Устройство для измерения вертикальных перемещений бурильной колонны Советский патент 1990 года по МПК E21B45/00 E21B47/04 

СП

сл

СЛ

Изобретение относится к бурению скважин и позволяет повысить точность измерения вертикальных перемещений бурильной колонны. Для этого устройство снабжено двумя метками, расположенными на ребордах левого и правого дисков барабана буровой лебедки, задатчиком 28 коэффициента деления, коммутатором 29, четырехполюсным трехпозиционным переключателем 25, двумя резисторами 26, 27 и вторым управляемым делителем 34. Сигналы с датчика 1 перемещений талевого блока через переключатель 25 поступают на входы управляемых делителей 34 и 35 и блока 30 деления. Коэффициент деления блока 30 деления определяется задатчиком 28 коэффициента деления и коммутатором 29, который управляется сигналами с переключателя 25. Сигналы с выхода блока 30 подаются на вход реверсивного счетчика 31, осуществляющего подсчет числа витков талевого каната, находящихся на лебедке. Начальное значение числа витков на лебедке задается блоком 32 набора кода. Информация с его выхода поступает на шифратор 33 номера слоя, где производится определение номера рабочего слоя. Делители 34 и 35 управляются кодом номера слоя с шифратора 33 и служат для нормирования импульсов с датчика 1 на квант перемещения при спуске и подъеме бурильной колонны соответственно. 3 з.п. ф-лы, 6 табл. 10 ил.

Фиг 5

ремещений талевого блока через переключатель 25 поступают на входы управляемых делителей 34 и 35 и блока 30 деления„ Коэффициент деления блока 30 г деления определяется задатчиком 28 коэффициента деления и коммутатором 29, который управляется сигналами с переключателя 25. Сигналы с выхода блока 30 подаются на вход реверсивного счет-ю чика 31, осуществляющего подсчет числа витков талевого каната, находящихся на лебедке. Начальное значение чис

Изобретение относится к бурению глубоких нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам контроля, измерения и управления для технологических процессов углубления и спуско- подъемных операций, составляющих основу процесса бурения скважин

Целью изобретения является повышение точности измерения вертикальных перемещений бурильной колонны.

На фиг. 1 изображены подъемный вал и барабан буровой лебедки, на фиг. 2 - схемы двух характерных случаев навивки талевого каната на барабан лебедки вмо- мент определения начального числа витков Пцоц; на фиг. 3 - составные части датчика перемещения талевого блока; на фиг о 4 - схема расположения задающего элемента и кронштейна с чувствительными элементами датчика перемещения талевого блока на подъемном валу лебедки; на фиг. 5 - структурная схе- ма устройства; на фиг„ 6 - структурна схема блока деления; на фиг о 7 - структурная схема логического блока датчика перемещения талевого блока; на фиг„ 8 - диаграммы, поясняющие принцип работы блока деления; на фиг. 9 - диаграммы, поясняющие работу блока деления в момент завершения одного полного оборота барабана лебедки и начала следующего оборота; на фиг о 10 - диаграммы, поясняющие работу устройства в момент реверса барабана буровой лебедки о

Входящий в состав устройства датчик 1 перемещения талевого блока (ДПТБ, фиг„ 5) состоит из кронштейна 2 (фиг, 3) с чувствительными элементами 3 и 4, логического блока 5 и зала витков на лебедке задается блоком 32 набора кода. Информация с его выхода поступает на шифратор 33 номера слоя, где производится определение номера рабочего слоя. Делители 34 и 35 управляются кодом номера слоя с шифратора 33 и служат для нормирования импульсов с датчика 1 на квант перемещения при спуске и подъеме бурильной колЬнны соответственно. 3 з.п ф-лы, 6 табл., 10 ил о

5

0

0 ,,- 40 45 50

55

дающего элемента 6, размещенного на подъемном валу 7 буровой лебедки, опирающемся ,на левый 8 (фиг. 1) и правый

9коренные подшипники. На подъемном валу 7 напрессован барабан 10 с левым 11 и правым 12 дисками, к которым крепятся тормозные шкивы 13 и 14, охватываемые тормозными лентами 15 и 16 с тормозными колодками на внутренней стороне о Конец 17 талевого каната 18, навиваемого на барабан 10, закреплен

в правом диске 12 с помощью прижимных планок 19 и болтов 20 (фиг. 1 о,б)„ На ребордах дисков 11 и 12 барабана

10в месте пересечения их полуплоскостью, ограниченной осью подъемного вала 7 и проходящей через точку перегиба талевого каната 18 при выходе его конца 17 из пункта крепления 19, 20

на цилиндрическую поверхность барабана 10, находятся хорошо различимые для взгляда метки 21 и 22 (фиг„ 1 и 2). Метки 21 и 22 могут быть выполнены, например, в виде полукруглых шайб, приваренных к поверхности реборд дисков 11 и 12 и окрашенных в контрастный по отношению к фону цвет

Чувствительные элементы 3 и 4 (фиг о 3) подключаются к логическому блоку 5 с помощью кабеля 23, а выходы ДПТБ к другим компонентам устройства с помощью кабеля 24. Применяемый в устройстве число-импульсный ДПТБ име-. ет шесть выходных линий Выходы пер- вый-шестой ДПТБ 1 (фиг0 5) подключены к одноименным входам четырехполюсного трехпозиционного переключателя 25 с механически связанными подвижными контактами, седьмой, девятый, одиннадцатый и двенадцатый входы (неподвижные контакты) которого объединены между

515

собой и подключены к одному из выводов первого резистора 26, второй вывод которого соединен с общим проводом устройства, а восьмой и десятый входы (неподвижные контакты) подключены к одному из выводов второго резистора 27, второй вывод которого соеди- ien с плюсом источника питания бло- сов устройства (+U«n) Первый, второй третий и четвертый подвижные контакты шреключателя 25 соединены с одноименными его выходами Первый, второй и третий выходы задатчика 28 коэффициента деления подключены к одноименным входам коммутатора 29, четвертый и пятый входы которого соединены соответственно с третьим и четвертым выходами переключателя 25, а выход - с первым входом блока 30 .деления Первы вход реверсивного счетчика 31 витков соединен с первым выходом блока 32 набора кода, второй вход реверсивного счетчика 31 - со вторым выходом блока 32 и вторым входом блока 30, первый и второй выходы которого подключены соответственно к третьему и четвертому входам реверсивного счетчика 31 витков, а выход последнего соединен со входом шифратора 33 номера слоя,, Первый, второй, третий и четвертый выходы шифратора 33 подключены к одноименным входам первого управляемого делителя 34 и второго управляемого делителя 35, при этом счетный (пятый) вход первого управляемого делителя 34 соединен со вторым выходом переключателя 25 и четвертым входом блока 30 деления, а счетный (пятый) вход второго управляемого делителя 35 - с первым выходом переключателя 25 и третьим входом блока 30 деления

Задатчик 28 коэффициента деления выполняется традиционным способом в виде наборного поля переключателей С помощью переключателей на его первом - третьем выходах формируются соответствующие двоичные сигналы необходимой разрядностио

Блок 30 деления (фиг 6) содержит первый 36 и второй 37 реверсивные счетчики, первые выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого 38 и второго 39 компараторов; вторые входы последних объединены между собой со вторыми входами первого 36 и второго 37 реверсивных счетчиков и подключены к первому входу блока 30 деления Четвертый вход

