электрические аналоговые сигналы в стандартном диапазоне напряжений, подаваемые на первый и

Ш

15

20

25

320034

второй входы, соответственно, блока 29 вычисления оптимальных положений талевого блока, первый и второй выхо- дь которого подключены к втopo ry и 5 третьему входам, соответственно, блока 24 отключения лебедки при подъеме загруженного элеватора. Выходы датчика 20 перемещения талевого блока соединены с третьим и четвертым входами блока 25 вычисления положения замка, причем шина + датчика (движение тапевого .блока вниз) подключена к третьему, а шина - (движение тапевого блока вверх) - к четвертому входам. К второму входу блока 25 вычисления положения замка подключен задатчик 27 положения сигнализатора замков, а выход блока 25 соединен с первым входом блока 24 отключения лебедки при подъеме загруженного элеватора, первый выход которого связан с исполнительным механизмом отключения приводного двигателя 8 буровой лебедки 3, второй - с исполнительным механизмом отключения (разряда) оперативной .fflM 7, третий - с обмоткой управления шаговым двигателем 22. Вал последнего сочленен с валом командоаппарата 23, первый выход которого соединен с четвертым входом блока 26 сигнализатора замков, а три других - с исполнительными механизмами включения и отключения силового пневмоцилиндра 6 ленточного тормоза

35 4 и включения пневмоцилиндра 13 клинового захвата 10.

Превенторный блок 15 (фиг. 2) состоит из комплекта противовыбросо- вого оборудования типа ОП2 (трехпре40 венторный с двумя выкидами): универсального превентора 33, плашечных превенторов 34 и 35 и крестовины 36. Высота каждого из приведенных элементов оборудования для компоновки с про45 ходным отверстием 350 мм на давление 350 атм (230 мм на 700 атм) равна, соответственно, Sn,, 1430 мм (1500 мм); 5„ п.500 мм (430 мм); 680 мм (680 мм). Таким образом, общая высо50 та превенторного блока 15 составляет

. (3040) мм.

Для эффективной работы бурового ключа 9 в цикле подъема необходимо 55 останавливать нижний замок 32 поднимаемой свечи 3 так, чтобы его стык находился на расстоянии S|( мм от поверхности стола ротора 11 для ключа типа АКБ-ЗМ2, наиболее распро30

страненкого в нефтяной промышленности. Общее расстояние от рабочей зоны АКБ .9 до нижнего i J is.Hua крег.товинь 36

о :С

оВц f

-Sp+S, мм (6255 мм). где мм - высота ротора 1

типа Р-560 с учетом хода кольцевой рамы 12; 8,400 мм - высота устьевой

Блок 24 отключения лебедки при подъеме загруженного элеватора (фи включает в себд аналого-цифровые п образователи (АЦП) 56 и 57, элемен ты 58-60 сравненияJ триггеры 61-66 элементы 67-72 задержки, элементы ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИЕ 73-75, элемент ИЛ 76, ключи 77 и 78. При этом первый

коробки желоба 14, Между превенторным Q вход блока является вторым входом блоком 5 и колонной голонкой 8 установлен тройник 16, аналогичный по конструкции крестовине 36 (S «р 680 мм), в котором размещается сигнализатор 17 замков (СЗ).

15

элементов 58-60 сравнения, второй вход блока наплетен входом первого АДП 56, выход последнего подключен первому входу первого элемента 58 сравнения, выход которого соединен первым входом первого триггера 61. Третий вход блока является входом второго АЦП 57, выход последнего п ключен к первому входу второго эле мента 59 сравнения, вьгход которого соединен с первым входом второго т гера 62. На первом входе третьего мента 60 сравнения установлен сигна О (путем соединения с общим пров

Сигнализатор 17 замков (фиг. 3) состоит из обмотки 37 возбуждения, выходных обмоток 38 и 39, каждая из которых имеет, форму кольца, магнито- провода 40, собранного из листов элетротехнической стали и именлцего также форму кольца. Со стороны внутренней цилиндрической поверхности маг- нитопровода 40 имеются три канавки, в которые коаксиально помещаются катушки обмоток 37-395 причем выходнь;е обмотки 38 и 39 расположены симмвт- рично относительно обмотки 37 возбуждения. Снаружи магнитопровод 40 обжимается бандажом 41 из немагнитной стали, в котором имеются отверстия для пропуска выводов 42 обмоток 37-39, Магнитопровод с размещенными в ней обмотками 37-39 располагается в расточке тройника 16, центрируется распорными кольцами 43-45 из немагнитного материала и запирается крьш1- кой 46, имеющей форму кольца с внутренним диаметром, ргтвным проходному днa ieтpy превенторного блока 15, Отвод 47 тройника 16 закрыг фмаицем 48, имеющим уплотнение 49,, сквозь которое проходят выводы 42 обмоток датчика. Внутреннее пространство тройника 16 с размещенным в нем сигнализатором 7 запивается под давлением компаундом 50, На образующейся внутренней цш1индри );ескон поверхност 51 выступают полюсные наконечники 52 55 магнитопровода 40 Концы выходных обмоток 38 и 39 (фиг. 8) соединены между собой, начало выходной обмотки 38 является первьм выходом сигнализатора Г/ замков, а начало выходной обмотки 39 вторым выходом сиг- иализагора 7 замког., первый и второй входы которого есть, соответственно, начало и конец обмотки 37 возбуждения.

Блок 24 отключения лебедки при подъеме загруженного элеватора (фиг.б) включает в себд аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 56 и 57, элементы 58-60 сравненияJ триггеры 61-66, элементы 67-72 задержки, элементы ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИЕ 73-75, элемент ИЛИ 76, ключи 77 и 78. При этом первый

Q вход блока является вторым входом

5

0

30

элементов 58-60 сравнения, второй вход блока наплетен входом первого АДП 56, выход последнего подключен к первому входу первого элемента 58 сравнения, выход которого соединен с первым входом первого триггера 61. Третий вход блока является входом второго АЦП 57, выход последнего подключен к первому входу второго элемента 59 сравнения, вьгход которого соединен с первым входом второго триггера 62. На первом входе третьего элемента 60 сравнения установлен сигнал О (путем соединения с общим прово25 дом блока через сопротивление порядка 500 Ом), а выход третьего элемента 60 соединен с первым входом третьего триггера 63, выход первого триггера 61 соединен с входом элемента 67 задержки, выход которого подключен к второму входу первого триггера 61 и входу первого ключа 77, вьпсоды которого являются первым выходом блока. Выход второго триггера 62 соединен с входом второго элемента 68 задержки,

35 выход которого подключен к второму входу второго триггера 62 и входу второго ключа 78, выходы которого являются вторым выходом блока. Выход третьего триггера 63 соединен с входом третьего элемента 69 задержки, выход которого подключен к первому входу четвертого триггера 64 и входу первого элемента ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕГО 73, вьпсод которого соединен с первым

45 входом элемента ИЛИ 76, второй вход последнего подключен к выходу второго элемента ДИФФЕРЕНЦИРУЩЕГО 7А, а третий вход - к выходу третьего элемента ДИФФЕРЕНЦИРУНЯЦЕГО 75J Вторые вхо50 ды триггеров 63-65 соединены между собой и с выходом пятого элемента 71 задержки, вход которого подключен к входу третьего элемента ДИФФЕРЕНЦИРУ- 1СНЦЕГО 75 и выходу пятого триггера 65,

55 Первый вход последнего соединен с выходом четвертого элемента 70 за- дер/кки, вход которого подключен к входу второго элемента ДИФФЕРЕНЦИРУЩЕГО 74 и выходу четвертого триггера 64,

40

10

15

71332003

Выход элемента ИЛИ 76 подключен к первому входу шестого триггера 66, вто- рой вход которого соединен с выходом шестого элемента 72 задержки, а вход последнего подютючен к выходу шестого триггера 66 и третьему выходу блока 24.

