Способ определения веса бурового инструмента Советский патент 1977 года по МПК E21B45/00 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕСА БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для намерения веса бурового инструмента и осево нагрузки на долото в процессе бурения нефтяных и газовых скважин,

Известен способ измерения веса бурового инструмента с помощью силоизмерительных преобразователей, установленных на буровом крюке или вертпюге, позволяющий непосредственно измерять R&J fjypoBoro инструмента l.

Трудоемкость изготовления специальных преобразователей значительной грузоподъемности и габаритов, сложность их замены и недостаточно надежная связь преобразовате- пя с показывающим прибором - все это препятствует использованию данного способа в буровой практике.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения веса бурового ннструмента путем измерения натяжения не подвижного конца талевого каната 2J.

Однако при одном я том же значении веса инструмента, т. е. при одной и той же компоновке буровой колонны, силовоспринимающий преобразователь, установленный на неподвижной ветви талевого каната, выдает различные значения выходного сигнала в зависимости от направленности движения инструмента. Относительная разница между значениями выходного сигнала, вшдаваемыми измерительным преобразователем в состоянии покоя и значениями, выдаваемыми при спуске и подъеме бурового инструмента, имеет прежде всего различны знаки, а в свою очередь при пересчете к приведенной погрешности измерений изменяется в широком диапазоне от 6,5% до 23% Это происходит в сипу влияния КПД талевой системы на перераспределение натяжений в самом талевом блоке и в неподвижном конце талевого каната, что снижает точность измерений и искажает динамчку процессов бурения.

Цель изобретения - повышение точности определения веса инструмента за счет введения поправки в измеряем ю величину натяжения каната при движении инструмент.

Цель достигается тем, что определяют направление движения инсгрумотгта, п 5ipc бурового инструмента вычисляют по формуле:Пм(-П где Р - усилие натяжения неподвижного конца талевого каната; Т1 - число струн каната, несущих талевый ок; т| КПД одного вращающегося ролш 1|д5 КПД последнего ролика кронбяок {под неподвижным ЕОШХОМ талев го каната)} А - коэффициент, определяемый направлением движения инструмента равный при спуске инструмента 1, а при подъеме д / На чертеже изображена блок-схема, поя няющая предлагаемый способ. Способ заключается в следующем, По усилию Р натяжения неподвижного конца талевого каната вес Q бурового инструмента определяется как произведение этого усилия на число И струн, несущих талевой блок: Q P-tt Однако эта формула справедлива лишь при условии, когда талевая система буровой установки находится в состоянии покоя В зависимости от направления движения инструмента натяжения неподвижного конца талевого каната описываются уравнениями: (,v( при спуске (1-11 ) при подъеме м(Г дД V Анализ уравнений (1), (2) н{3) позво ляет сделать вьгооды о значительном влиянии динамики талевого блока на определение натяжения неподвижного конца каната и веса бурового инструмента. Чтобы исключить это влияние, считаем что усилие натяжения неподвижного конца каната в покое и при спуске связаны соот ношением: .-К. (4) Поставив в уравнение (4) значения из ура нений (1) и (2), получим: (-n а при подъеме соответственно: Р.-К, ПдО-П) 11(-)--Ц)Т 74 Выделив общую часть выражений (5) и (7), получим: т1Т1йИ-7{) Относительная разница между значениями К- И К составит: 1 П Используя полученные выражения (8) и (9) в анализируя технологическае операции процесса бурения, можно сформулировать основной вывод о Том, что для определения истинного значения веса бурового инструмента по натяжению неподвижного конца талевого каната необходимо корректировать измеренные натяжения перед последующим отображением измеряемой величины в зависимости от признака движения инструмента по алгоритму: ) коэффициент, определяемый направлением движения равный при спуске 1, а при подъеме Введение поправки в измеряемую величину повышает точность контроля веса бурового инструмента. На чертеже изображено устройство для реализации предлагаемого способа. Устройство включает первичный измерительный преобразователь 1 веса бурового инструмента, блок 2 коррекции выходного сигнала, показывающий прибор 3 и формирователь сигналов 4 о направлении движения бурового инструмента. Устройство работает следующим образом. При движении бурового инструмента вниз формирователь сигналов 4 о направлении движения бурового инструмента выдает управляющий сигнал, по которому блок 2 коррекции выходного сигнала осуществляет деление текущих значений сигнала от первичного измерительного преобразователя 1 ве са бурового инструмента на требуемый коэффициент К, а при наличии сигнала о подъеме инструмента блок 2 коррекции выходного сигнала осуществляет умножение сигнала от первичного измерительного преобразователя веса инструмента на коэффициент К2.