Автоматический регулятор осевого усилия бурового инструмента на забой Советский патент 1990 года по МПК E21B44/06 E21B19/08 

соединен с выходом блока 10 управления Выход ЭГР 5 подключен к закрытому в нейтральном положении входу ЭГР 6. В процессе бурения по сигналу с блока , 10 вход ЭГР 6 открывается. Поток рабочего агента из полостей гидроцилиндров 4 через ЭГР 5 и 6 поступает в

гидробак. При внезапном отключении электроэнергии золотник ЭГР 6 возвращается в нейтральное положение и выход рабочего агента с гидроцилиндров 4 прекращается. Буровой инструмент зависает, чем обеспечивается его сохранность. 1 ил.

Изобретение относится к бурению скважин с использованием гидравлического механизма подачи и позволяет повысить надежность за счет предотвращения поломки бурового инструмента при внезапном отключении электроэнергии. Регулятор содержит гидронасос 1 постоянной произв-сти, регулируемые гидродроссели 2 и 7, электрогидравлические распределители (ЭГР) 3 и 5, гидроцилиндры 4 гидравлического механизма подачи, дифференциальный датчик 8 давления, выпрямитель 9, блок 10 управления, задатчики 11 давления, коммутатор 12, элемент 12 сравнения, блок 14 управления серводвигателем 15, датчик 16 числа штанг и компаратор 17. Дополнительно регулятор снабжен третьим ЭГР 6. Управляющий вход ЭГР 6 соединен с выходом блока 10 управления. Выход ЭГР 5 подключен к закрытому в нейтральном положении входу ЭГР 6. В процессе бурения по сигналу с блока 10 вход ЭГР 6 открывается. Поток рабочего агента из полостей гидроцилиндров 4 через ЭГР 5 и 6 поступает в гидробак. При внезапном отключении электроэнергии золотник ЭГР 6 возвращается в нейтральное положение и выход рабочего агента с гидроцилиндров 4 прекращается. Буровой инструмент зависает, чем обеспечивается его сохранность. 1 ил.

Изобретение относится к горной автоматике и может быть использовано на буровых установках, предназначенных для бурения нисходящих скважин, и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 1372034.

Целью изобретения является повышение надежности за счет предотвращения поломки бурового инструмента при внезапном отключении электроэнергии.

На чертеже изображена функциональ- ная схема автоматического регулятора осевого усилия бурового инструмента на забой при проходке скважины. Регулятор содержит гидронасос 1 постоянной производительности, выход которого соединен с входами регулируемого гидродросселя 2 и первого электрогидравлического распределителя 3. Один выход первого электрогидравлического распределителя 3 соединен со штоковой, а второй - с поршневой полостями гидроцилиндров 4 гидравлического механизма подачи. Полости гидроцилиндров подключены также на входы второго электрогидравлического распределителя 5, выход с которого подключен на вход третьего элект- рогидравлического распределителя 6, на выходе из которого может быть установлен регулируемый гидродроссель 7. К штоковой и поршневой полостям гидроцилиндров 4 гидравлического механизма подачи подключен дифференциальный датчик 8 давления, выход которого через выпрямитель 9 соединен с первым входом блока 10 управления, первый выход, блока 10 управления соединен с управляющими входами первого и второго электрогидравлических распределителей 3 и 5.

Выходы задатчиков 11 давления соединены с входами коммутатора 12, вых которого соединен с вторым входом блока 10 управления. Выход элемента

5

0

0

5

5

0

45

50

55

13 сравнения подключен к первому входу блока 14 управления серводвигателем 15, связанным с регулируемым гидродросселем 2. Второй выход блока 10 управления подключен к второму входу блока 14 управления серводвигателем, третий и четвертый выходы блока 10 управления соединены соответственно с первым и вторым входами элемента 13 сравнения. Пятый выход блока 10 управления соединен с управляющимw входом третьего электрогидравлического распределителя 6.

Выход датчика 16 числа штанг соединен с управляющим входом коммутато- ра 1 2 и-через компаратор 17 с третьим входом блока 10 управление.