25

73

j 5 20 30

35

40

45

0

5

15

(вход прямого счета +1) первого реверсивного счетчика 36 соединен с четвертым входом (вход обратного счета

) нчорого реверсивного счетчика Ј7 и подключен к четвертому входу бтгока 30. Третий вход (вход обратного счета -1)первого реверсивного счетчика 36 соединен с третьи входом (входом прямого счета +1) второго реверсив.ного счетчика 37 и подключен к третьему входу блока 30. Пер. вые входы (входы разрешения парал-- лельной загрузки) первого 36 и второго 37 реверсивных счетчиков соединены

соответственно с выходами первого и второго четырехвходовых элементов ИЛИ- НЕ 40 и 41 Первые входы элементов ИЛИ-НЕ 40 и 41 объединены между собой и подключены к выходу первого элемента НЕ 42, вход которого является вторым входом блока 30 и через первый вход элемента 43 ИЛИ - к первым входам (входы R) RS-триггеров 44 и 45, вторые входы которых (входы S) соединены с выходами соответственно первого и второго элементов И 46 и 47; вторые входы элементов ИЛИ-НЕ 40 и 41 объединены между собой и подключены через второй вход элемента 43 ИЛИ к первым входам (R) RS-триггеров 44 и 45 и к выходу третьего элемента И 48, первый вход которого соединен с выходом (выход 4) второго компаратора 39, а второй - с первым выходом (выход Q) второго RS-триггера 45 и с первым входом четвертого элемента И 49, и к первому входу третьего двухвходового элемента ИЛИ-НЕ 50, выход последнего является первым выходом блока 30; третьи входы элементов ИЛИ-НЕ 40 и 41 объединены между собой и подключены к выходу пятого элемента И 51, первый вход которого соединен с выходом (выход ) первого компаратора 38, а второй - с первым выходом (выход Q) первого RS-триггера 44 и с первым входом шестого элемента И 52 и к первому входу четвертого двухвходового элемента ИЛИ-НЕ 53, выход последнего является вторым выходом блока 30, четвертый вход элемента ИЛИ-НЕ 40 подключен к выходу первого элемента 54 задержки и ко второму входу шестого элемента И 52, выход которого соединен, со вторым входом третьего элемента ИЛИ-НЕ 50, ветвертыи вход -элемента ИЛИ-НЕ 41 подключен к выходу второго элемента 54 задержки и ко второму входу четвертого элемента И 49, выход которого

соединен со вторым входом четвертого элемента ИЛИ-НЕ 53, второй выход (выход переноса ) первого реверсивного счетчика 36 подключен ко входу второго элемента НЕ 56, выход которого соединен со входом первого элемента 54 задержки и с первым входом первого элемента И 46, второй вход,которого подключен ко второму выходу (выход Q) второго RS-триг- гера 45; второй выход (выход переноса ) второго реверсивного счетчика 37 подключен ко входу третьего элемента НЕ 57, выход которого соединен со входом второго элемента 55 задержки и с первым входом второго элемента И 47, второй вход которого подключен ко второму выходу (выход Q) первого RS-триггера 44„

Основой блока 32 набора кода слу- жит, так же как и для задатчика 28, наборное поле переключателей (тумблеров) , с помощью которых задается двоичный код начального числа витков на барабане лебедки. После завершения набора кода нужного числа последний записывается в регистры хранения

Шифратор 33 номера слоя включает (фиг„5) первый, второй, третий и чет вертый сумматоры 58-61, первые входы которых подключены ко входу шифратора 33, а вторые входы подключены соответственно к первому 62, второму 63, третьему 64 и четвертому 65 блоку уставок; выходы первого 58, второго 59, и третьего 60 и четвертого 61 сумматоров являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами шифратора 33.

Первый 34 и второй 35 управляемые делители аналогичны по устройству; так, делитель 34 состоит из счетчика 66 и дешифратора 67, причем первый, второй, третий и четвертый входы управляемого делителя 34 являются одно- именными входами дешифратора 67, пятый вход дешифратора 67 подключен к выходу счетчика 66, первый вход которого является пятым счетным входом делителя 34, а второй вход соединен с выходом дешифратора 67 и является выходом управляемого делителя 34„

Задающий элемент 6 ДПТБ выполнен разъемным и состоящим из двух половин (фиг. 3 и 4), которые соединяются между собой при установке на барабанном валу 7 лебедки с помощью пары направляющих штифтов и пары болтов 68 Стя-

0

5

-

0 js

35

50

30

гивание половин 6 осуществляется болтами 68 до обеспечения посадки на вал 7 задающего элемента 6 с натягом. По его окружности выфрезеровано равномерно N зубьев о Зубья при вращении бурог вой лебедки проходят сквозь щели чувствительных элементов 3 и 4 (фиг„ 4), которые предназначены для преобразования местонахождения зубьев задающего элемента 6, движущихся относительно их, в дискретный (бинарный) электрический сигнал В качестве чувствительных элементов в ДПТБ 1 используются бесконтактные преобразователи положения индуктивные щелевые типа ПИЩ-6-1. Преобразователь ПИЦ-6-1 функционально состоит из блокинг-генератора, детектора, триггера и выходного ключа на транзисторео При введении в щель между катушками базовой и коллекторной обмоток транзистора блокинг-генератора зуба эл емента .6 происходит срыв генерации. При этом выходной ключ срабатывает и обеспечивает посылку токового сигнала по кабелю 23 в логический блок 5 о Элементы 3 и 4 расположены в кронштейне 2 таким образом, что выходные сигналы с них при вращении задающего элемента 6 имеют фазовый сдвиг на 7/72 Это позволяет наряду с определением величины перемещения талевого блока буровой установки определять и направление этого перемещения о Кронштейн 2 устанавливается на специальных уголках 69 и 70 (фиг 4), крепящихся к несущим вертикальным балкам 71 и 72 буровой лебедки. Кронштейн 2 имеет возможность перемещения относительно задающего элемента 6 по направляющим болтам 73, 74 и за счет болтов 75, стягивающих уголки 69 и 70, в трех направлениях. Кронштейн 2 фикси- руется болтами 73-75 в положение, при котором зубья задающего элемента 6 свободно входят в щель чувствительных элементов 3 и 4

Логический блок 5 ДПТБ (фиг0 7) включает первый 76, второй 77, третий 78 и четвертый 79 триггеры типа D, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 80,выполненное на микросхеме ПЛМ типа К155РЕЗ, синхрогенератор 81, первый - двенадцатый элементы НЕ 82- 93, первый - одиннадцатый резисторы 94-104 и конденсатор 105 электролитический При этом первые входы всех D-триггеров 76-79 и ПЗУ 80 Ссинхро- входы С) объединены между собой,подключены к выходу синхрогенератора 81 и одному из выводов пятого резистора 98, последний является нагрузкой для выходного каскада генератора 81 и под ключей вторым выводом, как и все другие резисторы логического блока 5, к +иипо Входы установки (S) и очистки (R) D-триггеров 76-79 объединены и подключены через третий резистор 96 и четвертый резистор 97 (номинал 1,0- 3,0 кОм) к +инп. Второй вход (вход D) первого D-триггера 76 является первым входом логического блока 5 и соединен