Блок 25 вычисления положения замка (фиг. 5) включает в себя двенадцатиразрядный двоичный реверсивный счетчик 79, состоящий из четырехразрядных счетчиков 80-82, триггер 83, элемент ЙИФФЕРЕНЦИРУЩИЙ 84, элементы И 85 и 86, элемент НЕ 87. При этом выходы переноса ( 15) и заема (0) счетчика 80 соединены, соответственно, с входом прямого {+) и обратного (-1) счета счетчика 81, выходы переноса и заема счетчика 81 соединены, соответственно, с входами (+1) и (-1) счетчика 82, выход заема счетчика 82 является выходом заема счетчика 79,

входы (+1) и (-1) счетчика 80 являются одноименными входами счетчика 79, входы предварительной установки (С) счетчиков 80-82 соединены между собой и образуют С-вход счетчика 79, входы Сброс (R) счетчиков 80-82 аналогично образуют R-вход счетчика 79, а информационные входы счетчиков 80-82 и их выходы являются, соответ20

25

Sj, ка

то те фо эл сч по но ны ге ме вх вы вх вх ли вх пу кл ча вы вт Вы с и ро эл вх вы и Пе 35 с 96 фо чи (с ни фор мен по ров 45 вый ром

30

отвеяно, информационным входом и выходом счетчика 79. Второй вход блока 25 вычисления положения замка является информационным входом счетчика 79, выход которого является выходом блока. Первый вход блока является вторым входом триггера 83 и входом предварительной установки (С) счетчика 79, выход заема последнего () через элемент НЕ 87 подключен к первому входу триггера 83, второй выход которого через элемент даФФЕ- РЕНЦИРУЮиЩЙ 84 подключен к входу Сброс (R) счетчика 79. Третий и четвертый входы блока являются вторыми входами, соответственно; элементов И 85. и 86, первые входы которых соединены между собой и с первым выходом триггера 83, а выходы элементов И 85 и 86 подключены, соответственно, к входам () и (-1) счетчика 79. Двенадцатиразрядный реверсивный счетчик 79 позволяет хранить (записывать) любое десятичное . число из диапазона О-(2 -1), т.е. 0-4095. Таким образом, емкость счетчика 79 достаточна для предварительной записи в него десятичного числа

8

0

5

0

5

Sj, 500-600 см, вводимого с эадлтчи- ка 27 положения сигнализатора эамкол.

Блок 26 сигнализатора замкон (фиг. 8) содержит кварцевый генератор 88, делитель 89 частоты, усилитель 90, усилитель-ограничитель 91, формирователь 92 тактовых импульсов, элементы И 93 и 94, коммутатор 95, счетчик 96, элемент 97 вычитания, пороговый элемент 98, элемент 99 установки в О, четырехразрядный двоичный реверсивный счетчик 100, триггер 101, элемент 102 задержки, элемент, ИЛИ 103,элемент НЕ 104. При этом вход усилителя 90 соединен с первым выходом делителя 89 частоты, вторым входом первого элемента И 93, первый вход которого подключен к выходу усилителя-ограничителя 91 и первому входу формирователя 92 тактовых импульсов, второй вход последнего подключен к второму выходу делителя 89 частоты, вход которого соединен с выходом кварцевого генератора 88 и вторым входом второго элемента И 94. Выход первого элемента И 93 соединен с первым входом второго элемента И 94 и первым входом коммутатора 95, второй вход которого подключен к выходу элемента И 94, а третий - к первому входу (вход сброса R) счетчика 96, выходу элемента 99 установки в О и первому входу (R) триггера 101. Первый, выход коммутатора 95 соединен 5 с вторым (счетнь(м) входом счетчика 96, выходы которого подключены к информационным входам элемента 97 вычитания, а второй выход - к первому (счетному) входу элемента 97 вычитания, выходь которого соединены с информационными входами порогового эле- мента 98, а первый (стробирующий ) вход последнего - с вторым выходом формирователя 92 тактовых импульсов, пер- 5 вый выход которого подключен к второму входу элемента 9 7 вычитания.

Информационные входы (D, D , D ) реверсивного счетчика 100 являются третьим входом блока, вход обратного 0 счета (1) реверсивного счетчика 100 соединен с входом элемента 102 задержки и выходом триггера 101, второй (S) вход которого подключен к выходу порогового элемента 98. Четвер- 5 тый вход блока соединен с входом предварительной установки (С) счетчика 100 и вторым входом элемента ИЛИ 103, первый вход которого подключен к выходу элемента 102 задержки, а

0

0

выход - к входу элеме)та 99 установки в О. Выход заема (0) счетчика 100 соединен fc входом элемента НЕ 104 выход которого является третьим выходом блока. Первый н яторой выходы усилителя 90 являются первым и вто рым, соответственно} выходами блока, а первый и второй входы усилителя- ограничителя 91 первым и вторым, соответственно, входами блока,

Блок 29 вычисления оптимальных положений талевого блока (фиг. 7) содержит сумматоры 105-107, делители 108 и 109, умножители 110-112, элемен 113 вычитаьия, 11 ; логарифмирования, селекторы 115-119 амплитудные, формирователь 120 опорного напряжения, задатчик 21 веса подвижной части талевой системы„ задатчик 122 конструктивного коэффициента та левой системы, задатчик S23 конструктивного коэффициента 1Ш1М, задатчик 124 момента инерции барабанного вала, задатчики 125-129 моментов инерции привода, делитель 130 напряжения, коммутатор 131.

При этом первый вход блока соединен с первым и вторым .входами третьего умножителя 112, выход которого подключен к второму входу первого умножителя 110, с вторы -1 входом второго делителя 109, первый вход которого подключен к выходу второго сумматора 06j а выход - к входу элемента ПА логарифмирования, с третьими входами селекторов 115-119 амплитудных, выходы которых соединены, соответственно с вторым, четвертым, шестым, восьь;ь М и десятым входами .NOм iy7 aтopa 131. Другие входы коммутатора подключены: первый - к задатчику 125,. третий - к задатчику 126, пятый - к задатч1зку 127, седьмой - к задатчику 128, девятый - к задатчику 129.

