Способ измерения веса бурового инструмента и устройство для его осуществления Советский патент 1978 года по МПК E21B44/00 E21B19/84 

1

Изобретение относится в нефтедобывающей промышленности, в частности к способам и устройствам для измерения веса бурового инструмента с помощью наземных приборов, и может быть использовано для измерения веса груза, усилия растяжения, динамического усилия в различных грузоподъемных установках, содержащих.стальные канаты.

Известен способ измерения веса бурового инструмента по усилиям, передаваешм кронблоком на подкронблочные балки, когда силоизмерительные датчики устанавливают под основание кронблока со свободной посадкой последнего на силоизмерительные элементы flj .

Применение контактного силоизмерительнрго преобразователя снижает надежность всего устройства для измерения веса бурового инструмента. Натяжения неподвижной и ходовой струн талевой системы включаются в общую нагрузку, действующую на датчики, что приводит к увеличению ошибки измерения.

амена силоизмерительных элементов при выходе их из строя - процесс срав нительно сложный.

Известен также способ измерения веса бурового инструмента путем измерения усилий, возникающих в талевой системе 2J .

Однако незначительная точность и искажение картины динамических процессов при спуско-подъемных операциях делают этот способ недостаточно эффективным при глубоком бурении.

Способ осуществляется устройством для измерения веса бурового инструмента, включающим чувствительные элементы, промежуточный преобразователь и регистрирующее устройство.

Цель изобретения - повысить точность измерения.

Это достигается тем, что величину усилия .определяют по интегралу разности мгновенных скоростей перемещения сечений ходовой ветви талевого каната, а вес бурового инструмента определяют по следующей зависимости:

P KftVi-V)cl.t

где ,Р - вес бурового инструмента; .К - коэффициент пропорциональности;

V, и Vj - скорости перемещения сечений ходовой ветви талевой системы. Данный способ осуществляется уст ройством для измерения веса буровог инструмента, в котором чувствительн элементы выполнены в виде датчиков скоростей перемещений сечений ходов ветви талевой системы и подключены регистратору через последовательно соединенные блок выделения разностного сигнала, интегратор и промежуточный преобразователь. На чертеже показано устройство д осуществления способа, измерения вес бурового инструмента. Устройство содержит датчики 1 и скоростей перемещений сечений ходов ветви 3 талевой системы 4, несущей буровой инструмент 5. Выходы датчиков подключены к блоку 6 выделения , разностного сигнала, выход которого через интегратор 7 подсоединен к пр межуточному преобразователю 8. Преобразованный сигнал поступает на ре гистрирующее устройство 9. В установившемся режиме гтодъема (спуска) вес бурового инструмента 5 пропорционален усилию в ходовой вет 3 талевой системы 4 , (i) где Р - вес оурового инструмента; К - число рабочих струн талево системы; F - усилие Б ходовой ветви тал вой системы. Усилие, возникающее в ходовой ве ви 3 талевой системы 4 при движении рассчитывается по формуле F С (X,- 2), (2) где С - жесткость ходовой ветвй 3 талевой системы 4; Х,,Х2- линейные перемещения сечен ходовой ветви 3. Продифференцируем выражение (.2) df - f cUi% dt at / Анализируя правую часть выражени (3) ,видно,что V,; .|ii. V2. -характеризуют изменения,мгновенных ск ростей перемещения сечений ходовой ветви, следовательно l|-(v,-v,) Проинтегрируем выражение (4) , ,-V,)dt (5) Подставим выражение (5) в уравне -N-C|(V,-V)dt 16) Так как для конкретного случая жестость ходовой ветви талевой системы гютоянна, ° Y -NC где - коэффяциенг пропорциональности Тогда вес бурового инструмента можо определять по алгорит лу Р (V,-V)dt Скорости V. и Vi перемещения сечений ходовой ветэи 3 талевого каната 5 измеряются датчиками 1 и 2. Разность (Vj-Vj) выделяется блоком б, выходной сигнал которого интегрируется и через промежуточный преобрагзователь 8 гюдается на регистрирующее устройство 9. Осуществление предлаг аемого способа позволяет непосрелственно, без специальных дифференцирующих звеньев, получать производную усилия в ходовой ветви талевой систе,.1ы, которая используется в системах демпфирования упругих колебаний cpeдcтвa и электропривода, а Также позволяет измерять с достаточной точностью ДИНс1МНческое усилие в ходовой ветви таленой системы что необходимо при анализе аварийных ситуаций с буровым инструментом и определении полной фактической работы талевого каната. Г реимущества1 ш предлагаемого устройства для измерения веса бурово1о инструмента по сравнению с известными являются: более высокая точность измерения по сравнению с контролем на. неподвижном конце каната (нет зоны нечувствительности); надежная связь датчиков со вторичными приборами, поскольку не требуется гибкая связь, что необходимо при установке датчика на крюке; простота и высокая наде.жность первичных преобразователей по сравнению с тензометрическими и магнитоупругими датчиками; простота в изготовлении и тарировки первичных /ipeобразователей; простота тарировки непосредственно на буровой всего устройства для измерения веса, заключающаяся в установлении необходимого коэффициента пропорциональности при подъеме крюка с точно известным весом с пола буровой. Высокие технико-экономические показатели от внедрения предла1-аемого способа и устройства для его осуществления прогнозируются для условий бурения с алмазными долотами. Формула изобретения 1. Способ измерения веса бурового инструмента путем измерения усилий, возникающих в талевой системе, о т личающийся тем, цел{,ю повышения точности измерения, величину усилия определяют по кнтегр&.гу ра ности мгновенных скоростей перемещения сечений ходовой аетаи талегчого каната.

а вес bypoBoio инструмента определяют по следующей зависимости;

(V,V2)dt,

Р - вес бурового инструмента;

где

к - коэффициент г ропорциональности;

V,HVi скорости перемещения сечений ходовой ветви талевой системы.

2. Устройство для осуществления способа по П.1, включающее чувствительные элементы, промежуточный преобразователь и регистрирующее устройство, отличающееся тем,

что чувствительные элементы выполнены в виде датчиков скоростей перемещений сечений ходовой ветви талевой системы и подключены к регистратору через последовательно соединенные блок выделения разностного сигнала, интегратор и промежуточный преобразователь.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1 . Авторское свидетельство СССР 163983, кл. Е 21 В 19/08, 196.

2. Мелик-Шахназаров A.M. и Гробштейн А.С. Приборы для контроля веса бурового инструмента. М., Недра, 1971, с.5-88,