с выходом чувствительного элемента 3; 15 да кажД°го чувствительного элемента,

второй вход (вход D) второго D-триггера 77 является вторым входом логического блока 5 и соединен с выходом чувствительного элемента 4; резисторы 95 и 96 являются нагрузочными для 20 выходных транзисторов соответственно чувствительных элементов 3 и 4. Выходы четырех D-триггеров 76-79 (выходы Q) подключены соответственно ко второчто позволяет фиксировать перемещение в 1/4 зубцового периода. Выходные импульсы с чувствительных элементов 3 и 4 (фиго 7) поступают соответственно на первый и второй входы логического блока 5 и далее - на вторые входы (D-входы) первого и второго D-тригге- ров 76 и 77 соответственно, В указанных триггерах хранится информация о

му входу (вход D) третьего D-триггера 25 текущем состоянии чувствительных элементов о Сигнал с прямого выхода (выход Q) первого D-триггера 76 подается на второй вход (вход D) третьего D- триггера 78 и первый информационный вход (вход А1) ПЗУ 80; сигнал с выхода второго D-триггера 77 подается на второй вход (D) четвертого D-триггера 79 и третий информационный вход (вход A3) ПЗУ 80о В D-триггерах 78 и 79 хранится информация о предшествующем состоянии чувствительного элемента Сигналы с прямых выходов (Q),третьего и четвертого D-триггеров 78 и 79 поступают соответственно на второй (А2) и четвер- дд тый (А4) информационные входы ПЗУ 80.

78 и первому входу (вход А1) ПЗУ 80; ко второму входу (вход D) четвертого D-триггера 79 и третьему входу {вход A3) ПЗУ 80; ко второму входу (вход А2) ПЗУ 80; к ветвертому входу (вход А4) ПЗУ 80, Резисторы 99-104 являются нагрузочными для выходных каскадов ПЗУ 80 и подключены поэтому к выходам ПЗУ Q1-Q60 Выходы ПЗУ 80 подключены: Q1 - через повторитель на пятом и шестом элементах НЕ 86, 87 - к четвертому выходу (х 4с); Q2 - через повторитель на одиннадцатом идвенадцатом элементах НЕ 92, 93 к первому выходу (х 4п); Q3 - через повторитель на третьем и четвертом элементах НЕ 84, 85 к пятому выходу (х 2с); Q4 - через повторитель на девятом и десятом эле

ПЗУ 80 анализирует состояние D-триг геров 76-79 и при комбинациях, соответствующих вращению задающего элемента 6 в направлении, при котором

ментах НЕ 90, 91 ко второму выходу (х 2п); Q5 - через повторитель на пер-45 обеспечивается навивка талевого кана- вом и втором элементах НЕ 82, 83 кта 18 на барабан 10 и подъем талевого

шестому выходу (х Ic); Q6 - через повторитель на седьмом и восьмом элементах НЕ 88, 89 к третьему выходу

50

(х In) логического блока 5, Повторители на инверторах 82-93 служат для улучшения формы выходных импульсов.

Таблица программирования ПЗУ 80 указана в табло 1«

Такое программирование ПЗУ 80 позволяет для неизменного числа зубцов задающего элемента 6 иметь ДПТБ с раз личной разрешающей способностью, для

55

блока, формируются импульсы активного (низкого) уровня на втором (Q2),четвертом (Q4) и шестом (Q6) выходах ПЗУ 80 и первом (х 4п), втором (х 2п) и третьем (х In) выходах логического блока 5, соответственно, а при комбинациях, соответствующих вращению задающего элемента 6 в направлении, при котором обеспечивается свивание талевого каната 18 с барабана 10 и спуск талевого блока, формируются импульсы активного уровня на первом (Q1), третьем (Q3) и пятом (Q5) выходах ПЗУ 80

разом

1510

чего выходные сигналы ТТЛ-уровня сни- маются с трех пар выходов,

Устройство работает следующим образом

Логический блок 5 ДПТБ 1 (фиг.7) предназначен для распознавания направления вращения барабанного вала 7 лебедки и вариации цены выходных импульсов ДПТБ 1. В двухфазных числоим- пульсных датчиках за период перемещения одного зубца задающего элемента можно получить до четырех импульсов на выходе - по каждому фронту перехо-

да кажД°го чувствительного элемента,

что позволяет фиксировать перемещение в 1/4 зубцового периода. Выходные импульсы с чувствительных элементов 3 и 4 (фиго 7) поступают соответственно на первый и второй входы логического блока 5 и далее - на вторые входы (D-входы) первого и второго D-тригге- ров 76 и 77 соответственно, В указанных триггерах хранится информация о

текущем состоянии чувствительных эле

ментов о Сигнал с прямого выхода (выход Q) первого D-триггера 76 подается на второй вход (вход D) третьего D- триггера 78 и первый информационный вход (вход А1) ПЗУ 80; сигнал с выхода второго D-триггера 77 подается на второй вход (D) четвертого D-триггера 79 и третий информационный вход (вход A3) ПЗУ 80о В D-триггерах 78 и 79 хранится информация о предшествующем состоянии чувствительного элемента Сигналы с прямых выходов (Q),третьего и четвертого D-триггеров 78 и 79 поступают соответственно на второй (А2) и четвер- тый (А4) информационные входы ПЗУ 80.

ПЗУ 80 анализирует состояние D-триггеров 76-79 и при комбинациях, соответствующих вращению задающего элемента 6 в направлении, при котором

обеспечивается навивка талевого кана- та 18 на барабан 10 и подъем талевого

обеспечивается навивка талевого кана- та 18 на барабан 10 и подъем талевого

блока, формируются импульсы активного (низкого) уровня на втором (Q2),четвертом (Q4) и шестом (Q6) выходах ПЗУ 80 и первом (х 4п), втором (х 2п) и третьем (х In) выходах логического блока 5, соответственно, а при комбинациях, соответствующих вращению задающего элемента 6 в направлении, при котором обеспечивается свивание талевого каната 18 с барабана 10 и спуск талевого блока, формируются импульсы активного уровня на первом (Q1), третьем (Q3) и пятом (Q5) выходах ПЗУ 80

11155

и четвертом (х 4с), пятом (х 2с) и шестом (х 1с) выходах логического блока 5. Выходы первый - шестой логического блока 5 являются соответствующими выходами ДПТБ 1„ Синхронизация работы элементов логического блока 5 осуществляется импульсами тактового генератора 81, собранного на четырех

1 элементах 2И-НЕ и емкости по традици-jg можных значений шага квантования

онной схеме (фиг„ 7),

Программирование ПЗУ 80 в соответствии с приведенной таблицей позволяет для неизменного числа зубцов М за(табл, 2) осуществляется с помощь четырехполюсного трехпозиционного переключателя 25; для цели вариац h &Р задействованы его первый и

дающего элемента 6 иметь ДПТБ 1 с раз-|5 Р° полюса (фиг„ 5)„ На первый - шес- личной разрешающей способностью, для чего выходные импульсы ДПТБ 1 ТТЛ- уровня снимаются с трех пар выходов логического блока 5; третьего (х In) и шестого (х 1с) .- одному зубцу соответствует один импульс; второго (х 2п) и пятого (х 2с) - одному зубцу соответствуют два импульса; первого (х 4п) и четвертого (х 4с) - одному зубцу соответствуют четыре импульса. 25 Появлению выходного импульса с треть20

