Устройство для автоматического регулирования процесса бурения с магнитострикционным вибратором Советский патент 1986 года по МПК E21B4/12 

Изобретение относится к бурению скважин за бойными вибрационными устройствами.

Известны устройства для автоматического регулирования процесса бурения с магнитострикционным вибратором, содержащие блок для под держания резонансной частоты питания магнитострикционного вибратора, регулятор осевого давления и исполнительный элемент.

Цель изобретения - повышение производительности бурения.

Для этого устройство снабжено задатчиком оптимального угла между векторами тока и напряжения в обмотке магнитострикционного вибратора и датчиком фазы тока и напряжения обмотки вибратора, подключенными к регулятору осевого давления, соединенному с исполнительным элементом через-согласующий блок, к второму входу которого подключен блок для поддержания резонансной частоты питания магнитострикционного вибратора.

Эффективное разрзшхение породы при применении магнитострикционного вибратора происходит лишь при наличии резонанса частоты питания с собственной частотой системы магнитострикционный виброзабой, которая не является постоянной и зависит от физических свойств разрушаемой среды и осевого давления на нее.

При наибольшей отдаче энергии на разрушение забоя добротность (безразмерная величина, характеризующйя остроту резонансной кривой вибратора) нагруженного вибратора равна половине его добротности без нагрузки.

Добротность магнитострикционного вибратора в резонансном режиме зависит от реакции забоя разрушаемой среды, определяемой осевым давлением на породоразрушаемый инструмент. При поддержании оптимального осевого давления достигается оптимальная добротность магнитострикционного вибратора.

Йри постоянных параметрах линии питания добротность бура однозначно связана с фазой тока и напряжения на его зажимах, измеренной в резонансном режиме работы бура. Таким образом, критерием оптимального осевого давле шя может служить определенная величина угла между векторами тока и напряжениями бура, когда чистота питающего напряжения соответствует собственной частоте бура.

На чертеже изображена структурная схема устройства для автоматического регулирования процесса бурения с магнитострикционным вибратором.

Устройство состоит FJ задатчика 1 оптимального угла между векторами тока и напряжения в обмотке магнитострикционного вибратора, вьшолненного, например в виде потенциометра, датчика фазы 2, включенного в обмотку магнитострикционного вибратора 3 и преобразующего угол сдвига между векторами тока 3 j и напряжения U вибратора в пропорциональное этому углу напряжение. Датчик фазы 2 и задатчик 1 подключены через регулятор 4 осевого давления и согласуюЦдай блок 5 к исполнительному элементу 6. К второму входу согласующего блока 5 подсоединен блок 7 для поддержания резонансной частоты.

В регуляторе 4 осевого давления сравниваются величины, пропорциональные оптимальному углу нагрузки, задаваемому задатчиком I, и действительному, определяемому датчиком фазы 2.

Сигнал рассогласования в случае необходимости усиливается и приводит в действие исполнительное устройство 6, воздействующее на величину осевого давления до тех пор, пока действительный угол нагрузки не станет близким или равным заданному.

Воздействие регулятора давления на исполнительное устройство возможно только при наличии сигнала, выдаваемого блоком 7 для поддержания резонансной частоты питания вибратора 3.

Этот сигнал, появляющийся при достижении вибратором резонансной частоты, воздействует на согласующий блок 5. При этом согласующий блок открьшается и регулятор давления 4 воздействует на исполнительный элемент 6.

УСТГОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИГОВАНИЯ ПЮЦЕССА БУРЕНИЯ С МАГНИТОСТРИКЦИОННЫМ ВИБРАТОРОМ,содержащее блок для поддержания резонансной частоты питания магнитострикционного вибратора, регулятор осевого давления и исполнительный элемент, отличающееся тем, что, с целью повьпиения производительности бурения, оно снабжено задатчиком оптимального угла между векторами тока и напряжения в обмотке магнитострикционного вибратора и датчиком фазы тока и напряжения обмотки вибратора, подключенными к регулятору осевого давления, соединенному с исполнительным элементом через согласующий блок, к второму входу которого подключен блок для поддержания резонансной частоты питания магнитострикционного вибратора.(/)