Выход коммутатора 131 подключен к первому входу третьего сумматора 107 второй вход которого соединен с за- датчиком 124 момента инерции барабанного вшта, а выход - с вторым входом второго умножителя 11.Первый вход последнего соединен с вькодом первого умножителя ПО, а выход - с первым выходом блока и вторым нх одом элемента 113 вычитании, первьш вход которог о соединен с выходом элемента ПА логарифмирования, а выход -- с пторым выходом блока. Второй вход блока является вторьм входом первого сумматора 105, иервьш вход кото

5

Ь

0

5

0

S

0

5

рого соединен с задатчиком 121 веса. подви ;ной части талевой системь:, а выход - с вторым входом первого делителя 108, вход которого соединен с задатчиком 122 конструктивного коэффициента талевой системы, а выход - с первым входом первого умножителя 1IО и с первым входом ;зторого сумматора 106, второй вход последнего соединен с задатчиком 123 конструктивного коэффициента ШПМ. Выход формирователя 120 опорного напряжения соединен с входом делителя 130 напряжения резистивного, выходы которого подключены; первый - к первому входу первого селектора 115 амплитудного; второй - к первому- входу второго селектора 116 и второму входу первого селектора 115; третий - к первому входу третьего селектора 1I7 и второму входу второго селектора 116; четвертый к первому входу четвертого селектора 118 и второму входу третьего селектора 117; пятый - к первому входу пятого селектора 1I9 и второму вхрду четвертого селектора 118; шестой к второму входу селектора 119 айллитудного.

На фиг. 9 -показаны эпюры напряжений в характерных точках блока 26 сигнализатора замков: а - напряжение на выходе кварцевого генератора 88; б - напряжение на первом выходе делителя 89 частоты; в - напряжение на втором выходе делителя 89 частоты; г - напряжение на выходе усилителя- ограничителя 91; д - напряжение на выходе первого элемента И 93; е - напряжение на выходе второго элемента И 94; ж - напряжение на первом вьгходе формирователя 92 пульсов; 3 - напряжение выходе форъшрователя 92 пульсов; и - напряжение порогового элемента. 98,

Устройство работает следующим образом.

Перед началом подъема бурильной колонны в задатчик 27 положения сигнализатора замков осуществляется ввод

. в двоичной подается на второй вход блока 25. вычисления положения замка. По известной конструкции свечей бурильных труб определяется число труб в свече п (практически ) и в задатчик 28 числа труб в свече вводится величина (п-), с выхода которого сигнал (п-1) в двоичной цифтактовых им- на втором тактовых им- на вьгходе

величины Sj. , си1 нал цифровой форме

II1

ровой форме поступает на третий вход блока 26 сигнализатора замков. Если бурильная колонрш составлена из свечей различной конструкции, то в процессе подъема в момент перехода от обработки п -трубных свечей к обработке п -трубных свечей в задатчик 28 необходимо ввести коррективу, а именно: вместо () записать (

На обмотку 37 возбуждения сигнализатора 17 замков (фиг. 8) с первого и второго выходов блока 26 сигнализатора замков, а значит с первого и второго выходов усилителя 90, подает ся переменное напряжение (фиг. 9б), под действием которого по ней протекает переменный ток, создающий .в синализаторе 17 замков магнитное пол-е. Пути замыкания магнитного потока, создаваемого обмоткой 37. возбуждения для дйух характерных положений бурильных труб в сигнализаторе 17 зам- .|ков показаны на фиг. 4, где основной (рабочий) магнитный поток показан сплошными силовыми линиями, а потоки рассеяния - пунктирными. В случае нахождения в рабочей зоне сигнализатора 17 замков гладкого участка бу

рильных труб (фиг. 4а) картина магнит него поля в СЗ симметрична относитель но плоскости, проходящей перпендикулярно оси обмотки 37 ,возбуждения через ее середину: в активной зоне сигнализатора 17 замков весь магнитный поток сосредоточен в магнитопроводе 40, далее он проходит от полюсных наконечников 52 и 53 через немагнитный промежуток до наружной стенки бурильной трубы, проходит по ферромагнитному материалу трубы и вновь через немагнитный промежуток до полюсных наконечников 55 и 54 магнитопровода 40,

Так как немагнитный промежуток йежду полюсными наконечниками магнитопровода 40 и внешней поверхностью бурильной трубы равномерен, то выходные обмотки 38 и 39 пересекаются равными магнитными потоками, в них иа- водятся одинаковые по величине и противофазные ЭДС, обусловленные ими на- 50 затора замков.

пряжения на выходе сигнализатора 17 В начальный момент цикла подъема

с командоаппазамков уничтожают друг друга, так как выходные обмотки 38 и 39 включены встречно (фиг. 8), и на первом и втором выходах сигнализатора 17 замков, а значит на первом, и втором входах усилителя-ограничителя 91 блока 26 сигнализатора замков, напряжение отсутствует .

i-й свечи сигнал 1 рата 23 пос.тупает на четвертый вход блока 26 сигнализатора замков (фиг.8 55 и далее на второй вход элемента ИЛИ .103 и вход предварительной установки (С) четьфехразрядного двоичного реверсивного счетчика 100. Сигнал l с выхода элемента ИЛИ I03 поступает

-

0

5

12

При входе в рабочую зону сигнализатора 17 замков замка 32 бурильных труб геометрия немагнитного промежутка внутри сигнализатора изменяется, следствием чего является изменение магнитного сопротивления промежутка. Последнее уменьшается.в зоне полюсных наконечников 35 и 54 и остается практически постоянным в зоне полюсных наконечников 52 и 53 (фиг. 4б), При этом потокосцепление с выходной обмоткой 39 увеличивается, величина наводимой в ней ЭДС также увеличивается, В обмотках 38 и 39 нарушается равновесие амплитуд и фаз напряжений и на выходах с:игнализатора 17 замков появляется напряжение, которое изменяется по амплитуде и фазе по мере перемещения замка 32 в рабочей зоне СЗ. При достижении замков 32 положения, изображенного на фиг. 46, указанный разбаланс достигает максимума, поэтому область нижнего полюсного наконечника 55 является зоной фактического срабатывания сигнализатора 17 замков.. Зона фактическо го срабатывания СЗ (фиг. 4б) наводится на расстоянии

,

30

s;.p-0, мм

от верхнего фланца тройника 16 и на расстоянии (фиг. 2)

S,. (6765) мм

35 от рабочей зоны АКБ 9. При нахождени верхнего края замка 32 в зоне фактического срабатывания сигнализатора I7 замка стык замка 32 расположен ниже отметки Sj. , ф на высоту замка

40 S, . Поэтому

Sc..j., + м (6962 мм),

где S 197 мм.