той входы переключателя 25 поступают выходные сигналы с одноименных выходов ДПТБ 1о В первой позиции переклю- -чателя 25 (нижняя позиция по схеме) первый и второй его выходы подключены к выходам соответственно первому (х4п) и четвертому (х4с) ДПТБ; во второй позиции (средняя позиция) - ко второму (х2п) и пятому (х2с); в третьей позиции (верхняя позиция) - к третьему (х1п) и шестому (х1с). Таким образом, с первого выхода переключателя 25 следуют импульсы ДПТБ 1 соответствующей цены hoi,g , при выполнении подъ подъема талевого блока, а со второго выхода - при выполнении спуска талевого блока. Указанные счетные импульсы с первого и второго выходов переключателя 25 (соответствующих выходов ДПТБ 1) поступают на счетные пятые входы соответственно второго 35 и первого 34 управляемых делителей и на третий и четвертый соответственно входы блока 30 деления о

его и шестого выходов (х In и х 1с) соответствует угловое перемещение подъемного вала 7 буровой лебедки на угол 360°/N; со второго и пятого выходов (х2п и х2с) - 360V(2-Nfc с первого и четвертого выходов (х4п и х4с) - 360°/(4-NjB направлении Подъем или Спуск соответственное Следовательно, за один оборот лебедки в направлении Подъем с выходов ДПТБ 1 третьего (), второго (х2п) и первого (х4п) поступят, соответственно, Nj2«N и 4 N импульсов, а зд, один оборот лебедки на Спуск такое же количество импульсов поступит с выходов соответственно шестого (xlc), пятого (х2с) и четвертого (х4с)« Шаг квантования ДПТБ 1, приведенный к перемещению талевого блока (цена выходного импульса ДПТБ), определяется выражением

2 +

JT.

(1)

где Nj - количество импульсов с выходов ДПТБ 1 за один оборот лебедки; 1 1,2,3; N, 4-N; Нс 2-N; N3 N. Например, для случая N 30 для буровой лебедки У2-5-5 (для третьего слоя навивки, i 3 табл., 2) „

12

В зависимости от выполняемых на. буровой установке технологических операции (бурение, спуско-подъемные операции, проработки ствола скважины и ТоД„) предъявляются различные требования к величине необходимого шага квантования h0-l(g ДПТБ 1 о В рассматриваемом устройстве выбор одного из трех возможных значений шага квантования

(табл, 2) осуществляется с помощью четырехполюсного трехпозиционного переключателя 25; для цели вариации h &Р задействованы его первый и вто Р° полюса (фиг„ 5)„ На первый - шес-

Р° полюса (фиг„ 5)„ На первый - шес-

0

той входы переключателя 25 поступают выходные сигналы с одноименных выходов ДПТБ 1о В первой позиции переклю- -чателя 25 (нижняя позиция по схеме) первый и второй его выходы подключены к выходам соответственно первому (х4п) и четвертому (х4с) ДПТБ; во второй позиции (средняя позиция) - ко второму (х2п) и пятому (х2с); в третьей позиции (верхняя позиция) - к третьему (х1п) и шестому (х1с). Таким образом, с первого выхода переключателя 25 следуют импульсы ДПТБ 1 соответствующей цены hoi,g , при выполнении подъ- подъема талевого блока, а со второго выхода - при выполнении спуска талевого блока. Указанные счетные импульсы с первого и второго выходов переключателя 25 (соответствующих выходов ДПТБ 1) поступают на счетные пятые входы соответственно второго 35 и первого 34 управляемых делителей и на третий и четвертый соответственно входы блока 30 деления о

Блок 30 деления имеет три фиксированных коэффициента деления Пделд N р (фиг о 11), где 1 1 ,.2,3 - номер позиции переключателя 25;

5

NACIU N,

N

р,ел.е Дел.-з

N( 4 N} N2 2-N;

N.

No

(2) (3) (4)

Необходимая величина коэффициента деления Ндед8 задается для блока 30 автоматически в зависимости от позиции переключателя 25; в формировании NAeA I участвуют первьй 36 и второй 37 реверсивные счетчики (фиг о 6), коммутатор 29, задатчик 28 коэффициента деления и переключатель 25 (фиг„ 5) Первый 36 и второй 37 реверсивные счетчики используются в качестве делителей; делители на реверсивных счетчиках 36 и

37 аналогичны по структуре; их второй выход (выход переноса ) через цепочку элемент НЕ 56, 57 - элемент задержки 54, 55 - ШШ-НЕ 40, 41 соеди- нен с первым входом (вход разрешения параллельной загрузки S) также счетчика. При таком соединении коэффициент деления равен:

1

IWi - (2 - О - Р,

1

(5)

где п - разрядность двоичного реверсивного счетчика;

Pg - десятичный эквивалент двоич- кого кода на первом входе (вход D) счетчика Учитывая, что Pg f 0. и Ндел.Ј 0, из (5) и (2)-(4) получаем условие для выбора необходимой .разрядности ревер- 2Q сивных счетчиков 36 и 37;

1 N

+ 1

(6)

или

30

n (4 N + 1)(7)

Исходя из требований необходимой величины шага квантования ДПТБ 1 h0l- g из (1) определяют Ы, затем по условию (7) находят требуемую разрядность реверсивных счетчиков 36 и 37е Так как реверсивные счетчики 36 и 37 набираются из стандартных четырехразрядных 35 микросхем, то в качестве п принимают наименьшее число, удовлетворяющее (7) и кратное четырем,, Пример, например, что п в 8, т.е. каждый счетчик составлен из двух указанных микросхем, т.е. 40 2й в 2е- 2560 Тогда для получения необходимых коэффициентов деления (2)+(4) на вторые входы D параллельной загрузки данных реверсивных счетчиков 36 и 37 должны подаваться двоичные 45 сигналы следующей величины:

Ре - (2П - 1) - Нде 1-255-НАМ. (.(8)

Например, для случая N « 30; Р 59 - 135; Ра 195; Р% - 225. Двоичные сигналы Р поступают на вторые входы реверсивных счетчиков 36 и 37 (входы D), а также на вторые входы компараторов 38 и 39 (фиг о 6) с первого вхо-« да блока 30 деления, а на последний - с выхода коммутатора 29 (фиг. 5), на - первый (х2) , второй (xt) и-третий (хО) входы которого подаются двоичные сиг10

Q

5

0

505

9

налы Рь Рг и Р5 соответственно с первого, второго и третьего выходов задатчика 28 коэффициента деления. В задатчике 28 двоичные числа Р1, Ра и ъ набираются с помощью соответствующих переключателей (тумблеров) один раз перед началом эксплуатации устройства о Выбор необходимого Pg осуществляется коммутатором 29 автоматически в соответствии с величинами сиг- г налов на его адресных четвертом (А1) и пятом (АО) входах, которые подаются соответственно с четвертого и третьего выходов переключателей 25. С помощью первого резистора 26 номиналом 510 Ом на седьмом, девятом, одиннадцатом и двенадцатом входах переключателя 25 устанавливаются сигналы низкого уровня - О, напротив, с помощью второго резистора 27 номиналом 1,0-3,0 кОм на восьмом и десятом входах переключателя 25 установлена 1, Справедлива таблица 3 переключений.