Элемент 13 сравнения может быть выполнен на операционном усилителе с прямым и инверсным входами. Блоки 10 управления могут быть выполнены на основе ключевой схемы, управляющей работой электромагнитного реле, переключение контактов которого обеспечивает необходимую для функционирования устройства взаимосвязь элементов. Датчик 16 числа штанг может быть выполнен на основе счетчика и концевого выключателя, контролирующего крайнее переднее положение вращателя.

Автоматический регулятор работает следующим образом.

Перед началом процесса бурения регулируемый гидродроссель 7 находится в положении максимального открытия сточного отверстия, регулируемый гидродроссель 2 - в положении, обеспечивающем постоянное максимальное по величине осевое усилие на забой. Буровой инструмент (штоки гидроцилиндров 4) находится в верхнем исходном положении. Электрогидравлические распределители 3, 5 и 6 находятся в положении, показанном на чертеже.

Поток рабочего агента, создаваемый гидронасосом 1, проходя через первый

515484

электрогидравлический распределитель 3, поступает в штоковую полость гид- роцилиндров 4 гидравлического механизма подачи (ГМП), из поршневой полости которых во второй электрогидравлический распределитель 5, выход из которого перекрыт третьим электрогидравлическим распределителем 6. Буровой / став удерживается в верхнем положе- ю

НИИ.

В процессе бурения автоматический регулятор осевого усилия бурового инструмента на забой автоматически поддерживает максимальное постоянное по « величине осевое усилие на забой. В начале процесса бурения коммутатор 12 подключает первый эадатчик 11 давления к прямому входу элемента 13 сравнения через блок 10 управления, одно- 2 временно с блока 10 управления по пятому выходу поступает управляющий сигнал на управляющий вход третьего электрогидравлического распределителя 6 и поршневая полость гидроцилинд- 2 ров 4 ГМП через гидродроссель 7 соединяется с гидробаком. Сигнал с дифференциального датчика 8 давления, про порциональный величине дифференциалького давления в полостях гидроцилинд- 30 чина дифференциального давления-в ров 4 ГШТ, поступает на вход выпрямителя 9 и через блок 10 управления подается на инверсный вход элемента 13 сравнения. Если величина сигнала с

гидроцилиндрах 4 ГМП все время сни ется . Зная вес одной буровой штанг и постоянное максимальное осевое у лие, на которое рассчитан буровой

выпрямителя 9 превышает значение сиг- с инструмент, заранее определяют допус40

нала первого задатчика 11 давления, то блок 14 управления серводвигателя включает серводвигатель 15, который служит приводом регулируемого гидродросселя 2. Вращаясь, серводвигатель 15 увеличивает площадь проходного сечения регулируемого гидродросселя 2, тем самым снижая величину дифференциального давления в гидроцилиндрах 4 ГМП, что, в свою очередь, приводит к уменьшению осевого усилия на забой и постоянному поддержанию его на максимальном уровне. Процесс регулирования заканчивается после того, как величина сигнала подключенного за- 50 датчика 11 давления станет больше величины сигнала с выхода выпрямителя 9, после чего блок 14 управления : серводвигателя отключает серводвигатель 15.

После каждой очередной спущенной штанги замыкается концевой выключатель датчика 16 числа штанг и на вход входящего в его состав счетчика числа

тимый вес бурового става (количество штанг, находящихся в скважине) при величине дифференциального давления в штоковой и поршневой полостях гидроцилиндров 4 ГМП, равной приближенно нулю. Регулируемый гидродроссель

2при этом полностью открыт.

При превышении допустимого числа штанг (их веса), находящихся в сква- 45 жине, компаратор 17 посылает на вход блокга, 10 управления сигнал управления, который приводит к подаче управляющего сигнала в цепь электромагнитов электрогидравлических распределителей

3и 5, при этом последние меняют местами штоковую и поршневую полости гидроцилиндров 4 ГМП, кроме того,каждый очередной задатчик 11 давления через коммутатор 12 и блок 10 управления подключается теперь к инверсному входу элемента 13 сравнения. Прямой вход элемента 13 сравнения через

блок 10 управления соедгшен с выходом выпрямителя 9, При срабатывании блока

55

штанг, находящихся в скважине, поступает импульс счета. После проходки каждых очередных десяти штанг с датчика 16 числа штанг поступает импульс упраапения на управляющий вход коммутатора 12, который через блок 10 управления подключает следующий эадатчи 11 давления на прямой вход элемента 13 сравнения. Выход датчика 16 числа штанг соединен с входом компаратора 17. К инверсному входу элемента 13 сравнения черзе блок 10 управления подключен выход выпрямителя 9. Условия начапа и окончания процесса регулирования, как и сам процесс, аналогичен описанному.

