Возбудитель волн деформации Советский патент 1993 года по МПК E21B23/00 

Изобретение относится к буровой технике и может использоваться при вибрационном бурении скважин, посадке и извлечении обсадных труб, ликвидации прихватов колонн в процессе бурения, при ремонте и демонтаже эксплуатационных скважин.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, повышение эффективности, упрощение конструкции.

На фиг. 1 представлен возбудитель, общий вид; на фиг. 2 - установка реактора

относительно якоря в положении нейтрали: сжатия (а), растяжения (б); на фиг. 3 - электрическая схема возбудителя; на фиг. 4 - временные диаграммы тока, протекающего в обмотках ЛИД, и двуполярной волны деформации.

Как показано на фиг. 1, якорь 1 ЛИД размещен на трубе 2, на верхнем конце которой трубная резьба 3 предназначена для соединения с вертлюгом буровой вышки, а коническая резьба 4 на нижнем конце предназначена для соединения с бурколонной,

00

ю

00

ю о VI

на трубе 2 закреплен нижний опорный диск 5 с упругим элементом 6, на который под собственным весом опирается инертная масса 7, на внутренней поверхности которой размещен реактор 8 ЛИД, концентриче- ски захватывающий якорь 1 с возможностью перемещаться на подшипниках скольжения 9 до верхнего опорного диска 10, причем с помощью прокладок инертная масса 7 установлена так, что, опираясь на упругий элемент б, ее реактор 14 смещен на некоторую величину ниже нейтрали сжатия, а расстояние между инертной массой и упругим элементом верхнего диска на ту же величину больше полюсного деления ЛИД, конструктивно (фиг. 2) якорь 1 и реактор 8 выполнены из шихтованного маг- нитопровода 11,12с пазами, в которых размещены провода обмоток 13,14.

На фиг. 2а показана установка реакторов относительно якоря 1 в положении нейтрали сжатия, где он смещен на величину Р/2 ниже якоря. В исходном положении устанавливают инертную массу 7 с помощью прокладок 11 так, чтобы под действием собственного веса реактор 8 был смещен несколько ниже нейтрали сжатия. Положение реактора 8 в нейтрали растяжения показано на рис. 26, где он смещен на величину Р/2 выше якоря 1.

На фиг. 3 показано, что обмотки якоря 13 и реактора 14 включены последовательно и соединены через силовой коаксиальный кабель 15 и саморазъединяющийся разъем 16с коммутаторами 17, 18 генератора импульсов 19.

Схемы управления коммутаторами 17 и 18, представляющие собой, например, элементы подвода управляющих сигналов к ти- ристорам через разделительные устройства, подключены через разъем 20, связанный механически связанному с инертной массой 7 таким образом, что контакт его замкнут между положениями инертной массы на котором расстоянии ниже и выше нейтрали сжатия, и к датчику нейтрали растяжения 22, механически связанному с инертной массой таким образом, чтобы контакт его был замкнут между положениями инертной массы на некотором расстоянии ниже и выше нейтрали растяжения.

Схема управления также включает схемы заряда 23, 24, емкостных накопителей 25, 26 к сети питания.

Работа возбудителя производится следующим образом.

В исходном положении, как показано на фиг. 3. датчик нейтрали сжатия 21 замкнут, накопитель 25 заряжен. При запуске возбудителя импульсы управления из схемы управления 19 открывают зарядный тиристор разрядной схемы 17. Накопитель 25 разряжается на обмотки 13,14 ЛИД, в результате их взаимодействия в трубе 1 формируется

волна сжатия, которая распространяется вниз по бурколонне, а инертная масса движется вверх. При достижении инертной массой 7 положения на некотором расстоянии ниже нейтрали растяжения замыкается контакт датчика 22, открывая через систему управления 19 тиристор разрядной схемы 17 накопителя 26, накопитель 26 разряжается на обмотки 13, 14, хотя ток протекает в том же направлении, но за счет изменения взаимного положения обмоток (фиг.2) в трубе 1 формируется волна растяжения, которая распространяется вниз по бурколонне, а инертная масса начнет движение вниз, не дойдя до упругого элемента 6 на некотором

