Забойное устройство для измерения осевой нагрузки Советский патент 1978 года по МПК E21B44/00 E21B45/00 

1

Изобретение относится к буровой технике и касается устройств для измерения осевой иагрузки и а долото.

Известно устройство для измерения осевой нагрузки иа долото, содержащее переводник, который в средней части имеет уменьшенный диаметр, и преобразователь механической деформации в электрический сигнал, расположенный во внутреннем проходном сечении указанного иереводиика и установленный между двумя опорными кольцами 11.

Недостаток известного устройства заключается в том, что погрешность нолучаемой информации остается весьма значительной из-за того, что ые учитывается влияние гидродинамического давления промывочной жидкости на измерительную часть переводиика.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для измерения осевой нагрузки, которое содерлсит встроенный в колонну труб упругий элемент, датчики перемеш,ения, расположеииые на указанном элемеите, электронный блок, состоящий из генератора питающего напряжения, блока согласования, усилителя, и регистрирующий ирибор. При проведении измерения напряжения сигнал с генератора через блок согласования поступает на датчик перемещения, выходной сигнал которого, пропордиоиальный величине полной деформации унругого элемеита, поступает через усплитель на регистрирующий прибор.

Недостатком известного устройства является невысокая точность излшрення, так как величина снгнала, снимаемого с выхода датчика перемещений, не пропорциональна истинио-му значению осевой нагрузкн ввиду того, что уиругии элемент, на котором расположен указанный датчик, испытывает кролш сжатия и деформацию растяжешш. Последняя обусловлена наличием разности давлепи) промывочной жидкости визтри бур11.1ьнаи колонны и в затрубиом нростраастве.

Целью изобретення является повышение точностн измерения осевой нагрузки.

Это достигается тем, что устройство снабжено дополнительным усилителем, с)мматором н дифференциальным датчиком .давления, нричем выходы датчиков неремещения и дифференциального давления подключены через соответствующие усилители и сумматор к регистрирующему прибору, при этом чувствительный элемент дифференциального датчика давления расноложеи в упругом элемеите между внутритрубной и затрубной полостями.

На фпг. 1 изображена конструктивная схема описываемого устройства; на фиг. 2 - его блок-схема.

Забойное устройство для измерения осевой нагрузки состоит из упругого элемента 1, су

жепиого Б средней части, датчиков перемещения 2, расположенных на боковой поверхности упругого элемента 1, дифференциального датчика давления 3, чувствительный элемент 4 которого расположен меледу внутритрубной полостью А и затрубной полостью Б, заиднтnoio стакана 5, кол1непсатора давления 6, выиолнепного, например, в виде сильфона, и контейнера 7 с расположенным в нем электронным блоком, встроенным во внутреннем проходном сечепнн колоппы бурильных труб. Электронный блок включает генератор 8 питающего напряжения, блок согласования 9, контакт 10, подключенные ко входам датчиков перемсщеипя 2 и диффереициального датчика давления 3, сумматор 11, входы которого через уснлнтелн 12 н i3 подключепы к указанным дагчлкам, а выход - к регистрирующему нрпбору 14.

ilpji наличии канала связи забой-устье информация о величине осевой нагрузки может быть нередааа па поверхпость, в случае использования автономных глубпнных приборов - зарегистрпрована в скважнниом нрнборе.

Устройство для нзмерения осевой нагрузки работает следующим образом.

ilpn проведении измерения замыкается контакт 10, и выход генератора 8 через блок согласования 9 нодключается к датчикам 2 и 3. При налнчии линейной деформации упругого элемеггга па выходе датчика 2 появляется электрический сигнал, пропорциональный величиие указаппой деформации, который через усилитель 12 поступает на один из входов сумматора И. Одновременно нри наличии перепада давления в зоне упругого элемента сигнал с выхода датчнка 3 ноступает через усилитель 13 на второй вход сумматора И, в котором осуществляется с}ммнрование сигналов, снимаемых с обонх датчиков.

В общем случае велнчина сигнала на выходе сумматора будет равна С С ± С, где Ci - сигнал, величина которого пропорциональна перепаду давления в зоне упругого элемента и имеюнгая постоянный знак;

Cg - сигнал, величииа которого нропорциональна линейной деформации упругого элемента, нричем в случае сжатия имеет знак +, а в случае растяжения знак -.

Из нриведенного равенства видно, что величииа сигнала С на выходе сумматора всегда будет нропорциональна истинной осевой нагрузке, которую испытывает долото в нроцессе бурения скважины. С выхода сумматора результирующий сигнал, пропорциональпый величине осевой нагрузки, поступает на регистрирующий прибор 14.

Точное измерение осевой нагрузки позволяет поддерживать в процессе проводки скважины ее оптимальную величину, что приводит к уменьшению степени износа долота и к увеличению механической скорости бурения.

Формула изобретения

Забойное устройство для измерения осевой нагрузки, содерлшщее встроенный в колонну труб упругий элемент, на котором расноложепы датчики перемещения, соединенные по входу через блок согласования с генератором питающего напряжения, а по выходу через усилитель- с регистрирующим нрнбором, отлн чающееся тем, что, с целью повышения

точности измерения, оно снабжено дополнительным усилителем, сумматором и дифференциальным датчиком давления, нричем выходы датчиков неремещения и дифференциального давления подключепы через соответствующие

усилнтели и сумматор к регистрирующему нрибору, при этом чувствительный элемент дифференциального датчика давления расположен в унругом элементе между внутритрубной н затрубной нолостями.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе 1. Грачев Ю. В. и Варламов В. П. Автоматический контроль в скважинах при бурении и эксплуатации. М., «Недра, 1968, с. 108-109.

2. Грачев Ю. В. и Варламов В. П. Автоматический контроль в скважинах при буренни и эксплуатации. М., «Недра, 1968, с. ПО-113.