Таким образом, выбирая с помощью переключателя 25 необходимую пару выходов ДПТБ 1 (х4, х2 или х), одновременно обеспечивают подачу на первый вход.блока 30 деления сигнала РЈ необходимой величины и тем самым задают, режим работы делителей на реверсивных счетчиках 36 и 37 (фиг. 6), В любом режиме работы устройства заданные в соответствии с (2)-(4) коэффициенты деления Мдел.е обеспечивают получение на первом или втором выходах блока 30 деления.(в зависимости от направления вращения буровой лебедки) одного импульса на полный оборот вала 7. Если производится подъем бурильной колонны, то сигнал со второго выхода блока 30 деления, соответствующий одному импульсу на оборот, проходит на четвертый вход (суммирующий +1) реверсивного счетчика 31 витков (фиг о 5), а при спуске - с первого выхода на третий вход (вычитающий -1) счетчика 31, Реверсивный счетчик 31 витков производит подсчет витков талевого каната 18, находящихся в данный момент на барабане 10 лебедки, путем прибавления или вычитания импульсов с блока 30 деления к уставке, записанной с блока 32 набора кода в реверсивный счетчик 31 по первому входу (вход D). Уставка с блока 32 набора кода записывается один раз до начала работы устройства и представляет собой общее число витков каната 18, находящихся на барабане 10 лебедки в начальный момент времени.

Так, например, перед началом вышит нения технологической операции пдцъе- ма бурильной колонны из скважины оператор-бурильщик опускает талевый блок в нижнее положение с тем, чтобы на бэрабане 10 лебедки остались намотанными либо только витки первого слоя () каната, либо полный первый слой плюс еще несколько витков второго слоя (i 2)„ Этот способ имеет предпочтение перед другими в том, что при нем наиболее просто осуществляется подсчет пнач бурильщиком (фиг 1)„ Перед подсчетом пнсы бурильщик должен зафиксировать с помощью ленточного тормоза барабан 10 в положении, когда метки 21 и 22, находящиеся на ребордах дисков 11 и 12, занимают такое положение, при котором йМ5 О (фиг. 25), тсе„ когда метки 21 и 22 хорошо видимы бурильщику с его рабоче го места,находятся над верхним срезом переднего кожуха буровой лебедки и полуплоскость, проходящая через них и ось подъемного вала 7, является горизонтальной Подсчет n Hau бурильщик осуществляет визуально, подойдя к переднему кожуху барабана лебедки; определяемая таким образом величина n лач лишена ошибки измерения.

Рекомендуется осуществлять определение и запись в блок 32 набора кода величины Пно по указанному алгоритму перед началом выполнения каждого - подъема или спуска бурильной колонны„ После завершения набора двоичного кода числа n Hcn на поле переключателей блока 32 оператор-бурильщик нажимает входящую в его состав кнопку Запись, при этом на втором выходе блока 32 набора кода вырабатывается короткий импульс О, который посту- пает на вторые входы блока 30 деления и реверсивного счетчика 31„ По переднему фронту импульса О, пришедшего на второй вход (вход разрешения параллельной загрузки S) реверсивного счетчика 31 витков, в последнем по первому входу (вход D) записывается число n нач; в первый момент после записи пиач присутствует и на выходе реверсивного счетчика 31, затем по мере вращения барабана 10 буровой лебедки - на выходе реверсивного счетчика 31 витков всегда присутствует

0

5

0

25

30

число n-HQ4 - текущее число витков талевого каната 18 на барабане буро- . вой лебедкио

Импульс О, поступивший на второй вход блока 30 деления (фиг„ 6), инвертируется первым элементом 42 НЕ; с выхода последнего импульс 1 проходит на первые входы первого и второго элементов ИЛИ-НЕ 40 и 41 и через элемент 43 ИЛИ на входы R первого и второго RS-триггеров 44 и 45,последнее вызывает их очистку, т0е на первых выходах (Q) устанавливаются сигналы О, а на вторых выходах (Q) - сигналы 1. Импульсы О, поступающие с выходов первого и второго элементов ИЛИ-НЕ 40 и 41 на первые входы (входы разреие- ния параллельной загрузки S) первого

36и второго 37 реверсивных счетчиков, вызывают запись по вторым входам (инф„ входы D) в реверсивных счетчиках 36 и

37числа РЈ; сигналы РТЙК - РЈ с первых . выходов (инфо выходы Q) первого и второго реверсивных счетчиков 36 и 37 „ подаются соответственно на первый вход (вход D) первого .компаратора 38 и на / первый вход (вход D) второго компаратора 39, на вторых входах которых (входы S) сигнал РЈ установлен стоянно Компараторы 38 и 39 проверяют выполнение условия

гтек

Р

I 1

(9)

при выполнении которого на выходе () компараторов возникает сигнал 1.

Примем для дальнейших рассуждений, что путем перевода переключателя 25 в первую (нижнюю) позицию осуществлен выбор цены импульса ДПТБ 1 h д$ j 1,00-10 м/имп (имеется в виду, что N 30 и К0 10); при этом автоматически задается с помощью Р 135 коэффициент деления блока 30 Иде. N 4-N в 4-30 120. На третий и четвертый входы блока 30 деления, соответственно .первого и четвертого выходов ДПТБ 1 поступают счетные импульсы О при повороте подъемного вала 7 буровой лебедки на угол 360°/ /(4-N) 360е/(4-30) 3° в направлении Спуск или Подъем соответственно; итак, квант углового перемещения йу„ 3° Т/60 рад„

Рассмотрим работу блока 30 деления при различных режимах работы лебедки: на Подъем, на Спуск, при реверсе.

47

Если после ввода п нач бурильщик включает лебедку на подъем, то ДПТБ 1 на третий вход блока 30 деления (фиг„ 5 и 6), а значит - на третие входы (-1) первого 36 и (+1) второго 37 реверсивного счетчиков начинают поступать счетные импульсы, С приходом первого импульса О (лебедка,повернулась на 6-urn 3°0 С /60

в направлении Подъем) на третий вход прямого счета +1 второго реверсивного счетчика 37 (фиг 8,3) по его заднему фронту значение сигнала на его первом выходе (инф0 выход Q) реверсивного счетчика увеличивается на единицу и стает равным Ртек Р/ +1 135+1 136 (фиг о 8#),;при повороте лебедки на угол 2 йум 2«3 6

выполнения подъема талевого блока Спустя выдержку времени D55 на выход второго элемента задержки 55 устанав ливается 1 (фиг.8ди9д), которая подается на второй -вход четвертого э злемента 49 И (фиг0 6) и четвертый вход второго элемента 41 ИЛИ-НЕ; затем импульс 1 с выхода четвертого элемента 49 И поступает на второй вход четвертого элемента 53 ИЛИ-НЕ, а с выхода последнего (фиг, 6; 8ж; 9$ импульс О поступает на второй выход блока 30 деления, свидетельствуя о повороте барабана буровой лебедки на один оборот в направлении Подъем По окончании 120-го счетного импульса, т0е0 в момент перехода сигнала н входе +1 реверсивного счетчика 37

