Устройство для измерения вертикальных перемещений бурильного инструмента по углу поворота барабана лебедки Советский патент 1989 года по МПК E21B45/00 

ш

ел

О5

Изобретение относится к бурению скважин при раз ведке и добыче полезных ископаемых и может использовано для определения скорости буре- ния, проходки, глубины скважины и длины :)бурового инструмента.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

На фиг. 1 показана структурная ч схема устройства; на фиг. 2 - зависимость выходного напряжения от угла поворота лебедки.

Устройство для измерения вертикальных перемещений бурильного инстру мента по углу поворота барабана лебедки содержит датчик 1 углового перемещения барабана лебедки, генератор 2 импульсов, эле14ент ИЗ, блок 4 определения слоя навивки, индикатор 5 номера-слоя, блок 6 памяти, сумматор- накопитель 7, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 8, усилитель 9, блок 10 выбора оснастки, блок 11 выбора типа лебедки, формирователь 12, делитель 13 и счетчик. 14 числа измерений.

Выход датчика 1.углового перемещения барабана лебедки соединен-с первым входом элемента ИЗ, выход кото- рого подключен к счетному входу блока 4 определения слоя навивки и через делитель 13 к тактовому входу сумматора 7, выход которого подключен к цифровому входу ЦДЛ 8. Первый выход блока 11 выбора типа лебедки соединен с цифровым входом блока 4 определения слоя навивки, выход которого подключен к информационному входу индикатора 5 номера слоя и к первому адрес- ному входу .блока 6 памяти. Второй выход блока 11 выбора типа лебедки соединен с вторым адресным, входом блока 6 памяти, выход которого соединен с цифровым входом сумматора 7. Выхор генератора 2 импульсов соединен с вторым входном элемента И 3 и через счетчик 14 измерений с входом формирователя 12, первый выход которого подключен к управляющему входу ЦАП 8, а второй - к управляющему входу индикатора 5 номера слоя и входам сброса блока 4 определения слоя навивки и сумматора 7. Выход ЦАП 8 соединен входом усилителя 9, в обратную связ которого включен блок 10 выбора оснастки.

Устройство работает следующим образом.

з 0 5

о Q 5

5

55

Выходной широтно-импульсньш сигнал с датчика 1 углового перемещения барабана лебедки поступает на первый вход элемента И 3. Дпительно.сть единичного импульса заполняется высокочастотными импульсами генератора 2 и число-импульсный код через элемент И 3 поступает на счетный вход блока . 4 определения слоя навивки и через делитель 13 на тактовьй вход сумматора-накопителя 7. Бло к 4 определения слоя навивки состоит из счетчика с управляемым модулем, трехразрядного счетчика слоя и регистра кода слоя. КоэМ ИЦиент деления первого счетчика с управляемым модулем задается блоком 11 выбора типа лебедки. Его чис- 1ленное значение определяется числом импульсов, соответствующим повороту барабана данного типа лебедки для навива одного полного слоя, в связи с чем в процессе полного измерения угла поворота второй счетчик блока 4 определения слоя навивки подсчитыва- ет число слоев.

Формирование нелинейной зaвиcимocт (фиг..2, линия 1) осуществляется сумматором-накопителем 7. С каждым вход- ным импульсом в сумматоре 7 происхо- дит сложение кодов, записанных в блоке 6 памяти, которьй разделен на 8 зон, а в каждой зоне записайо по 8 кодов, пропорциональных диаметрам ело-ев навива каната лебедки. В нулевой ячейке записан код минимального диа- . метра,, а в 7-й - максимального диаметра. Следовательно, в процессе одного измерения сумматором-накопителем 7 производится многократное сложение кодов, считываемых поочередно согласно номеру слоя, код которого поступает на первый адресньй вход бло-, ка. 6 паьшти. Номер зоны, из которой производится считывание, задается кодом с второго выхода блока 11 выбора типа лебедки и подается на второй адресный вход блока 6 памяти.

Результат суммирования соответствует формуле

k N JlncCi + ()-C,,, ,

где i - номер текущего слоя;

k - число полных слоев;

Пс - число импульсов, соответствующее одному слою;

С,- - коэффициент, пропорциональный диаметру i-ro слоя;

n - число импульсов, соответствующее текущему углу поворота лебедки.

Но окончании измерения формирователем I2 вырабатываются два сдвинутых во времени коротких импульса, первым импульсом осуществляется запись результата измерения в регистр ЦДЛ 8, а вторым импульсом - перепись кода слоя в регистр хранения индикатора 5 номера слоя, сброс, счетчиков блока 4 определения слоя и сумматора 7. Применение делителя 13 и счетчика 14 позволяет повысить точность вычисления за счет накопления результатов измерения.

Сигнал ЦА11 8 усиливается усилителем 9,причем максимальное значение сигнала соответствует максимальному значению положения талевого блока, например 40 м.

Блок 10 выбора оснастки включает, две цепи обратной связи усилителя 9,

0

первого и второго слоев, датчик 1 угла кинематически отключается от лебедки и медленным вращением устанавливается так, чтобы на индикаторе 5 номера слоя поочередно включались О или 1, после чего датчик 1 подключается к лебедке (точка А, фиг. 2). Таким образом осуществляется привязка нелинейной характеристики устройства к лебедке (зависимость 1, фиг. 2).