Итак, для каждой буровой установ- 45 ки, для каждой конструкции обвязки устья скважины и конкретного типа замков бурильных труб может быть рассчитана величина S

которая вводится в задатчик 27 положения сигналиВ начальный момент цикла подъема

с командоаппаi-й свечи сигнал 1 рата 23 пос.тупает на четвертый вход блока 26 сигнализатора замков (фиг.8) 5 и далее на второй вход элемента ИЛИ .103 и вход предварительной установки (С) четьфехразрядного двоичного реверсивного счетчика 100. Сигнал l с выхода элемента ИЛИ I03 поступает

на вкод элемента 39 устаН .вкк к О, что приводит к подаче еди лкчного сигнала с выхода послед.него на пароьй вход (R) триггера 101, на выходе которого устанавливается сигнал О. на первый вход (R) счетчика 96, вследствие чего выхода сче-гчика 96 обнуляются, и ка третий вход ком-мут,атора 95, который noflKJ M4seT CBOS I второй вход к первому выходу. В .нт по- яйления сигнала на С-зходе четы

рехразрлдного двоичного реверсивного счетчика 100 в посладннй запиолвает- ся величина (), поступающая; па информационные вход,- (D., . D,, ,, D,) реверсивного счетчика iOQ с третьего вкода блока 26 снгналичатора замков.

Кварцевый генератор 8В блока 26 сигнализатора- затеков вырабатыраст импульсы высокой частоты (фиг 9а). которые подаются ва вход делителя

89частоты и второй вход элемента И 94, НизкочастотШ Те импульсь (фиг ,9б) с первого выхода делители 89 частоты поступают на второй вход элемента И 93, первый вход формирователя 92 тактовых импульсов и через усилитель

90 на обмотку 37 воэб лясдения смг- нализатора 17 замков в выходньпс обмотках 38 и 39 которого наводятся ЭДС, и, на-первом и втором выходах СЗ 17 появляется напряжение,, отличаюЕцее- ся по фазе от напряжения (фиг, 96)

на некоторый угол ц , подаваемое на вход усилителя-ограничитагся 91, с выхода которого сигнал (фиг. 9г) поступает на первый вход элемента И 93, С выхода злемента И 93 сигнал (фиг« 9д) S состоящ1-гй из ги-шульсов} ширина которых определяет величину сдвига фаз между сиг}шлам 1 (фиг, 9б и г), поступает на первый вход элемента И 94, где заполняется импульсами высокой частоты (фиг, 9а) и преобразуется в число И тульсов Сфн1 . 9е), количество которых в одном га-:1).уяьсе сигнала (фиг, 9д) характеризует шцрн- ну этого HMiiyj ibca, С выхода элеме 1:та Н 94 первая серия KMnyjibcoB (фнг„ 9t:) через коммутатор 95 поступает на второй (счетньй) вход счетчика 96 и записывается к нем, anvicJuiHoa число рак но ширина tiepvios o гмлульса (, 9д), выражающего качзльный )тол сдвига фаз между сигналом (фиг, 9б) и сигналом (фиг, 9г). После окончания т/ервого импульса на первый вход

(иЯ1Г

9д) 5 прнходя1,е1-о ко;.мутагог а 95, послед

0

5

ПИЙ подключает свой второй вход к вто- por-sy выходу, ,тем саМ)1М обеспечивается поступление всех последних серий импульсов (фиГ| 9е) с выхода элемента И 94 на первый (счетный) вход элемента 97 вычитания.

Формирователь 92 тактовых импульсов в период между импульсами сигнала (фиг. 9д) формирует из низкочастотных импульсов (фиг. 96) и (фиг, 9в) импульсы (фиг. 9к) предварительной установки элемента 97 вьшитания и импульсы (фиг, 9з) стробирования порого- ц Бого элемента 98. Импульсы (фиг, 9ж) с первого выхода формирователя 92 тактовых иьягульсов поступают на второй вход элемента 97 вычитания, по каждому из них число импульсов первой серии (фиг., 9е), записанное в счетчике 96s переписывается в элемент 97 вычитания, а импульсы (фиг, 9е) следующей серии вычитаются из числа ранее залисанных. Если число вновь поступивших импульсов (фиг, 9е) меньше или равно числу, ранее записанному в элементе 97 вычитания, то на его выходе к моменту прихода стробирую- щегй импульса (фиг, 9з) с второго выхода формирователя 92 тактовых импульсов на первый вход порогового элемента 98 третий нулевой сигнал и гюроговый элемент 98 не срабатывает. При входе в зону срабатывания сигнализатора 17 замков (фиг. 4) Ь , 32 бурильной трубы угол сдвига фаз cf изменяется, следовательно, изменяется ширина импульсов (фиг,9д), выраженная числом высокочастотных импульсов (фиг. 9е), поступающих на первьгй счетный вход элемента 97 вычитания. Не. выходах элемента 97 вычитания, а значит на входах порогового элемента 98,- появляется число, большее порога срабатывания, и в мо- S мент прихода импульса (фиг, 9з) на выходе порогового элемента 98 появляется сигнап I, который поступает ка второй вход (S) триггера 101,

На выходе триггера 1Q1 устанавли- 0 вается единичный сигнал, по переднему фронту iroTOporo из числа, запн- сакного Б реверсивном счетчике 100,

0

0

вьгчит.аетск еданмца, так как сигнал i с зыхода триггера 10.1 подается ка вход (-1) счетчика 100, а также ка вход элемекта 102 задержки, Сяг- кал 1 на выходе последнего появляется через интервал времени .S с, достаточный для того чтобы за15 , 1332003 мок 32 прошел рабочую зону сигнализатора 17 замков. Сигнал 1 с выхода элемента 102 задержки поступает на первый вход элемента ИЛИ 103, а с его выхода - на вход элемента 99 установки в О, что сопровождается обнулением счетчика 96, триггера 101 и переключением коммутатора 95 с последующей записью в счетчик 96 нового содержимого - числа импульсов первой серии и т.д. В момент вхождения каждого промежуточного замка поднимаемой свечи в зону срабатывания сигнализатора 17 замков содержимое .реверсивного счетчика 100 уменьшается на единицу. Наконец, при входе в зону срабатывания СЗ нижнего замка поднимаемой i-й свечи на вход (-1) реверсивного счетчика 100 поступает h-и с начала подъема сигнал, при этом сигнал О поступает с выхода заема (0) реверсивного счетчик .(100 на вход элемента НЕ 10А, а сиг- .нал 1 с выхода последнего - на третий выход блока 26 сигнализатора замков, а значит на первый вход блока 25 вычисления положения замка (фиг. I).