10

15

на третий вход +1 реверсивного с низкого уровня на высокий (фиг, 6,

35

чика 37 приходит второй счетный импульс О, что сопровождается изменением сигнала на его первом выходе на тек 137 и т0д. (фиг 8о,й)в При повороте подъемного вала 10 лебедки в 25 направлении Подъем на полный оборот, т,е„ на угол № 120 -Йугд 360 на третий вход +1 реверсивного счетчика 37 приходит 120-ый счетный импульс, перед этим на первом выходе 30 счетчика присутствовал сигнал РТех 225. В момент перехода уровня сигнала на входе +1 реверсивного счетчика 37 по переднему фронту 120-го счетного импульса с высокого к низкому (фиг.8аи9а) на втором выходе ,(0 счетчика 37 устанавливается низкое напряжение О (фиг. 8 Ь и 9 &), этот сигнал инвертируется третьим, элементом 57 НЕ (фиго 6; 8г; 9 г), а еди-40 ничный сигнал с выхода последнего подается на вход второго элемента 55 задержки и первый вход второго элемента 47 И, на втором входе которого уже присутствовала 1 со второго выхода (выход Q) первого RS-триггера 44; в результате на выходе второго элемента 47 И появляется 1, которая подается на второй вход (вход установки S) второго RS-триггера 45, вследствие чего 5« он устанавливается (фиг. Be и 9е),единичный сигнал с его первого выхода (выход Q) подается на второй вход третьего элемента 48 И и на первый вход четвертого элемента 49 И, а нуле8 н 9), на некоторое время (нескольк наносекунд) обнуляется первый выход (выход Q) счетчика 37,чсигнал на его втором выходе () возвращается в еди ничное состояние, выход третьего элемента 57 НЕ обнуляется и ТоД„ Наряду этими процессами с выхода второго эл мента 41 ИЛИ-НЕ на первый вход (вход разрешения параллельной загрузки S) реверсивного счетчика 37 поступает им пульс О, что вызывает запись в последнем вновь величины P 135 (фиг (фиг„ 85 и 9§); это состояние продлевается до прихода следующего 121-го счетного импульса на вход +1 счетчи ка 37о По заднему фронту 121-го счетного импульса на первом выходе реверсивного счетчика 37 устанавливается сигнал Ртец 136 и т0д« В ходе подъема талевого блока со второго выхода блока 30 деления поступают счетные импульсы при повороте лебедки на каждый оборот.

Блок 30 деления функционирует аналогично описанному и в том случае, когда после ввода пнач бурильщик начинает спуск талевого блока„ При этом счетные импульсы с выхода ДПТБ 1 поступают на четвертый вход блока 30 (фиго 5 и 6), а значит - на четвертый вход (-1) второго реверсивного счетчи ка 37 и четвертый вход (+1) первого реверсивного счетчика 36 о Собственно функцию деления выполняет при этом счетчик 36, активно задействованы так-

t Л.Ъ i. J ЈГ I L YS uP«)J. ЪЛ. -Г Jf Л Л Ъ AV Ч- Ч- 1 TJTi IV У V %Ы.ЈХ i XL l- J Ci jt-Ц . 1, 1 iJ W.LJC14UJ1t Овой сигнал со второго выхода (выход Q) же второй элемент 56 НЕ, первый элепоступает на второй вход первого элемента 46 И и блокирует прохождение сигналов через последний на все время

31518

выполнения подъема талевого блока Спустя выдержку времени D55 на выходе второго элемента задержки 55 устанавливается 1 (фиг.8ди9д), которая подается на второй -вход четвертого эле- злемента 49 И (фиг0 6) и четвертый вход второго элемента 41 ИЛИ-НЕ; затем импульс 1 с выхода четвертого элемента 49 И поступает на второй вход четвертого элемента 53 ИЛИ-НЕ, а с выхода последнего (фиг, 6; 8ж; 9$ импульс О поступает на второй выход блока 30 деления, свидетельствуя о повороте барабана буровой лебедки на один оборот в направлении Подъем, По окончании 120-го счетного импульса, т0е0 в момент перехода сигнала на входе +1 реверсивного счетчика 37

10

15

п с низкого уровня на высокий (фиг, 6,

5

5 0 0

8 н 9), на некоторое время (несколько наносекунд) обнуляется первый выход (выход Q) счетчика 37,чсигнал на его втором выходе () возвращается в единичное состояние, выход третьего элемента 57 НЕ обнуляется и ТоД„ Наряду с этими процессами с выхода второго элемента 41 ИЛИ-НЕ на первый вход (вход разрешения параллельной загрузки S) реверсивного счетчика 37 поступает импульс О, что вызывает запись в последнем вновь величины P 135 (фиг (фиг„ 85 и 9§); это состояние продлевается до прихода следующего 121-го счетного импульса на вход +1 счетчика 37о По заднему фронту 121-го счетного импульса на первом выходе реверсивного счетчика 37 устанавливается сигнал Ртец 136 и т0д« В ходе подъема талевого блока со второго выхода блока 30 деления поступают счетные импульсы при повороте лебедки на каждый оборот.

Блок 30 деления функционирует аналогично описанному и в том случае, когда после ввода пнач бурильщик начинает спуск талевого блока„ При этом счетные импульсы с выхода ДПТБ 1 поступают на четвертый вход блока 30 (фиго 5 и 6), а значит - на четвертый вход (-1) второго реверсивного счетчика 37 и четвертый вход (+1) первого реверсивного счетчика 36 о Собственно функцию деления выполняет при этом счетчик 36, активно задействованы так-

Ч- Ч- 1 TJTi IV У V %Ы.ЈХ i XL l- J Ci jt-Ц . 1, 1 iJ W.LJC14UJ1t Оже второй элемент 56 НЕ, первый элемент 46 И, первый RS-триггер 44, первый элемент 54 задержки, пятый и шестой элементы 51 и 52 И, третий эле-

}

мент 50 ИЛИ-НЕ и первый элемент 40 ИЛИ-НЕ (фиг. 6)о Работа блока 3 деления при спуске талевого блока также иллюстрируется графиками фиг о 8 и 9 с В ходе спуска талевого блока при повороте лебедки на каждый оборот с первого выхода блока 30 деления поступают счетные импульсы нулевого активного уровня.IQ

При подъеме талевого блока собственно функцию деления выполняет второй реверсивный счетчик 37, а при спуске - первый реверсивный счетчик 36. В процессе подъема и спуска про- 15 хождение сигналов с выходов соответственно первого реверсивного счетчика

36и второго реверсивного счетчика

37на входы третьего и четвертого элементов 50 и 53 ИЛИ-НЕ, а следова- 20 тельно на выходы блока 30 запрещено (заблркировано), Функцию блокирования выполняют сигналы с выходов RS-тригге- ров 44 и 45о Так, например, в ходе

1557315 20

ный счетчик 37 числа PJ 135, затем на третий вход прямого счета +1 второго реверсивного счетчика 37 еще поступило следующее количество импульсов с выхода ДПТБ 1:

дробная часть I4j|

Й4ГА

27

60/

7Г/60

27;

тогда по заднему фронту последнего 27-го счетного импульса на первом выходе (инфо выход Q) второго реверсивного счетчика 37 сформировался сигнал Ртек 135+27 162 о Следующий счетный импульс с ДПТБ 1 приходит уже через четвертый вход блока 30 на четвертый вход (вход обратного счета -1) второго реверсивного счетчика 37 - начинается спуск талевого блока; этот импульс уменьшает величину сигнала на информационном выходе реверсивного счетчика 37 до Р-ге 161. По мере вращения подъемного вала 7 лебедки на