расстоянии выше нейтрали сжатия она замыкает контакт датчика сжатия 21 и через схему 19 открывает разрядный тиристор разрядной схемы 17, накопитель 25 разряжается на обмотки 13,14 ЛИД, в результате

их взаимодействия в трубе 1 формируется волна сжатия и инертная масса опять движется вверх. Работа возбудителя повторяется аналогично описанному выше, при этом схема управления 19 обеспечивает работу схем 23, 24 и др. таким образом, что к моменту включения схемы разряда 17 процесс заряда соответствующей группы накопителей уже закончен. В результате в бурколонне формируются двуполярные волны деформации. Верхний диск 10 предназначен для остановки инертной массы в случае сбоя системы управления. В случае разрыва трубы бурколонны или резком освобождении прихвата спецразъем 16 автоматически разъединяет кабель 15 от ГИ 18, разъединяя также механически связанный с ним разъем 20. При этом с помощью системы управления 19 задается величина напряжения заряда, которая обеспечивает

изменение амплитуды волны, а изменяя время задержки включения тиристоров разрядной схемы 17 накопителей 15, 26 и др. обеспечивает изменение длительности импульсов волны (фиг. 4) и периода двуполярной волны, так как он является функцией средней силы и длительности импульса:

T f(F, ru)

Отсутствие системы пружины в возбудителей позволяет упростить его конструкцию,

уменьшить габариты и повысить КПД, что обеспечит повышение эффективности работ при ликвидации прихватов бурколонны, в вибрационном бурении и при посадке и извлечении обсадных труб.

Формула изобретения Возбудитель волн деформации, содержащий инертную массу с внутренней проточкой, датчики верхнего и нижнего положения инертной массы, первый накопитель, соединенный через первый тири- сторный коммутатор с линейным импульсным двигателем, включающим трубу с опорными дисками и упругими элементами, размещенный на трубе якорь с многополюсной обмоткой, реактор с многополюсной обмоткой, размещенный на внутренней поверхности инертной массы в проточке и концентрически охватывающий якорь с возможностью перемещения относительно него между опорными дисками,

0

5

отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы, он снабжен вторым накопителем и вторым тири- сторным коммутатором, при этом каждый упругий элемент выполнен в виде прокладки, многополюсная обмотка реактора установлена относительно многополюсной обмотки якоря на расстоянии, равном половине межполюсного расстояния, второй накопитель соединен через второй тиристорный коммутатор с линейным импульсным двигателем, а управляющие входы первого и второго тиристорных коммутаторов соответственно подключены к датчикам верхнего и нижнего положения инертной массы.

Использование: в буровой технике, при вибрационном бурении скважин, посадке и извлечении обсадных труб, ликвидации прихватов колонны в процессе бурения, при ремонте и демонтаже эксплуатационных скважин. Сущность изобретения; возбудитель волн деформации содержит инертную массу с внутренней проточкой, датчики верхнего и нижнего положения инертной массы, первый накопитель, соединенный через первый тиристорный коммутатор с линейным импульсным двигателем, включающим трубу с опорными дисками и упругими элементами, размещенный на трубе якорь с многополюсной обмоткой, реактор с много- полюсной обмоткой, размещенный на внутренней поверхности инертной массы в проточке и концентрически охватывающий якорь с возможностью перемещения относительно него между опорными дисками, он снабжен вторым накопителем и вторым ти- ристорным коммутаторами, при этом каждый упругий элемент выполнен в виде прокладки, многополюсная обмотка реактора установлена относительно многополюсной обмотки якоря на расстоянии, равном половине межполюсного расстояния, второй накопитель соединен через второй тиристорный коммутатор с линейным импульсным двигателем, а управляющие входы первого и второго тиристорных коммутаторов соответственно подключены к датчикам верхнего и нижнего положения инертной массы. 4 ил. сл с

г J

Фс.7 /

/--ч I/FV/,

Fjn&jm/ C-Jb DcrsrJA-efi.Jt,

/

ПЭТ 1

l/ ,

ЛАЗ