Устройство для измерения условного износа породоразрушающего инструмента Советский патент 1978 года по МПК E21B13/00 E21B45/00 

Изобретение огносится к устройствам автоматики и и.нформационио-измерительной техники и иможет применяться в нефтяиой и газовой промышленности для измерения у-словиого изиоса вооружения породоразруша.ющего инструмента при бурении нефтяных и газовых скважин. Известно устройство -для определения состоялия породор.азрушающего инструмента косвенным методом по хар-актеру пере1меще«ия бурильной колонны 1. Наиболее близким техническим решением по сущности и достигаемому эффекту является- устройство для измерения условного износа породоразрушающего инструмента, соде-ржащее преобразователь времени бурения, -преобразователь приращения проходки, преобразователь осевой нагрузки, запоминающие узлы, устройство (блок) управления, делительное устройство (блок) и индикатор. Известное устройство реализует а лгоритм у ДГ/АЯ (1), где Еу - условный износ долота; ДЯ -приращение подачи; ДГ -интервал времени, в течение -которого достигается приращение подачи ДЯ. Приращение подачи в -аКом устойстве для конкретного режима, бурения выбирается постоянным 2. Однако издменение подачи бурильного инструмента во времени лри подаче с тормоза лебедки носит дискретный хара-ктер, в связи чем при измерении условного износа у с постоянным щагом квантования подачи Яиз.м const имеется систематическая погрещность его измерения-. Целью изобретения является уменьщение погрешности измерения услов.ного износа от дискретизации путем определения моме-нта пз:мерения. Это достигается тем, что предлагаемое устройство снабжено формирователем импульсов и делителем частоты, при этом выход преобразователя осевой нагрузки подключен к одному из входов блока управления через последовательно соединенные формирователь имлульсов и делитель частоты. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на. фиг. 2 - примеры графиков изменения во времени подачи бурового инструмента и осевой нагрузки на долото. Из графиков на фиг. 2 видно, что подачу инструмента производят циклически. При этом длительность цикла непостоянна и складывается из перемещения на величину Дй; за время очередной подачи б/,; и перемещения 8lii за. время Д/г свободной разгрузки бурового и.нструмента, которое вызвано деформацией талевого каната при изменении осевой нагрузки на величину Д/;. При таком характере перемещения бурового инструмента истинное значение условиого износа равно

D (Д, : 3.)

ил

2 (ДЛ; + SA;)

где /г - количество циклов подач бурового

инструМента.

Максимальная ногрешноеть иЗМерения условного износа получается при совпадении окончания шага 1квантовапия подачи с окончанием очередной подачи бурового инетрумента, т. е. когда

i (1Ц + Щ - - АЯ - 8/г,. (3) 1 -I

Пр.и этом измеренное значение приращениявремени Г„ам равно

изм i ( -f Щ - : ДГ - А/„, (4)

а измеренное значение условного износа -- АГ «™ ДЯ„зм ДЯ- 5Л„

Учитывая (1) п (4), получаем выражения для оценки абсолютной

Д ДГоЛ„ - ДЯЛ/„ g. ДЯ-0/2,, ДЯ ДЯ(ДЯ -о/г„)

относительной у

S. . 100% :гг

у оЛ„

|-100 о (7)

ДЯ-ай„ , , / 1 - о/г„ Д / (

ДЯ

погрещноетей измерения условного износа иородоразрущающего инструмента.

Из выр ажения (6) следует, что уменьшения относительной погрешности измерения можно достичь путем увеличения шага квантовани-я подачи. При этом уменьщается чаС.тота получения отече.тов.

Однако миннмальное значение погрещности измерения условного износа без уменьн ения частоты получения отсчетов получить при условии Я„зм А//, т. е. при измерении рассматриваемого параметра в моменты очередных подач 6ypOiBoro инструмента.

Устройство содержит преобразователь времени бурения 1, преобразователь 2 приращения проходки, преобразователь осевой нагрузки 3, формирователь имиульсов 4, делитель частоты 5, блок управления 6, запоминающие узлы 7, 8, 9, делительный блок 10 и индикатор И.

Преобразователь бурения 1 подсоединен к входу запоминающего уела 7. Преобразователь 2 приращения проходки установлен на (вышже бур01вой установки.

Прнвод преобразователя 2 осуществляется с помощью, шкива., через который переброшен тросик, прикрепленный одним концом к вертлюгу, а другим - к противовесу (на чертеже

не показаны). Выход преобразователя 2 подсоединен к входу запоминающего узла 8.

Преобразователь осевой нагрузки 3 устанавливается на неподвижнОМ конце талевого каната (на чертеже не показан) и через формирователь импульсов 4, делитель частоты 5 и блок управления б подсоединен к запоминающим узлам 7 и 8. Выходы запоминающиХ узлов 7 и 8 связаны с входами делительного блока 10. Выход делительного блока 10 присоединен к запоминающему узлу 9, один выход которого обратной связью соединен с блоком управления 6, а. другой - с индикатором ill.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии выходы запоминающих узлов 7 и 8 закрыты. От преобразователя времени бурения il поступает сигнал на вход запоминающего узла 7. Одновременно от преобразователя 2 приращения проходки

подается сигнал на -вход заиомпнающего узла 8. При очередной подаче бурильного инструмента от преобразователя осевой нагрузки 3 через формирователь импульсов 4 на вход делителя частоты 5 поступает имлульс.

Через число импульсов, соответствующее уетановке величины щага дискретизации и определяемое коэффициентом деления делителя частоты, в устройство управления подается сигнал, отпирающий запоми«ающие узлы 7 и 8. С выходов последних поступают сигналы, пропорциональные текущим значения.м ДГ„зм и ДЯ„зм на делительный блок 10, где осуществляется операция деления согласно выражбНия (2). Результат

деления регистрируется запоминающим узЛОМ 9 и отображается индикаторОМ 11. СЗдиовременно с осуществлением операции деления происходит накопление сигна.ло1В для слеДующего из1мерения. После поступления

очереднОГО импульса с выхода делителя частоты получеНный результат предыдущего измерения с по.мощью устройства управления снимается и осуществляется очередной цикл измерения.

Использование уетройства с описанной правляющей цепочкой позволяст уменьщить погрешность измерения условноГО износа иородоразрущающего инструмента по сравнению с известными устройствами, что дает

возможность получить более достоверную информа.цию о состоянии породоразрущающего инструмента при бурении скважины.

Формула изобретения

Устройство ДЛЯ измерения условного износа породоразрушающего инструмента, содержащее преобразователь времени бурения, преобразователь приращения проходки, преобразователь осевой Нагрузки, запОМинаю