В случае необходимости регулирования осевого усилия на забой осуществляется во леем диапазоне величины шага (10 штанг). Данное значение шага выбирают исходя из повышения устойчивости работы предлагаемого устройства, хотя данное значение может быть уменьшено,

В процессе бурения при увеличении длины (веса) бурового става для поддержания осевого усилия на забой на постоянном максимальном уровне величина дифференциального давления-в

гидроцилиндрах 4 ГМП все время снижается . Зная вес одной буровой штанги и постоянное максимальное осевое усилие, на которое рассчитан буровой

инструмент, заранее определяют допус

тимый вес бурового става (количество штанг, находящихся в скважине) при величине дифференциального давления в штоковой и поршневой полостях гидроцилиндров 4 ГМП, равной приближенно нулю. Регулируемый гидродроссель

2при этом полностью открыт.

При превышении допустимого числа штанг (их веса), находящихся в сква- жине, компаратор 17 посылает на вход блокга, 10 управления сигнал управления, который приводит к подаче управляющего сигнала в цепь электромагнитов электрогидравлических распределителей

3и 5, при этом последние меняют местами штоковую и поршневую полости гидроцилиндров 4 ГМП, кроме того,каждый очередной задатчик 11 давления через коммутатор 12 и блок 10 управления подключается теперь к инверсному входу элемента 13 сравнения. Прямой вход элемента 13 сравнения через

блок 10 управления соедгшен с выходом выпрямителя 9, При срабатывании блока

10 управления меняется также полярность подключения серводвигателя 15, который теперь включается только после того, как значение сигнала с выхо- да выпрямителя 9 становится меньше значения сигнала соответствующего за- датчика 11 давления. Серводвигатель 15 вращается в противоположном направ лении, тем самым уменьшая проходное сечение регулируемого гидродросселя 2, что приводит к повышению значения дифференциального давления в штоковой и поршневой полостях гидроцилиндров 4 ГМП и поддержанию осевого усилия на забой на постоянном по величине максимальном уровне вне зависимости от длины (веса) буровбго става, находящегося в скважине.

При установке регулируемого гидро- дросселя 7 в положение, соответствующее зоне чувствительности, устройство обеспечивает работу буровой установки в соответствии с естественным законом

регулирования осевого усилия на забой 25 ключении электроэнергии, он снабжен в зависимости от скорости проходки. При внезапном отключении электроэнергии система обесточивается, золотники электрогидрораспределителей 3, 5 и 6 становятся в исходное положение, при 30 котором поршневая полость гидроцилиндров 4 ГМП оказывается закрытой третьим электрогидрораспределителем б, буровой став и рабочий инструмент

третьим электрогидравлическим распре делителем, при этом пятый выход блок управления соединен с управляющим входом, а выход второго электрогидравлического распределителя - с закр тым в нейтральном положении входом третьего электрогидравлического распределителя, выход которого подключе к гидробаку.

зависают, так как отсутствует выход рабочего агента с гидроцилиндра 4 ГМП, а за счет перекрытия выхода из гидравлического механизма подачи обеспечивается сохранность бурового инструмента при внезапном отключении элекроэнергии.

Предлагаемый автоматический регулятор осевого усилия бурового инструмента на забой обеспечивает оптимальный режим его эксплуатации и предотвращает поломку бурового инструмента при внезапном отключении электроэнергии.

Формула изобретения

Автоматический регулятор осевого усилия бурового инструмента на забой по авт. св. № 1372034, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за счет предотвращения поломки инструмента при внезапном от ключении электроэнергии, он снабжен

третьим электрогидравлическим распределителем, при этом пятый выход блока управления соединен с управляющим входом, а выход второго электрогидравлического распределителя - с закрытым в нейтральном положении входом третьего электрогидравлического распределителя, выход которого подключен к гидробаку.