Датчик частоты вращения вала турбобура Советский патент 1988 года по МПК E21B45/00 

рование импульсов напряжения в измери- .тельной цепи при каждом обороте вала

турбобура с частотой, соответствующей частоте вращения вала. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к бурению и м.б. использовано при проводке скважин. Цель изобретения - повьппение надежности работы датчика. Для этого датчик имеет чехол 9 из изоляционного материа.ча, ностоян- ный .магнит, эксцентрично установленный на стержне (С) 2, катушку (К) 7 индуктивности с сердечником, подключенную к электронной аппаратуре 12. Один из полюсов магнита размешен внутри С 2, расположенного внутри соединенного с корпусом 1 чехла 9, выполненным в виде стакана. Вн) т- ри последнего размещена К 7, которая с С 2 расположены параллельно оси датчика. Для расширения эксплуатационных возможностей за счет обеспечения работоспособ- ностей датчика в широком диапазоне вылета вала турбобура длина сердечника К 7 равна или больше диапазона вылета вала турбобура, а витки К 7 равномерно расположены по всей длине сердечника. Такая конструкция датчика обеспечивает насыше- ние участка сердечника, расположенного напротив магнита в момент приближения полюса последнего к К 7, включенной в резонансный контур нагрузки генератора, форми о (Л

1

Изобретение относится к области бурения, а именно к устройствам для измерения частоты вращения вала турбобура, и может быть использовано при проводке скважин для получения достоверной и оперативной информации о режиме работы турбобура .

Целью изобретения является повышение надежности работы датчика и расширение эксплуатационных возможностей за счет обеспечения работоспособности датчика в широком диапазоне вылета вала турбобура.

На фиг. 1 представлен датчик частоты вращения вала турбобура, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема включения измерительной катушки индуктивности.

Датчик частоты вращения вала турбобура содержит корпус 1, немагнитный стержень 2, укрепленный на валу 3 турбобура 4 накидной гайкой 5, постоянный магнит 6, размещенный в стержне 2 эксцентрично одним из полюсов внутрь стержня 2, и катушку 7 индуктивности.

Катушка 7 выполнена на насыщающемся полем якоря ферромагнитном сердечнике, по длине равном диапазону возможных вылетов вала 3 турбобура 4, витки ее равномерно распределены по длине сердечника. Катушка индуктивности с сердечником размещена в цилиндрическом патроне 8, который заформован внутри чехла 9, выполненного заодно с соединительным кабелем 10 из изоляционного материала, например резины.

Чехол 9 укреплен в металлической корзине 11, в свою очередь, прикрепленной к корпусу 1, в котором размещается электронная аппаратура, блок 12 с генератором. Один вывод катушки 7 индуктивности по кабелю 10 подсоединен к электронной аппаратуре, а второй винтом 13 - к металлической корзине 11, а через нее к «земле.

Катушка 7 индуктивности с конденсатором 14 образует резонансный контур, настроенный на частоту генерации генератора 15. К общей точке катушки 7 индуктивности и конденсатора 14 подключен вход детектора 16, выход которого соединен с входом усилителя-формирователя 17.

Датчик частоты вращения вала турбобура работает следующим образом.

0

При вращении вала 3 турбобура 4 с ним вращается и стержень 2 с укрепленным на нем якорем 6. При приближении полюса магнита 6 к катушке 7 участок сердечника катушки 7, расположенный напротив магнита 6, насыщается. При этом резко падает величина индуктивности катушки 7, что приводит к изменению резонансной частоты -контура, образованного катущкой 7

д и конденсатором 14, и следовательно, к резкому уменьшению напряжения частоты генератора 15 на катушке 7. Продетектирован- ное напряжение с катущки 7 усиливается усилителем 17.

При удалении магнита 6 от катушки 7

5 сердечник выходит из насыщения, индуктивность катушки 7 увеличивается, контур входит в квазирезонансный режим и напряжение на нем резко увеличивается. Таким образом формируется импульс напряжения при каждом обороте вала турбобура.

Изменение индуктивности остается одинаковым- независимо от участка насыщения сердечника катущки 7, так как ее витки расположены равномерно по всей длине сердечника. Таким образом, применение катущ5 ки с длинным сердечником делает независимыми результаты и качество измерений от фактического вылета вала турбобура, а также от изменения положения конца вала, которые могут быть значительными в процессе выработки опор турбобура. Кроме того,

0 амплитуда выходного импульса определяется только выходным напряжением генератора и не зависит от скорости вращения, вплоть до инфранизких ее значений.

Расположение якоря в немагнитном стержне эксцентрично, одним из полюсов

5 магнита внутри стержня позволяет изолировать один из полюсов якоря от бурового раствора, что исключает шунтирование поля якоря ферромагнитными компонентами, содержащимися в буровом растворе.

Q При концентрации имеющихся в растворе ферромагнитных включений на свободном полюсе якоря создаются условия, улучщающие характеристики работы датчика, так как уменьшается зазор между якорем и катущкой индуктивности, что способствует повы5 щению чувствительности датчика.

Размещение катущки индуктивности с сердечником параллельно оси датчика между немагнитным стержнем с якорем и корпусом

турбобура в чехле из изоляционного материала, прикрепленном к корпусу, обеспечивает насыщение участка сердечника, расположенного напротив магнита, в моменты приближения полюса магнита к катушке, включенной в резонансный контур нагрузки генератора, изменение ее индуктивности и как следствие этого формирование импульсов напряжения в измерительной цепи при каждом обороте вала турбобура с частотой, соответствующей частоте вращения вала турбобура. Выполнение изоляционного чехла в виде стакана, в стенке которого размещена ка- тущка индуктивности с сердечником, и расположение немагнитного стержня внутри стакана позволяет обеспечить более надежную работу датчика в условиях быстро движущегося потока бурового раствора за счет того, что стакан является преградой для прямого попадания потока раствора в рабочую зону датчика, что дополнительно умень- щает попадание в эту зону ферромагнитных включений, содержащихся в растворе.

Формула изобретения

корпус, внутри которого размещен контейнер с электронной аппаратурой, стержень, соединенный с валом турбобура, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности работы датчика, он снабжен чехло.м из изо- ляционного материала, постоянным магнитом, эксцентрично установленным на стержне, и катущкой индуктивности с сердечником, под- клю ченной к электронной аппаратуре, при этом один из полюсов магнита размещен вну ри стержня, расположенного внутри соединенного с корпусом че.хла из изоляционного материала, в стенке которого размещена катущка индуктивности, причем катун - ка индуктивности и стержень расположены параллельно оси датчика.

Фиг. г

Ц

Г

,.

фиг. 3

1

,..

17

.J