Единичный сигнал с первого входа (фиг. 5) блока 25 вычисления положения замка поступает на вход предварительной установки (С) реверсивного счетчика 79, по которому в последнем записывается число S, , поступающее на информационные входы счетчика 79 с второго входа блока 25, от задатчи ка 27 положения сигнализатора замка, а также на второй вход (S) триггера 83, на первом выходе которого устанавливается сигнал 1, поступающи на первые входы элементов И 85 и 86 и разрешающий прохождение сигналов с датчика 20 перемещения талевого блок с третьего и четвертого входов блока 25 вычисления положения замка через элементы И 85 и 86, соответственно, на входы прямого (+1) и обратного (-1) счета реверсивного счетчика 79,

В процессе дальнейшего перемещения замка 32 от зоны срабатывания СЗ 17 вверх импульсы 1 поступают с датчика 20 на четвертый Вход блока 25 и, следовательно, на вход (-1) реверсивного счетчика 79, на выходе которого в любой момент времени t (начиная с момента срабатывания сигнализатора 17 замков) присутствует цифровой сигнал

s(t)Sc..

(-/)

(I)

или в общем случае

S(t)S,-U,-(%,;-N,,,), (2)

выражающий текущее расстояние от стыка нижнего замка 32 поднимаемой свечи 31 до рабочей зоны АКБ 9, который подается на выход блока 25 вычислео ния положения замка. В момент, когда замок 32, пройдя расстояние S. от сигнализатора 17 замков, оказывается в рабочей зоне бурового ключа 9, в соответствии с вьгражением (2), S(t) 0. -При этом сигнал О с выхода заема (/0) реверсивного счетчика 79 поступает на вход элемента НЕ 87, а сигнал 1 с выхода последнего - на первый вход (R) триггера 83, обнуляет 0 первый выход триггера 83, а значит датчик 20 перемещения талевого блока отключается от реверсивного счетчика 79 и устанавливает сигнал 1 на его втором выходе. Последний подается на 5 вход элемента ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕГО 84, с выхода последнего единичный сигнал поступает на вход Сброс (R) реверсивного счетчика 79 и обнуляет выход последнего до следующего (i+l)-ro 0 цикла подъема.

В i-M цикле подъема на первьй вход блока 29 вычисления оптимальных положений талевого блока (фиг.7) с датчика 21 скорости талевого блока поступает аналоговый сигнал напряжения Ц,., пропорциональный на второй вход - сигнал U.с выхода датчика 19 веса, пропорциональный

Q весу Q бурильной колонны на крюке. По совокупности входных сигналов блок 29 вычисляет оптимальные положения талевого блока, в которых необходимо производить отключение приg водного двигателя 8 и оперативной ШПМ 7 в конце цикла подъема, чтобы загруженный талевый блок 1 остановился в положении, обеспечивающем нор- мальнзло работу ключа АКБ 9 при развинчивании замкового соединения 32 поднятой свечи 31.

0

Для ведения процесса остановки загруженного талевого блока в рациональном режиме двигатель 8 и ШПМ 7 5 буровой лебедки 3 необходимо отключить в следующих положениях:

. I JtlL -Il J

R

М

(3)

от

17

о I 1„сB i„ v

Vp« ot К-М - С/ Чз..

-0,35.Si,.,«,,

Ч R де if кратность талевой системы;

средний радиус навивки каната .на барабан лебедки j м;, момент инерции привода.

пГ 1б,бMCVT.M. то же, для барабанного вала лебедки, т-м-с ; статический момент нагрузки на валу лебедки, т-м;

ti, БЬ К и

С,

(5)

коэффициенты, причем R

. где i - КПД талевой системы.

Момент инерции барабанного вала величина постоянная, а момент инерции привода меняется с переходом от одной скорости подъема к другой, т,( 1„р(Ур). Например, для установки Урапмаш-43 : ,15 т-м 2,5; 1,7; 0,60; 0,30; 0,15 т-м-с - для I, II, III, IV и V скоростей подъема соответственно. Работа блока 29 вычисления оптимальных положений талевого блока основана на реализации зависимостей (3)-(5) .

Сигнал подается на второй вход первого сумматора 103, на первый вход которого подается сигнал, пропорцио- нальньй Q., с задатчика 121 веса подвижной части талевой системы. Коэффициенты усиления по входам первого сумматора 105 подобраны так, что на его выходе формируется сигнал, про15

20

j-np V На второй, четвертый, шестой. Восьмой и десятый входы управления коммутатора 131 поступают сигналы с выходов селекторов 115-119 амплитудных соответственно,, на вторые входы которых подается сигнал U,,c первого входа блока 29, а, на первый и третий входы каждого селектора подаются сигналы Ц и Uj с выходов делителя 130 напряжения резистивного. Последний запитывается опорным на2g пряжением , поступающим на его вход с выхода формирователя 120 опорного напряжения.Опорное напряжение .пропорционально максимально возможной скорости подъема, т.е. . ,д,.1,86 м/с (для Уралмаш-43 Резисторы делителя 130 напряжения резистивного R,--R- подобраны так, что напряжения в точках I-IV пропорциональны скоростям подъема на I-IV передачах коробки скоростей привода

35 лебедки 3, т.е. V.V, ,,3, U- .ib ,;.

Сигнал 1) с первого выхода делителя 130 поступает на первьгй вход первого селектора 115 амплитудного.

30

порциональный соответствии с вы- О Uj с второго выхода - на второй вход

первого селектора 115 и первьй вход второго селектора 116; U,- с третьеражением (5), который подается на первый вход второго сумматора 106 и второй вход первого делителя 108, на первый вход последнего подается сиг-нал с выхода задатчика 122 конструктивного коэффициента талевой системы, пропорциональный К ,.0,37 IT/R. На выходе первого делителя 108 формируется сигнал , который .подается на первый вход первого умножителя 110, на второй вход которого постз - пает сигнал, пропорциональный V,,, с выхода третьего умножителзя 112, на первый и второй входы которого постуUго выхода - на второй вход второго

селектора 116 и первый вход третьего селектора 117; с четвертого выхода - на второй вход третьего селектора 117 и первьй вход четвертого селектора 118; U| с пятого выхода - на второй вход .четвертого селектора 118 50 и первый вход пятого селектора 119; с шестого выхода - на второй вход пятого селектора 119, Пусть, например, скорость подъема в i-м цикле У„,; такова, что У„ j, У„ - , 55 тогда и jj- и,|, а дпя третьего селектора 117 амплитудного вьшолняется условие Uj iUj :, что приводит к установке на выходе третьего селектора 117 сигнала 1 и подключению выпает сигнал

и,, с

первого входа блока 29. Сигнал (К. т/М) Х.ьп) i- хода первого умножителя 110 поступает на первый вход второго умножителя 111, на второй вход которого посту1332003

пает сигнал го сумматора

(1„Р+1бз .107,

) с выхода третье- полученный из сигналов 1прИ Ig gs поступающих на его первый и второй входы с выходов, соответственно, коммутатора 131 и задат- чика 24 момента инерции барабанного вала. На коммутируемые первый, третий, пя сый, седьмой и девятый входы коммутатора 131 подаются сигналы с задатчиков 125-129 соответственно, пропорциональные I,

тях подъема: .,

. „р . на I-V скорос- пр.с

-пр.ш

np.ty

и

j-np V На второй, четвертый, шестой. Восьмой и десятый входы управления коммутатора 131 поступают сигналы с выходов селекторов 115-119 амплитудных соответственно,, на вторые входы которых подается сигнал U,,c первого входа блока 29, а, на первый и третий входы каждого селектора подаются сигналы Ц и Uj с выходов делителя 130 напряжения резистивного. Последний запитывается опорным напряжением , поступающим на его вход с выхода формирователя 120 опорного напряжения.Опорное напряжение .пропорционально максимально возможной скорости подъема, т.е. . ,д,.1,86 м/с (для Уралмаш-43) Резисторы делителя 130 напряжения резистивного R,--R- подобраны так, что напряжения в точках I-IV пропорциональны скоростям подъема на I-IV передачах коробки скоростей привода

лебедки 3, т.е. V.V, ,,3, U- .ib ,;.

