Устройство для измерения глубины скважины Советский патент 1992 года по МПК G01B3/28 E21B47/04 

Изобретение относится к горной автоматике а более конкретно к средствам для автоматического измерения глубины, и может быть использовано для измерения глубины вертикальных и наклонных скважин, для отслеживания уровня воды, нефти или солевого раствора в скважинах, для измерения длины выдвижки бурового става или буропой колонны, для измерения выдвижки штока и т.д.

Известно устройство для измерения глубины скважин в процессе бурения, содержащее корпус и связанные с ним измерительный и прижимной ролики, редуктор, сельсины, счетчик и шарнирную подсветку,

связанную с ротором бурильной установки, причем корпус установлен на шарнирной подсветке при помощи опорного подшипника.

Недостатком известного устройства является высокая стоимость и низкая надежность при измерении глубины скважин.

Известно устройство для измерения глубины скважин, включающее калиброванный ролик, барабан, измерительный шнур, счетчик оборотов, рукоятку со свободным ходом и рычажный пружинный тормоз, выполненный в виде системы рычагов, соединенных с регулировочным винтом и роликом, взаимодействующим с измерительные шкурам.

ся

Недостатком известного устройства является невозможность отслеживания с его помощью изменяющейся во времени глубины скважины.

Целью изобретения является повышение информативности за счет определения глубины скважины в любой момент времени.

Поставленная цель достигается тем, чтп устройство для измерения глубины скважины, содержащее основание, размещенный на нем барабан с намотанным на него мерным шнуром, привод вращения барабана, счетчик длины шнура и механизм торможения шнура, снабжено размещенными на основании концевым выключателем, кинематически связанным с приводом, шарнир- но закрепленным одним концом на основании рычагом, предназначенным для взаимодействия с выключателем, роликом, закрепленным на другом конце рычага и предназначенным для взаимодействия со шнуром, упором и пружиной, размещенной мех. упором и рычагом и предназначенной для регулирования усилий прижатия к шнуру, механизм торможения выполнен в виде стакана, в стенках которою выполнены два диаметрально противоположных отверстия, через которые пропущен мерный шнур, шариков, заполняющих стакан, и размещенного с возможностью осевого перемещения в полости стакана средства для регулирования усилия поджатия шариков к шнуру,

На чертеже схематически показано устройство для измерения глубины скважин в разрезе.

Устройство для измерения глубины скважин содержит, вращающийся барабан 1 с намотанным на него мерным шнуром 2 с грузом 3 на конце, счетчик 4 длины, тормозной механизм 5.

Привод вращения барабана выполнен в виде электродвигателя 6 с фрикционной муфтой 7. В состав устройства входят два направляющих ролика 8 и 9, рычаг 10 сонорным роликом 11 на конце, пружина 12 и концевой выключатель 13. Тормозной механизм 5 выполнен в виде стакана 14 с шариками 15, зажимающимися винтом 16. Мерный шнур 2 пропущен через стакан 14 с шариками 15 и натянут на направляющие ролики 8 и 9. Рычаг 10 упирается в кнопку 17 концевого выключателя 13 и пружиной 12 отжат от кнопки 17 к мерному шнуру 2 между направляющими роликами 8 и 9 через опорный ролик 11. Вал электродвигателя б через фрикционную муфту 7 соединен с валом вращающегося барабана 1,

Счетчик 4 длины закреплен на валу измерительного ролика 18. Мерный шнур 2 перекинут через ролик 19 измерения направления движения. Пружина 12 установ5 лена между рычагом 10 и упором 20 с механизмом регулировки отжима рычага, выполненным в виде винта 21 с гайкой 22. Концевой выключатель 13 имеет подпружиненную кнопку 17, упирающуюся на нор0 мально замкнутый контакт 23, посредством которого источник 24 питания подключается к электродвигателю 6. Рычаг 0 вращается вокруг опоры 25,

Перед пуском устройства его юстируют

5 (регулируют). Выбирают фрикционную муфту 7, которая при включении электродвигателя 6 обеспечивает чатяжение мерного шнура 2 при его наматывании на вращающийся барабан с силой F, Тормозной меха0 низм 5 винтом 16 регулируют так, чтобы он обеспечивал силу FT при протягивании мерного цгнура 2 через стакан с шариками меньшую, чем сила F, например, Гт 0.5F. Если устройство предназначено для изме5 рения глубины сухих скважин, то вес Р груза 3 выбирают из условия Р- F + FT, что обеспечит погружение груза 3 в скважину, преодолевая силу F фрикционной муфты 7 и силу Рт тормозного механизма 5.

0 Если же устройство предназначено для измерения уровня воды (нефти) в скважине, то вес Р груза 3 выбираю/ из условий Р F + + FT и - FT, где Рв - вес груза в воде (нефти). Эти условия обеспечивают: опуска5 ние груза 3 в скважину до его погружения в воду (нефть), преодолевая силу F фрикционной муфты 7 и силу Fr тормозного механизма 5 за счет выполнения условия Р F + + Fr, подъем груза 3 вместе с подъемом поды

(нефти) в скважине за счет выполнения условия F FT -ь Рв.

На этом процесс регулировки устройства для измерения глубины скважин заканчивается.

5 Работа устройства осуществляется следующим образом.

