1
Изобретение относится к технике бурения, а именно к устройствам для контроля механических напряжений и предельных состояний при комплексном нагружении бурильных колонн.
Известны устройства для измерения усилий в бурильной колонне, содержащие датчики осевой нагрузки, расположенные по периферии упругого элемента под углом 120°, и телеметрическую системз выход которой подключен к Счетно-решающему блоку {.
Однако такое устройство обеспечивает контроль ЛИШЬ осевых усилий, в то время как фактические нагрузки носят комплексный характер.
Известно также устройство, включающее два датчика, один из которых - датчик веса, блок геометрического суммирования (анализатор), индикатор и сигнализатор, причем блок геометрического суммирования выполнен в виде ПЛОСКОСТИ из проводящего материала, на которую нанесены координатные оси. Оси ЯВЛЯЮТСЯ направляющими для перемещения ИГЛЫ ВДОЛЬ координат, а линия предельных значений представляет собой изогнутый соответствующим образом проводник, изолированНЫЙ от ПЛОСКОСТИ .
Недостатком этого устройства является низкая точность измерения, что связано с наличием в блоке геометрического суммирования скользящего электрического контакта, а также слолшость перехода на другой типоразмер и материал труб, что требует нанесения новой предельной линии, состоящей из проводника и изоляторов.
Целью изобретения является повышение точности и расщирение диапазона измерения.
Это достигается тем, что блок суммирования выполнен в виде преобразователей напряжение-индуктивность и напряжение-сопротивление, одни выходы которых соединены друг с другом, а другие подключены к входам компаратора, параллельно которому на те же входы подключены источник переменного тока и индикатор напряжения, при этом ко входам преобразователей подключен блок уставок, выход которого связан с третьим входом компаратора. В качестве датчиков в устройстве используются датчик веса и датчик крутящего момента.
На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит датчики 1 и 2 соответственно веса инструмента и крутящего момента, сигнализатор 3 и блок суммирования которых выполнен в виде преобразователей 4 и 5 соответственно напряжение-индуктивность и напряжение-сопротивление, одни выходы которых соединены друг с другом, а другие подключены ко входам компаратора 6, параллельно которому на те же входы подключены
источник переменного тока 7 и индикатор 8 напряжения, при этом ко входам преобразователей 4 и 5 подключен блок 9 уставок, выход которого соединен с третьим входом компаратора.
Устройство работает следующим образом.
Сигналы с датчиков 1 и 2, пропорциональные соответственно весу инструмента и вращающему моменту, подают через блок 9 уставок, где опи нормируются согласно типо-размеру и материалу трубы, на преобразователи 4 и 5, напряжение-индуктивность и напряжение-сопротивление, связанные с источником переменного тока 7 в последовательную цепь. Выходное напряжение схемы определяется по формуле:
вых
где / - ток в цепи;
г - активное сопротивление, пропорциональное напряжениям растяжения Ор; X - реактивное сопротивление, пропорциональное удвоенной величине напряжения кручения 2т;
- напряжение, пропорциональное суммарным механическим напряжениям, т. е. реализуется зависимость
а К ар -f 4-
Напряжение измеряют индикатором 8 и подают на вход компаратора 6. На другой его вход поступает сигнал с блока 9 уставок, пропорциональный допустимому напряжению а. При равенстве этих величин компаратор выдает импульс, включающий сигнализатор 3.
Технико-экономический эффект от применения предложенного устройства заключается в
увеличении скорости бурения и сокращения числа аварий.
При работе без прибора бурильщик вынужден снижать нагрузку на долото, чтобы не перегрузить трубы. В случае перегрузки нередки аварии. Значение величины а позволяет увеличить нагрузку до предельной величины и даже работать в зоне пластичных деформаций.
Формула изобретения
1.Устройство контроля напряжений в бурильной колонне, содержащее два датчика, подключенные ко входам блока суммирования, на выходе которого установлен сигнализатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерения, блок суммирования выполнен в виде цреобразователей напряжение-индуктивность и напряжение-сопротивление, одни выходы которых соединены друг с другом, а другие подключены ко входам компаратора, параллельно которому на те же входы подключены источник переменного тока и индикатор напряжения, при этом ко входам преобразователей подключен блок уставок, выход которого соединен с третьим входом компаратора.
2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве датчиков используются
датчики веса и крутящего момента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1.Авторское свидетельство СССР №470587, кл. Е 21В 19/08, 1970.
2.Патент США 3226977, кл. 73-99, опублик. 1966.