Сигнал 1) с первого выхода делителя 130 поступает на первьгй вход первого селектора 115 амплитудного.

Uj с второго выхода - на второй вход

первого селектора 115 и первьй вход второго селектора 116; U,- с третьеUго выхода - на второй вход второго

селектора 116 и первый вход третьего селектора 117; с четвертого выхода - на второй вход третьего селектора 117 и первьй вход четвертого селектора 118; U| с пятого выхода - на второй вход .четвертого селектора 118 и первый вход пятого селектора 119; с шестого выхода - на второй вход пятого селектора 119, Пусть, например, скорость подъема в i-м цикле У„,; такова, что У„ j, У„ - , тогда и jj- и,|, а дпя третьего селектора 117 амплитудного вьшолняется условие Uj iUj :, что приводит к установке на выходе третьего селектора 117 сигнала 1 и подключению вы

191

хода коммутатора 131 к пятому входу; на пыходе коммутатора 131 устанавливается сигнал I,,ip,.fr Аналогично работает коммутатор 131 при других значениях V, ; .

На выходе второго умножителя I11 формируется сигнал, пропорциональный SA. ряц. в соответствии с выражением (3), который подается на первый выход блока 29 и второй инвертирующий вход элемента 113 вычитания. На второй . вход второго сумматора 106 поступает сигнал с задатчика 123 конструктивного коэффициента ШГШ G, что приводит к .появлению на его выходе сигнала, пропорционального величине () подаваемого на первый вход второго делителя 109, на второй вход которого поступает сигнал V с первого входа блока. 29. На выходе второго делителя 109 формируется сигнал, пропорциональный величине (K ,yMj,+C), подаваемый на вход элемента 114 логарифмирования, а сигнал 1пВ/о( с выхода последнего подается на первый вход элемента 113 вычитания. С выхода элемента 13 вычитания сигнал, пропорциональный S по выражению (4), подается на второй выход бло

ка 29.

В ходе i-ro цикла подъема сигналы S „ц и 5„ рои, с первого и второго выходов блока 29 вычисления оптимальных положений талевого блока поступают, соответственно, на второй и третий входы блока 24 отключения лебедки при подъеме загруженного .элеватора (фиг. 6), на первый вход которого поступает сигнал S(t) с .выхода блока 25 вычисления положения замка. Аналоговые сигналы S pau.. S.pan,.поступают на входы АЩ1 56 и 57 соответственно и преобразуются ими в цифроТретий элемент 60 сравнения опре деляет момент времени, когда выполняется условие S(t)0, т.е. нижний замок 32 поднимаемой свечи находитс в рабочей зоне бурового ключа 9. В этот момент времени сигнал 1 с вы хода третьего элемента 60 сравнения поступает на первьй вход (S) третье

вую форму. Цифровые-сигналы Зд. vi pau. поступают на первые входы, со- 45 го триггера 63 и устанавливает его ответственно, элементов 58 и 59 сравнения, на вторые входы которых подается сигнал S(t) с первого входа блока 24, который поступает также на второй вход третьего элемента 60 сравнения, на первом входе последнего постоянно присутствует сигнал о Первый элемент 58 сравнения определяет момент выполнения условия S(t)S. ,.... В этот момент времени на

.Ц Цего выходе появляется сигнал 1 , который поступает на первьй вход (S) первого триггера 61 и устанавливает его выход в единичное состояние.

выход в единичное состояние. Сигнал I с выхода третьего триггера 63 поступает на входы третьего элемент 69 задержки и первого элемента ДИФ50 ФЕРЕНЦИРУНЩЕГО 73, а с выхода после него - на первый вход элемента ИЛИ 76 и на первый вход (S) шестого три гера 66, на выходе которого устанав ливается сигнал 1. Последний по55 ступает на третий выход блока 24 и с него - на обмотку управления шаго вым двигателем 22.

Шаговый двигатель 22 включается поворачивает свой ротор и ротор ком

0

2003

5

20

Сигнал 1 с выхода первого.триггера 61 поступает на вход первого ключа 77, который срабатывает и замыкает цепь управления отключением приводного двигателя 8, которая подключена к первому выходу блока 24, что приводит к отключению приводного двигателя 8 буровой лебедки 3. Бурильная колонна продолжает движение вверх по инерции. Сигнал 1 с выхода первого триггера 61 поступает также на вход первого элемента 67 задержки, который через выдержку времени Dj,, которая необходима для гарантированного- срабатывания цепи управления отключением приводного двигателя, подает сигнал 1 на второй вход (R) первого триггера 61 и обнуляет его выход.

Второй элемент 59 сравнения определяет момент выполнения условия S(t)S,, „„ , о чем сигнализирует едиМ - fW,

ничным импульсом на своем выходе, который поступает на первьш вход (S) второго триггера 62 и устанавливает его выход в единичное состояние..Сигнал подается на вход второго ключа 78, которьй срабатывает и замыкает цепь управления отключением оперативной ШПМ 7, подключенную к второму выходу блока 24, и на вход второго элемента 68 задержки. Сигнал l с выхода последнего, спустя выдержку времени D. , подается на второй вход 5 (R) второго триггера 62 и обнуляет его выход,

Третий элемент 60 сравнения определяет момент времени, когда выполняется условие S(t)0, т.е. нижний замок 32 поднимаемой свечи находится, в рабочей зоне бурового ключа 9. В этот момент времени сигнал 1 с хода третьего элемента 60 сравнения поступает на первьй вход (S) третье0

5

0

0

5 го триггера 63 и устанавливает его

го триггера 63 и устанавливает его

выход в единичное состояние. Сигнал I с выхода третьего триггера 63 поступает на входы третьего элемента 69 задержки и первого элемента ДИФФЕРЕНЦИРУНЩЕГО 73, а с выхода последнего - на первый вход элемента ИЛИ 76 и на первый вход (S) шестого триггера 66, на выходе которого устанавивается сигнал 1. Последний поступает на третий выход блока 24 и с него - на обмотку управления шаговым двигателем 22.