Затем талевый блок опускается в нижнюю ТОЧКУ , -которая должна быть 5 принята за нулевое положение. Регулировкой нуля усилителя 9 осуществляется смещение всей характеристики (зависимость 2, фиг. 2), после чего устройство готово к работе.При перетяжке каната или замене оснастки необходимо выполнять только те операции, которые выполняются на буровой.

Повышенные быстродействие и точ-. ность измерения позволяют использо0

Изобретение относится к бурению скважин и позволяет повысить точность измерения вертикальных переме щений бурильного инструмента. Устройство содержит датчик I углового перемещения барабана лебедки, генератор 2 импульсов, элемент И 3, блок 4 оп- ределения слоя навивки, индикатор 5 номера слоя, блок 6 памяти, сумматор- .накопитель 7, ЦАП 8, усилитель 9, блок 10 выбора оснастки, формирователь 12, делитель 13 и счетчик 14. В зонах блока 6 записаны коды, пропорциональные диаметрам слоев навива каната лебедок. Код номера зоны блока 6, .из которой производится считьтание, а также коэффициент деления для блока 4 задаются блоком 11 выбора типа лебедки. Его численное значение коэффициента деления определяется числом импульсов, соответствующим повороту барабана данного типа лебедки для навива одного полного слоя. Делитель 13 и счетчик 14 числа измерений позволяют накапливать результаты измерений. Формирователь 12 по окончании измерения приводит устройство в исходное состояние. Результаты измерения накапливаются в сумматоре-накопителе 7. 2 Ш1. i СЛ

операциях,

Формула изобретения

каждая из которых, соответствует одно- 25.вать изобретение не только в процес- му типу оснастки буровой. Так, при се бурения, но и при спускоподьемных переключении на оснастку с меньшим коэффициентом усиление сигнала возрастает (фиг. 2, линия 3).

Основная настройка устройства про- ЗО изводится на буровую одного типа. С блока 11 выбора типа лебедки подается двоичный код на блок 4 определения слоя навивки и трехразрядный код на

i втйрой адресный вход блока 6 памяти, которые соответствуют геометрическим размерам данной лебедки. При нулеi BOM значении длительности рходного импульса настраивается нулевое значение на выходном усилителе, а при соответствующем повороте - максимальное значение выходного сигнала, после чего блок 10 выбора оснастки переключается на другую оснастку.

Датчик 1 углового перемещения барабана лебедки устанавливается на полный угол, соответствующий другой оснастке, и настраивается на максиУстройство для измерения вертикальных перемещений бурильного инструмента по углу поворота барабана лебедки, содержащее датчик углового пе25 ремещения барабана лебедки, блок определения слоя навивки, блок памяти и делитель, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерения, устройство снабжено генера

40 тором импульсов, элементом И, блоком выбора типа лебедки, индикатором номера слоя, счетчиком числа измерения, сумматором, формирователем, цифро- аналоговым преобразователем, усили- ;

g телем и блоком выбора оснастки, дри этом выход генератора импульсов соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен к счетному входу блока определения слоя навивки и через делитель к тактовому входу сумматора, первьй выход блока выбора типа лебедки соединен с цифровым входом блока определения слоя навивки, выход которого подключен к информационному входу индикатора номера слоя и к первому адресному входу блока па:мяти, второй выход блока выбора типа лебедки соединен с вторым сщресным входом блока памяти, выход которого

мальное значение выходного сигнала при данной оснастке. Таким образом, наладка устройства на один тип буровой проводится при его серийном выпуске, причем допускается работа с двумя типами оснастки,.например и 5ч6 или и 6 Т (зависимости 1 и 3, фиг. 2).

При установке устройства на .буровой требуется минимальная настройка. Лебедка устанавливается на границе

операциях,

вать изобр се бурения

Формула изобретения

вать изобретение не только в процес- се бурения, но и при спускоподьемных

ЗО

Устройство для измерения вертикальных перемещений бурильного инструмента по углу поворота барабана лебедки, содержащее датчик углового пе25 ремещения барабана лебедки, блок определения слоя навивки, блок памяти и делитель, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерения, устройство снабжено генера0 тором импульсов, элементом И, блоком выбора типа лебедки, индикатором номера слоя, счетчиком числа измерения, сумматором, формирователем, цифро- аналоговым преобразователем, усили- ;

g телем и блоком выбора оснастки, дри этом выход генератора импульсов соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен к счетному входу блока определения слоя навивки и через делитель к тактовому входу сумматора, первьй выход блока выбора типа лебедки соединен с цифровым входом блока определения слоя навивки, выход которого подключен к информационному входу индикатора номера слоя и к первому адресному входу блока па :мяти, второй выход блока выбора типа лебедки соединен с вторым сщресным входом блока памяти, выход которого

0

5

подключен к цифровому входу сумматора, выход датчика углового перемещения барабана лебедки соединен с вторым входом элемента И и через счетчик числа измерений с входом формирователя, первьй выход которого цодключен к управляющему входу цифроаналогового преобразователя, а второй выход - к

iO

управляющему входу индикатора номера слоя и к входам Сброс блока определения слоя навивки сумматора, причем выход сумматора соединен с 1шфровым входом цифроаналогового преобразователя выход которого подключен к входу усилителя, а в обратную связь усилителя включен блок выбора оснастки.