30

подъема талевого блока единичный сиг- 25 Спуск на вход -1 счетчика 37 приходят все новые счетные импульсы, а сигнал Ртек на инф.выходе последнего уменьшается до величин 160, 159, 158 и ТоДо, наконец, после очередного счетного импульса, поступившего на вход -1 счетчика 37, на его первом инф„ выходе сформируется сигнал Рте 134, второй компаратор 39, выявив выполнение условия (9), выдает на ,5 свой выход 1, которая проходит на первый вход третьего элемента 48 И, а единичный импульс с выхода последне- ч го - на первый вход третьего элемента 50 , а с его выхода счетный импульс О подается на первый выход блока 30 деления, свидетельствуя о сматывании с барабана лебедки части талевого каната 18, которая образовывала неполный виток в момент реверса (фиго 10)о Кроме того, единичный импульс с выхода третьего элемента 48 И подается на вторые входы первого и второго элементов 40 и 41 ИЛИ-НЕ,что вызывает загрузку в оба реверсивных счетчика 36 и 37 числа Р 135, а также через второй вход элемента 43 ИЛИ - на первые входы очистки первого и второго 44 и 45 RS-триггеров, вызывая очистку последних. Продолжающие поступать через третий вход блока 30 деления счетные импульсы с ДПТБ 1 проходят на третий вход +1 первого реверсивного счетчика 36, каждый раз увеличивая величину его информационнонал с первого выхода второго RS-триг- гера 45 разрешает прохождение сигналов через третий и четвертый элементы i48 и 49 И со счетчика 37, а нулевой сигнал с выхода первого RS-триггера 44 блокирует прохождение сигналов со счетчика 36 через пятый и шестой 51 и 52 элементы И0 Ситуация не изменится, пока выполняется подъем, так как в этом случае постоянно первый RS- триггер 44 очищен, а второй RS-триг- гер 45 установлен с

Рассмотрим работу блока 30 деления при изменении направления вращения подъемного вала 7 буровой лебед- Q ки, Тое„ при реверсе Предположим,что выполнялся подъел талевого блока (фиг 10), причем после начала вращения лебедки было выполнено 8 полных оборотов барабана ледебки, а при на- 45 вивке девятого витка произошел реверс подъемного вала Как з ранее, предположим, что реверс произошел в момент времени, которому соответствует суммарное угловое перемещение вала лебедки с начала отсчета №j|, причем 16 Т Ј 18- И (фиг, 10). Пусть|Ч |m О

50

16

27

Ј- ТГ о Тогда с начала отсчета на

второй выход блока 30 деления поступило восемь счетных импульсов О (со- вершено восемь полных оборотов на Подъем), после этого произошла в восьмой раз запись во второй реверсивдробная часть I4j|

Й4ГА

тогда по заднему фронту последнего 27-го счетного импульса на первом выходе (инфо выход Q) второго реверсивного счетчика 37 сформировался сигнал Ртек 135+27 162 о Следующий счетный импульс с ДПТБ 1 приходит уже через четвертый вход блока 30 на четвертый вход (вход обратного счета -1) второго реверсивного счетчика 37 - начинается спуск талевого блока; этот импульс уменьшает величину сигнала на информационном выходе реверсивного счетчика 37 до Р-ге 161. По мере вращения подъемного вала 7 лебедки на

го сигнала на единицу Далее блок 30 работает так, как было описанот выдавая с первого своего выхода счетные импульсы О после поворота вала лебедки на каждый оборот в направлении Спуск (фиго 10)„

Реверс из направления Спуск в направление Подъем протекает применительно к блоку 30 деления аналогич- ноо При каждом j-том реверсе максимальная угловая погрешность u мдкс Uyr /60, а погрешность в определении витков СГ /60)/2 1/120 8,3-Ю-3; , Обе величины чрезвычайно малы,,

Счетные импульсы с первого (при спуске) и второго (при подъеме) выходов блока 30 деления нулевого активного уровня в процессе перемещений тале вого блока и связанной с ним бурильной колонны поступают соответственно на третий (вход обратного счета -1) и четвертый (вход прямого счета +1) входы реверсивного счетчика витков 31 (фиг. 5), в нем производится их вычитание из п Нач или прибавление к п нач . В результате на информационном выходе (выход Q) реверсивного счетчика 31 всегда присутствует двоичный сигнал, численно равный текущему количеству витков талевого каната п, навитых на барабан 10 буровой лебедки (фиг„ 10), который подается на вход дешифратора 33 номера слоя о

i

Шифратор 33 номера слоя производит

преобразование текущего числа витков талевого каната п в номер рабочего слоя навивки. Так как число витков каната в каждом слое М строго ограничено, то работу шифратора 33 номера слоя можно описать табл„ 4, учитывая, что максимальное число слоев для лебедки составляет пять.4

В первый, второй, третий и четвертый блоки 62 - 65 установок один раз перед вводом устройства в эксплуатацию и всякий раз после изменения диаметра талевого каната do используе- , мого для оснастки талевой системы, записываются следующие числа, соответственна: М с М, MQ , Мз - , и М 4-М, где М - число витков талевого каната в одном слое на барабане длиной I& определяется с учетом того, что а 0,002 м М

Ъб (10) „ Уставки М, Мй, Мэи

5

+ а

JQ ,15

2025 30 ос

Q 45

,„

5

М4 записываются в дополнительном коде. Первый - четвертый сумматоры 58- 61 производят непрерывное суммирование числа п, записанного в реверсивном счетчике витков 31 с уставками М4, М, М5 и Мд. соответственно. Выходами шифратора 33 номера слоя являются выходные сигналы переноса сумматоров 58-61 о

Если содержимое реверсивного счетчика 31 витков п меньше или равно М«, то сигнал переноса для всех четырех сумматоров 58-61 отсутствует и код на выходе шифратора 33 равен 0000„ Если в реверсивном счетчике 31 величина выходного сигнала п больше М j, но меньше MO, то возникает перенос в первом сумматоре 58, если М2 п Ј Ма - в сумматорах 58 и 59, если Ј М - в сумматорах 58-60, если п -у М 4 - в сумматорах 58-61 Соответствующие коды на выходе шифратора 44 будут: 1000, 1100, 1110 и 1111 Четырехразрядный бинарный сигнал с первого-четвертого выходов шифратора 33 номера слоя поступает на одноименные входы первого и второго 34 и 35 управляемых делителей, а в них - на первый - четвертый входы дешифраторов 67 (фиг0 5).

Первый 34 и второй 35 управляемые делители (фиг 5) предназначены для нормирования и коррекции выходных импульсов с ДПТБ 1, соответствующих заданному перемещению талевого блока (бурильной колонны) на величину Л (квант перемещения), и представляют собой управляемые кодом номера слоя i с шифратора 33 делители, работающие в соответствии с таблицей 5,

Следовательно, при подаче на пятый вход первого 34 (в ходе спуска) или второго 35 (в ходе подъема) управляемых делителей, например, Ng импульсов при навивке i-того слоя с выходов ДПТБ 1 на выходе управляемого делителя возникает Ng/K; импульсов, причем коэффициенты К1, (i 1,2, „„о,5) выбираются таким образом, чтобы при перемещении талевого блока на Д с выхода управляемого делителя поступал один счетный импульс ценой Ьд

При этом должны удовлетворяться следующие требования: числа N, К, KЈ , Kj, К/) и - целыеj фактическая цена выходных импульсов с управляемых делителей 34 и 35 должна отличаться от нормируемой Ьд не более, чем на

23

максимально допустимой по« на любом рабочем слое наЭто требование аналогично у условию:

1557315

со пе л це ус ра пр .п

i к„« не

L.db+dK+ z+lL.d u-nlK, ь|

(11)

Суммарная погрешность измерения перемещения бурильной колонны в пределах работы на всех пяти слоях не должна накапливаться. Это требование эквивалентно условию

jf Г Г, , л . 2 + 4J3

-,. K° Ne

К. - 4

+ d,

«.