Шаговый двигатель 22 включается и поворачивает свой ротор и ротор командоаппарата 23 на определенный угол, обеспечивающий срабатывание контакта командоаппарата 23, производящего включение силового пнеимоцилиндра 6 ленточного тормоза 4, При этом буровая лебедка 3 тормозится, талевый блок 1 останавливается в положении, при котором стык нижнего замка 32 свечи 31 находится в рабочей зоне АКБ 9. Спустя выдержку времени D, шестого элемента 72 задержки, обеспечивающую надежное срабатывание шагового двигателя 22, сигнал 1 поступает на второй вход (R) шестого триггера 66 и обнуляет его выход. Спустя выдержку времени (.,„), сигнал 1 с выхода третьего элемента 69 задержки поступай на первьй вход (S) четвертого триггера 64 и устанавливает его выход в единичное состояние. Сигнал с выхода четвертого триггера 64 поступает на входы четвертого элемента 70 задержки и второго элемента ДИФФЕРЕН1.ШРУ- ЩЕГО 74, ас выхода последнего - на второй вход элемента ИЛИ 76 и на nepBbrfi вход (S) шестого триггера 66 что приво щт к второму срабатыванию шагового двигателя 22 и включе шю чрез контакт командоаппарата 23 ппев моцилиндра 13 клиньев. Клиновой захват 10 опускается и удерживает бурильную колонну на весу„

Сигналом с выхода шестого элемента 72 задержки тестой триггер 66 вновь обнуляетея. Спустя вьщержку

времени и,(, (D,,).

си г я:ал

с выхода четвертого элемента 70 задержки поступает на.первьй вход (S) пятого триггер 65 и устанавливает его выход в единичное состоянгче. Сигнал I с выхода пятого триггера Ь5 поступает на вход пятого sneMeHta 71 задержки и третьего элемента , РЕНЦИРЭТОЩЕГО 75, а с вькода посшед- него - на третий вход элемента ИЛИ 76 и на S-вход шестого триггера 66, .что приводит к третьему за цикл подъема срабатыванию шагового двигателя 22 и включению через соответствун)- Щ1ГЙ контакт командоаппарата 23 цепи разрядки силового пневмоцилиндра 6 ленточного тормоза 4, При зтом барабан лебедки 3 освобождается от тормоза, весь вес колонны передается на клиновой захват 10, Спустя выдержку

времени I)

t-i

.- V .

сигнал

Ч

с выхода пятого элемента 7J задержки поступает на вторые входы трех тригге

5

0

5

ров 63-65 и обнуляет их выхордз. Выдержки времени с, ,5 с и D cri) необходимы для надежного торможения бурильной колонны ленточным тормозом 4 до постановки на клинья, надежной установки клинового захвата 10 в роторе 11 и обхвата клиньями буровой трубы, обеспечения временного порядка работы компонентов блока 24.

Подъем загруженного элеватора с i-й свечой завершен. Далее следует развинчивание нижнего замка 32 поднятой свечи 31 с помощью бурового ключа 9, установка свечи 31 в магазин и т.д.

Процесс подъема (1+1)-й свечи начинается с подачи сигнала 1 с командоаппарата 23 на четвертый вход блока 26 сигнал гзатора замков, свидетельствующего о включении буровой лебедки 3 на подъем и начале (i.+ l)-ro цикла. Устройство в ()-м циклг подъема и последующих работает аналогично описанному.

Предлагаемое устройство позволяет производить точную остановку поднимаемой бурильной колонны во всем зоне ее весов и при любых возможных скоростях движения в оптимальном режиме, т.е. отключая в расчетные моменты времени приводные двигатели лебедки и оперативную ШПМ, и с минимальным использованием ленточного тормоза, который используется лишь для фиксации остановившейся бурильной колонны,

5 При вычислении моментов времени отключения двигателей и ШПМ в каждом цикле автоматически учитьшаются возмущения в подъемной системе буровой установки и в скважине, вследствие

0 чего увеличивается точность остановки колонны. Примененный в устройстве сигнализатор замков не требует наладки и обсл живания, надежен в работе и обладает высокой стабильностью фик5 сации момента времени прохождения через его рабочую зону замков бурильной колонны. В устройстве производится автоматическое выделение нижних замков поднимаемьге свечей. Среди блоков

0 устройства нет механических и электромеханических, снижающих точность и надежность функционирования устройства.

0

55

Фррмула изобретения

1 . Устройство f.lfiя остановки поднимаемой бурильной колонны, содержащее талевый блок с элеватором, буровую

23I

лебедку с ленточным тормозом, оперативную шинно-пневматическую муфту, клиновый захват, командоаппарат, сигнализатор замков, блок отключения лебедки при подъеме загруженного элеватора, датчик веса, датчик перемещения талевого блока и датчик скорости талевого блока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности остановки колонны бурильных труб в конце цикла ее подъема на длину свечи, устройство снабжено блоком сигнализатора замков, блоком вычисления, положения замка, блоком вычитания оптимальных положений талевого блока, задатчиком числа труб в свече, задатчиком положения сигнализатора замков и шаговым двигателем, лри этом сигнализатор замков двумя входами и выходами соединен с соответствующими входами и выходами блока сигнализатора замков, выход задатчика числа труб в свече подключен к третьему входу блока сигнализатора замков, третий выход которого соединен с первым входом блока вычисления положения замка, выход задатчика положения сигнализатора замков соединен с вторым входом блока вычисления положения замка, два выхода датчика перемещения талевого блока подключены к третьему и четвертому входам блока вычисления положения замка, выход которого соединен с первым входом блока отключения лебедки при подъеме загруженного элеватора, выход датчика скорости талевого блока соединен с первым, а выход датчика веса - с вторым входом блока вычисления оптимальных положений талевого блока, два выхода которого подключены соответственно к второму и третьему входам блока отключения лебедки при подъеме загруженного элеватора, причем первый выход блока отключения лебедки при подъеме загруженного злеватора подключен к исполнительному механизму отключения приводного двигателя буровой лебедки, второй - к исполнительному механизму отключения оперативной шинио-пневма- тической муфты, а третий - с обмоткой управления шаговым двигателем, вал которого сочленен с валом коман- доаппарата, при этом первый выход ко- мандоаппарата соединен с четвертым входом блока сигнализатора замков, второй выход командоаппарата соединен с исполнительным механизмом вклюJ2003 24

чения клинового захвата, третий выход командоаппарата соединен с исполнительным механизмом включения, а четвертый выход - с исполнительным механизмом отключения ленточного тормоза,

