Устройство для измерения усилий в колонне бурильных труб в процессе бурения Советский патент 1975 года по МПК E21B19/08 E21B17/00 E21B44/00 

Предлагаемое устройство предназначено для измерения осевых и изгибающих усилий в колонне бурильных труб в процессе бурения нефтяных и газовых скважин.

Известно устройство для измерения осевых усилий в колонне бурильных труб в процессе бурения, содержащее упругий элемент, индуктивные преобразователи, распо.тожеиные по периферии цилиндра упругого элемента под углом 120° один относительного другого, генератор, усилители, фильтры, блок питания, частотный генератор.

Предлагаемое устройство отличается тем, что обмотки индуктивных преобразователей соединены по схеме «звезда и подключены к генератору через глубинный переключатель, а выход частотного детектора через наземный переключатель подключен к счетно-решающему блоку. Это обеспечивает одновременное измерение осевых и изгибающих моментов.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.

Забойный датчик содержит упругий элемент 1, три индуктивных преобразователя малых перемещений 2, расположенных в плоскости, перпендикулярной к оси, ло периферии цилиндра упругого элемента нод углом 120° один относительно другого, обмотки которых соединены по схеме «звезда, глубинный переключатель 3, электронную схему, состоящую

из генератора частотно-модулированных колебаний 4, усилителя напряжения 5, усилителя мощности 6, фильтра верхних частот 7, и глубинного блока питания 8.

На поверхности устанавливается наземная приемная аппаратура, состоящая из полосового фильтра 9, частотного детектора 10, наземного переключателя 11 и счетно-решающего блока, состоящего из узлов 12, 13, 14, 15 и 16.

В зависимости от величин, действующих на упругий элемент осевых и изгибающих усилий, меняется зазор в индуктивных преобразователях 2, что вызывает изменение их индуктивности, а так как преобразователи 2 подключаются поочередно .в контур генератора 4, то в соответствии с изменением усилий меняется и частота измерительного сигнала. Модулированный по частоте сигнал усиливается в усилителях 5 и 6 и передается по линии связи на поверхность.

В наземной приемной аппаратуре после присоединительного фильтра 9, служащего для разделения частоты измерительного сигнала и тока промыщленной частоты, сигнал поступает на вход частотного детектора 10, на выходе которого создается напряжение, пропорциональное измерительному сигиалу.

Частотный детектор 10 имеет характеристику, которая -по зиаку выходного напряжения

позволяет определять работает ynpyrnfi элемент 1 на сжатие нли растяжение.

Для онределения величины осевого усилия в узле 12 счетно-решающего блока производится суммирование сигналов Xi, Xz и х, полученных с преобразователей. На выходе узла 12 имеем величину Хо.н., пропорциональную осевому усилию. Определяя осевую нагрузку сум.мированием на поверхности, исключаем погрешность, обусловленную не идентичностью преобразователей, так как система градуируется предварительно по каждому каналу. В узлах 13, 14 и 15 счетно-решающего блока производится вычитание из величин Xi, х, Хз значения Xo.ii.. На выходе этихузлов получаем сигналы, соответствующие изгибающим усилиям в точках расположения преобразователей. В узле 16 счетно-решающего блока по алгоритму

1/

(-«ИЗГ1 -.«ИЗГ,)2 -i ЗХ

±

определяется значение максимального изгибаЮ1 ;его усилия.

Предмет изобретения

Устройство для измерения усилий в колонне бурильных труб в процессе бурения, содержащее упругий элемент, индуктивные преобразователи, расположенные ио периферии цилиндра упругого элемента под углом 120° один относительно другого, генератор, усилители, фильтры, блок питания, частотный детектор, отличающееся тем, что, с целью

обеспечения одновременного измерения осевых и изгибающих усилий, обмотки индуктивных преобразователей соединены по схеме «звезда и подключены к генератору через глубинный переключатель, а выход частотиого детектора через наземный переключатель подключен к счетно-решающему блоку.

Ш1

Г