Груз 3 направляют в скважину. Груз 3 начинает опускаться в скважину, увлекая за собой мерный шнур 2; на участке между

0 направляющими роликами 8 и 9 мерный шнур 2 натянут силой Р со стороны груза и силой F + FT со стороны барабана и через опорный ролик 11 давит на рычаг 10, преодолевая силу пружины 12 (которая при

5 этом сжата), рычаг 10 давит на кнопку 17 концевого выключателя 13, нормально аам- . кнутый контакт 23 при этом выключен и напряжение из источника 24 питания не поступает к электродвигателю: так как Р F+

FT то груз 3 опускается, мерный шнур 2

проходит между шариками 15 тормозного механизма 5, вращает измерительный ролик 18 (так как мерный шнур 2 делает петлю на измерительном ролике 18) и установленный на его валу счетчик 4 длины (в простейшем случае в качестве счетчика 4 длины используется реверсивный механический счетчик числа оборотов), мерный шнур 2 сматывается с вращающегося барабана 1. Процесс продолжается до тех пор, пока груз 3 не дойдет до забоя скважины или до уровня воды (нефти) в скважине.

Как только груз 3 достигнет дна скважины, или же начнет подниматься, то он перестанет натягивать мерный шнур 2, который ослабится. Пружина 12 отожмет рычаг 10 (вверх или налево, т.е. против часовой стрелки вокруг опоры 25), мерный шнур 2 искривится между направляющими роликами 8 и 9, кнопка 17 концевого выключателя 13 под действием собственной пружины поднимется, нормально замкнутый контакт 23 замкнется и подключит источник питания 24 к электродвигателю 6. Электродвигатель б через фрикционную муфту 7 вращает барабан в противоположную сторону (по сравнению с направлением, когда мерный шнур 2 сматывался с барабана 1 при опускании груза 3 в скважину). Мерный шнур 2 будет наматываться на барабан 1 до тех пор, пока груз 3 не начнет подниматься над дном скважины (или выходить из воды или нефти в скважине). Как только груз начнет подниматься, силы Р8 и (F + FT) уравняются, мерный шнур 2 натянется между роликами 8 и 9, опорный ролик 11 опустится, поворачивая шарнирный рычаг 10 по часовой стрелке, рычаг 1C надавит на кнопку 17, контакт 23 разорвется и электродвигатель 6 остановится.

Нарушить равновесие Рв (Р + FT) воз- мохно в двух случаях: дно скважины (уровень воды или нефти в скважине) начнет опускаться до момента Р F + FT. При этом груз начнет опускаться и все будет происходить, как описано; дно скважины (уровень воды или нефти) начнет подниматься до момента Рв F - FT, При этом снова включится электродвигатель 6 и начнет сматывать на барабан 1 провисающую (лишнюю) часть мерного шнура 2,

При опускании rpysd мерный шнур 2 перемещается слева направо на чертеже, при поднятии груза мерный шнур 2 перемещается назад справа налево, 8 первом случае счетчик 4 длины вращается по часовой стрелке и суммирует глубину скважины. Во втором случае счетчик 4 (и измерительный

ролик 18) вращается против часовой стрелки и вычитает свои показания о глубине скважины. Таким образом, в любой момент времени показания счетчика будут указывать на глубину нахождения груза 3 в

скважине. Устройство будет непрерывно отслеживать изменяющуюся во времени глубину скважины, причем в отслеживании участвуют все введенные в устройство узлы и детали.

Техническими преимуществами предложенного устройства по сравнению с известными являются: низкая стоимость, высокая надежность по внезапным отказам, более широкие функциональные возможности за счет отслеживания изменяющейся во время глубины скважины. Стоимость предложенного устройства на 22 руб. ниже стоимости базового объекта. При выпуске 5000 устройств в год суммарный годовой экономический эффект составит 110 тыс. руб.

Формула изобретения Устройство для измерения глубины скважины, содержащее основание, размещенный на нем барабан с намотанным на него мерным шнуром, привод вращения барабана, счетчик длины шнура и механизм торможения шнура, отличающееся тем, что, с целью повышения информатианости, оно снабжено размещенным на основании концевым выключателем, кинематически связанным с приводом, шар- ьирно закрепленным одним концом на основании рычагом, предназначенным для

взаимодействия с выключателем, роликом, закрепленным на другом конце рычага и предназначенным для взаимодействия со шпуром, упором и пружиной, размещенной между упором и рычагом и предназначенной для регулирования усилия прижатия ропика к шнуру, механизм торможения выполнен ft виде стакана, в стенках которого выполнены два диаметрально противоположных отверстия, через которые пропущен

мерный шнур шариков, заполняющих стакан, и размещенного с возможностью осевого перемещения в полости стакана средства для регулирования усилия поджа- тия шариков к шнуру,

Изобретение относится к горной автоматике, а более конкретно к средствам для автоматического измерения глубины, и может быть использовано для измерения глубины скважин, для отслеживания уровня воды, нефти или солевого раствора в скважинах, для измерения длины выдвижки бурового става или бурильной колонны, для измерения выдвижки штока и т,д, Целью изобретения является повышение информативности. Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения глубины скважин, содержащее вращающийся барабан с намотанным на него мерным шнуром с грузом на конце, счетчик длины и тормозной механизм, снабжено электродвигателем с фрикционной муфтой, двумя направляющими роликами, шарнирным рычагом с опорным роликом на конце, пружиной и концевым выключателем, причем тормозной механизм выполнен в виде стакана с шариками, зажимающимися винтом, мерный шнур пропущен через стакан с шариками и натянут на направляющие ролики, шарнирный рычаг упирается в кнопку концевого выключателя и пружиной отжат от кнопки к мерному шнуру между направляющими роликами через опорный ролик, при этом вал электродвигателя через фрикционную муфгу соединен с валом вращающегося барабана. 1 ил. (Л

t-HtH

N Vi