2. Устройство по п. 1, о т л и- а ю щ е е с я тем, что блок отклю0

чения лебедки при подъеме загружен5

0

0

кого элеватора содержит два аналого- цифровых преобразователя, три элемента сравнения, шесть триггеров,шесть элементов задержки, три элемента ДИФФЕРЕНЦИРУКЯЩ-Ш, элемент ИЛИ и два ключа, причем выход первого аналого- цифрового преобразователя соединен с первым входом первого элемента сравнения, вьгход которого соединен с первым входом первого триггера, выход второго аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом второго элемента сравнения, выход которого соединен с первым входом второго триггера, общий провод, рлока соединен с первым входом третьего элемента сравнения, выхо д которого соединен С первым входом третьего триггера, выход первого триггера соединен с входом первого ключа и через первый элемент задержки со своим вторым входом, выход второго триггера соединен с входом второго ключа и через второй элемент задержки со своим вторым в хо- дом, выход третьего триггера через

5 первый элемент ДИФФЕРЕНЦИРУЮПЩЙ соединен с первым входом элемента ИЛИ и через третий элемент задержки - с первым входом четвертого триггера, выход которого через второй элемент

0 ДИФФЕРЕНЦИРУЩИЙ соединен с вторым входом элемента ИЛИ и через четиер- тый элемент задержки - с первыь входом пятого триггера, выход которого через третий элемент ДИФФЕРЕНЦИРУЮ5 ЩИЙ соединен с третьим входом элемента ИЛИ и через пятый элемент задержки с вторыми входами третьего, четвертого и пятого триггеров, выход элемента ИЛИ соединен с первым входом

0 шестого триггера, выход которого через шестой элемент задержки соеди- с вторым входом шестого триггера, при этом вторые входы трех элементов . сравнения являются первым входом бло5 ка, входы первого и второго аналого- цифровых преобразователей являются соответственно вторым и третьим входом блока, выходы первого и второго ключей являются соответствующими вы25

ходами блока, а выход шестого триггера является третьим выходом блока. 3. Устройство по п. 1, о I л и - чающее ся теК} что блок вь;чис- ления положения замка содержит рнвер- сивнын счетчик, триггер. элеме т ДИФ- ФЕРЕНЦ 1РУЮБ ИЙ, два элемента 1 и элементы НЕ, причем выход замка реверсивного счетчика через элемент НЕ соединен с первым входом риггера первый выход которого соединен с первыми входами первого и второго эле- м-энтов И, выход первого элемента Я соединен с входом прямого счета реверсивного счетчика,, выход второго элемента И соединен с входом обратного счета реверсивного счетчика.пто- рой выход триггера через злекепт Ш-{Ф- ФЕРЕНЦИРУЮЩИЙ подключен к зходу Copo реверсивного счетчика, прр этом второй вход триггера и вход предварительной установки реверсив:-:ого счетчика является первым входом блока,информационные входы реверсивного счетчика являются вторым входом блокаJ вторые входь первого и второго элеме тон И являются соответс.твеино третьи и четвертым входами блока, а выход реверсивного счетчика является выходом блока,

4. Устройство по п. 1, о т л и- чающееся тем, что блок сих- нализатора замков содержит кварцевый генератор 5 делитель частоты, усилитель, усилитель-ограничитель, формирователь TaicTOBbSX импульсов, два элемента И, коммутатор, счетчик, элемент вычитания, пороговый злемеич ,, элемент установки в О, реверсивный счетчик, триггер5 элемент задержки, элемент ИЛИ и элемент НЕ, причем выход усилителя-ограничителя соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первыми вхдами второго элем(зн.та И к ;соммутато- ра, выход кварцевого генератора соединен с входом депителя 1.гастоты и с вторым входом второго д,г емента Л. выход которого соединен с вторы 1- входом коммутатора,, первый .;елн-- теля частоты соединен с входом усилителя и с первым входом формироги - теля тактовых иг-шульсов, второй тзы- ход делителя астоты подключен к второму входу форШ1рователя тактовых импульсов вькод элемента ИЛИ через элменты устаионки в О соединен с пер

200326

выми входами триггера и счетчика, а также с третьим входом коммутатора, первьй выход которого подключен к второму входу счетчика, второй выход коммутатора соединен с первым входом элемента вычитания, выходы счетч ика подключежг к информационным входам элемента вмчиталшя, первый выход формирователя тактонык импульсов соединен с вторым входом элемента вычита5

0

НИН, первый вьжод формирователя так

О

5

0

товых импульсов соединен с вторым входоь элемента вычитания, выходы которого соединены с информационными входами порогового элемента, второй выход формирователя тактовых импульсов соединен с первым входом порогового элемента, выход которого соединен с вторым входом триггера выход триггера соеданен с входом обратного счета реверсивного счетчика и через элемент задержки с первым входом элемента , выход заема реверсивного счетчика соединен с входом элемента НЕ, при этом первьй и второй входы усилителя-огракичителя являются соответствующими входами бло- ка, информационные входы реверсивного счетчика являются третьяк входом блока, вход предварительной установки реверсивного счетчика и второй вход элемента ЕГШ являются четвертым вхрдом блока, первый и второй выходы усилит еля являются соответствующи- 5 ми выходами блока, а выход элемента НЕ является третьим выходом блока

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что сигнализатор замков расположен на устье скважины между колонной головкой и пре- венторным .блоком.

0

6. Устройство по п. 1, о т л и- чающееся тем, что в сигнализатор замков, содержащий обмотку возбуждения, первую и вторую выходные обмотки, каждая из которых выполнена в виде кольца, включен кольцевой маг- нитопровод с канавками, на внутренней цшп ндpичecкoй поверхности которого коаксиально установлены катушки всех обмоток, причем выходгше обмотки располсясены симметрично стносительно обмотки возбуждения, а Мйгнитопровод с установлвнным-и в нем обмоткаг-ш расположен в расточке тройника cKcaAiiH- ной устьевой арматуры.

Л 32

№

П

18

/jr

4S

Изобретение относится к буровой технике и предназначено для оптимизации спускоподъемных операций на буровых установках с дискретной схемой спуска-подъема бурового инструмента. Цель - повышение точности остановки бурильной колонны (БК) в конце цикла ее подъема на длину свечи 31. Для этого устройство снабжено блоком 25 вычисления положения замка Я Л|Г Гт1 (Л 00

.Фи&.5

777

г г ff

Ш

И

fff7

( о-Ср-Ч

j

(

1332003

IL

i 37 39

L;ir.iiiJ

чйИ

ff4

е

9

ж

S

|- - -пf--- -1

i h гп гп п n r

г I I I I

I Fl....L

«L.,

ПЧ дпм--ии е а жзс|А-1д-..... Г laitiiiiriTu iiii-i i i n ii«M B«jMi...«ifcB

Составитель В.Шилов Редактор Н/Тупица Техред А.Кравчук

3779/29

Тираж 532 Подписное

ВН№,11И Государственного комитета СССР по AeJiaN изобретений и открытии .13035, Москиа, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственио--полиграфнческое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

Фиг. В

nzj.

Ж

n

Фиг.9 .

Корректор С.