&- о

(i-1)} (12)

Переменный коэффициент деления К, организуется с помоцью счетчика 66, охваченного обратной связью,формируемой дешифратором 67,который формирует сигнал cbpoca счетчика 66 на его вто- Рои вход в соответствии с кодом номер слоя с шифратора 33 и содержимым счетчика 66.

Логика дешифратора 67 описывается таолпцеп 6 истинности.

Пусть например, работает второй слой,т.е. на выходе шифратора 33 код 1000.Как только содержимое счетчика 6Ь достигает величины соответст- ии с табл. 6 , на его выходе появляется импульс

на его

11л I

который, поступая

35

на второй вход (вход сброса) счетчика 66, сбрасывает последний в нулевое состояниео Этот импульс проходит также на выход управляемого делителя 34 (или 35) , он свидетельствует о переме-дд щении бурильной колонны на величину &. Далее работа схемы повторяется. При перемещении на следующий рабочий слой импульс сброса появляется через каждые К$ входных импульсов от ДПТБ 1 и с т.д.

Формула изобретения

1 о Устройство для измерения вертикальных перемещений бурильной колонны, содержащее датчик перемещения талевого блока, установленный на подъемном валу буровой лебедки, блок деления, блок набора кода, первый выход которого соединен с первым входом реверсивного счетчика, выход реверсивного счетчика подключен к входу шифратора номера слоя,выходы которого

24

0

5

0 25

JQ

35

дд с

50

55

соединены с соответствующими входами первого управляемого делителя, о т- л к чающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, устройство снабжено двумя метками, расположенными на ребордах левого и правого дисков барабана буровой лебедки, задатчиком коэффициента деления, коммутатором, вторым управляемым делителем, четырехполюсным трехпози- ционным переключателем и двумя резисторами, при этом три выхода задатчи- ка коэффициента деления соединены с соответствующими первым, вторым и третьим входами коммутатора, выход которого подключен к первому входу блока деления, шесть выходов датчика перемещений талевого блока соединены с соответствующими неподвижными контактами четырехполюсного трехпозици- онного переключателя, седьмой, девятый, одиннадцатый неподвижные контакты которого соединены через первый резистор с общей шиной, а восьмой и десятый через второй резистор - с .плюсовой шиной источника питания,второй выход блока набора кода подключен к вторым входам блока деления и реверсивного счетчика, выходы шифратора.номера слоя соединены с входами второго управляемого делителя, причем первый подвижный контакт четырехполюсного трехпозиционного переключателя соединен с третьим входом блока деления и со счетным входом второго управляемого делителя, второй - с четвертым входом блока деления и со счетным входом первого управляемого делителя, третий и четвертый - с четвертым и пятым входами коммутатора, а первый и второй выходы блока деления подключены к третьему и четвертому входам реверсивного счетчикао

2 о Устройство по п., 1, отлича ю щ е е с я тем, что блок деления содержит два реверсивных счетчика, два компаратора, два RS-триггера, четыре элемента ИЛИ - НЕ, шесть элементов И,,элемент ИЛИ, три элемента НЕ и два элемента задержки, при этом выход первого элемента НЕ соединен с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ-НЕ и элемента ИЛИ, выход которого подключен к R-входам первого и второго RS-триггеров, первые выходы первого и второго реверсивных счетчиков соединены с первыми входами соответствующих компараторов, второй выход первого реверсивного счетчика через второй элемент НЕ соединен с входом первого элемента задержки и с первым входом первого элемента И, вы- ход которого соединен с вторым входом первого RS-триггера, второй выход второго реверсивного счетчика через третий элемент НЕ соединен с входом второго элемента задержки и с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом второго RS-триггера, выходы второго компаратора и первый выход второго RS- триггера соединены с первым и вторым входами третьего элемента И, выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ-НЕ и к вторым входам первого и второго элементов ИЛИ-НЕ и элемента ИЛИ, первый выход второго RS-триггера соединен также с первым входом четвертого элемента И, выход первого компаратора и первый выход первого RS-триггера соединены соответственно с первым и вторым вхо- дами пятого элемента И, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента ИЛИ-НЕ и к третьим входам первого и второго элементов ИЛИ-НЕ, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих реверсивных счетчиков, первый выход первого RS- триггера соединен также с первым входом шестого элемента И, выход перво- . го элемента задержки соединен с че1 - вертым входом первого элемента ИЛИ-НЕ и с вторым входом шестого элемента

- Q 5 0 5

И, выход которого подключен к второму входу третьего элемента 1ШИ-НЕ, выход второго элемента задержки ссели-1- нен с четвертым входом второго элемента ИЛИ-НЕ и с вторым входом .четвертого элемента И, выход которого подключен к второму входу четвертого элемента ИЛИ-НЕ, вторые выходы первого и второго RS-триггеров соединены с вторыми входами второго и первого элементов И соответственно,причем вторые входы двух компараторов и реверсивных счетчиков являются первым входом бло- 5 ка, вход первого элемента НЕ является вторым входом блока, третий и четвертый входы двух реверсивных счетчиков являются соответствующими входами блока, а выходы третьего и четвертого элементов ИЛИ-НЕ являются соответственно первым и вторым выходами блока деления

3„ Устройство по п 1, отличающееся тем, что две метки расположены на ребордах дисков барабана буровой лебедки в месте пересечения поверхностей реборд полуплоскостью, проходящей через ось подъемного вала лебедки и точку перегиба талевого каната при выходе его конца из пункта крепления на цилиндрическую поверхность барабана о

4„ Устройство гк п., 3, отличающееся тем, что метки выполнены в виде полукруглых шайб и окрашены в контрастный по отношению к фону лебедки цвет о

Таблица 1

0

27

155731528

Таблица 2 Цена выходных импульсов ДПТБ

10

3 и 6(х1п и xlc) 2и5(х2П их2с) 1 и 4(х4п и х4с) 3 и 6 ( и xlc) 2и5(х2пих2с) 1 и 4 (х4п и х4с)

-ч

1,250ЧО 2 0,625-10 в 0, 1,00 «Ю 0,50-Ю 12 0,25-10

Таблица 3

О

1 1 1 1

О

о 1 1 1

а

aj

Таблица 6

о о о 1 1

о о о о 1

видА

23

72 -

Фиг.З

Фиг. 4

РО г- 1Л ю

f«

u

a

л вк /5s5с/ s /«Гres. fot.ТгхTttTsvяк

Ч i j tI iI

о 7я Зк

fit

etc 0« nx x /Kr j rex IOK ггх гьк ffx Set: &ff aod

is

j

J9

ле

J

JO 39 88 fT

ffS

J

f r

IV/

&c x te « юя w «Jr fft res Иг ых лг гвк Jo м&

. Фиг. Ю

IV/

м&