Устройство подачи бурового инструмента Советский патент 1978 года по МПК E21B44/02 

I

Изобретение может быть использо но в нефтяной промышленности для регулирования веса бурового инструмента на крюке буровой установки путем использования тормозной системы лебедки.

Известно устройство подачи долота, представляющее собой приставку к тормозному рычагу лебедки, автоматически поддерживающее заданную осевую нагрузку на долото l. Натяжение неподвижного конца каната измеряется гидрав 1Ическим датчиком и передается на электроконтактный манометр. При уменьшении нагрузки на долото ниже заданной контакты манометра замыкаются, в результате чего включается генератор импульсов. На пневмовентиль через равные промежутки времени подаются сигналы регулируемой продолжительности. Этот вентиль срабатывает, происходи- периодическое растормаживание лебедки и подача инструмента импульсами. По достижении заданной нагрузки контакты манометра размыкаются и импульсная подача инструмента прекращается Однако известное устройство обладает недостаточной точностью регулирования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устойство подачи бурового инструмента содержащее барабан лебедки с тормозной системой, включающей тормозные кивы, тормозные ленты и колодки, регулятор, преобразователь веса и блок обратной связи по скорости барабана ебедки, в котором посредством исполнительного механизма изменяют усилие на тормозной рукоятке лебедки, восстанавливая заданное значение веса на . крюке. Разностная величина между выходной величиной преобразователя веса и уставкой подается на пневмодйигатель, вал которого связан передачей с тормозным шкивом. Третий подпружиненный выходной вал посредством рычага связан с рукояткой тормоза лебедки t2j .

Недостатком такого устройства является неравномерность подачи бурового инструмента при разбуривании твердых пород, узкий диапазон и недостаточная устойчивость регулирования.

Цель изобретения - расширение динамического диапазона и улучшение качестве регулирования путем плавного изменения коэффициента трения колодок по тормозному шкиву в функции управляющей величины.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено вибраторами механических колебаний, преобразователем управляющей величины в частотный сигнал и волноводами, расположен- 5 ными перпендикулярно Плоскости вращения тормозных шкивов барабана лебедки, причем тормозные ленты посредством волноводов шарнирио связаны с вибраторами механических колебаний, а входы Ю вибраторов механических колебаний через преобразователь управляющей величины в частотный сигнёш соединены с выходом регулятора.

На фиг. 1 изобраикено предлагаемое ig устройство; на фиг.2 - вид А на фиг.1. - Устройство состоит из барабана I лебедки с тормозными шкиваАШ 2, схваченными тормозной лентой 3, снабженной колодками 4. Тормозная лента с колодка д ми на участке охвата тормозных шкивов посредством волноводов 5, 6,расположенных перпендикулярно относительно плоскости вращения шкивов, подвижно сочленяются с источниками механических колегбаний - вибраторают 7, жестко закрепленными относительно барабана лебедки, например, на раме 8 барабана лебедки (на чертеже показана пунктиром), Подвижное сочленение волноводов 5, 6 с тормозной лентой 3 и вибраторами 7 дос тигается за счет шарнирных связей 9,10, что обеспечивает подвижность тормозной ленты.

Входы вибраторов через преобразователь И управляющей 8еШ|ЧйНы в частот-i5 ный сигнал соединены с выходом регулятора 12, на вход которого подаются сигналы с блока 13 обратной .связи по скорости вращения барабана лебедки, преобразователя 14 веса, преобразующего 40 натяжениеТалевого каната 7 в ин- формационный сигнал, уставки веса.Тормозная лента 3 сочленена с рукояткой 15, снабженной грузом 16.

Устройство работает следующим обра-45 зом.

По входным сигналам с блока 13 обратной связи по скорости вращения барабана 1, преобразователя 14 и уставки веса регулятор 12 отрабатывает управляющий сигнсш, который преобразователем. 11 преобразуется в частотный сигнал с последующим его преобразованием вибраторами 7 в 1механические колеб ния. Механические колебан 1я через волноводы 5, 6 перемещают на участке Sf тормозную ленту 3 с колодками 4 с вектором скорости, перпё 5дикулярным направлению вращения тормозных шкивов 2. При этом вектор силы сопротивления в случае торможения барабана лебедки 60 постоянной силой Q груза 16 и уравновешенной силой натяжения ходового конца талевого каната Т наклоняется на угол 6 к плоскости вращения тормозных шкивов 2, причем 65

«

igS

rneVf - окружная скорость тормозного шкива;.

эффективная скорость поперечного перемещения тормозных колодок,

Причем векторы скоростей V и лГ перпендикулярны друг другу. Средняя сила трения для одной колодки t определяется пЕюизведением средней прижимающей силы F на коэффициент трения i , т.е. t.P f , а при наипичии перем&цеакйt -K-SitnS,

Из приведенных выражений следует, что поперечные перемещения колодок 4 относительно тормозных шкивов 2 уменьшают силы трения и при устаноэившемся режиме, когда тормозной момент трения колодок уравновешивает силу Тj - натяжение ходового конца каната, можно принять условный коэффициент трения

для участка Ф, л г . о. ,ш8,

являющийся функцией управляющего сигнала. На остальном участке фл коэффициент трения остается постоянным. Условный коэффициент трения, а следовательно, и режим подачи бурового инструмента плавно изменяются в широких пределах в функции управляющего сигнала, обрабатываемого регулятором 12.

Шарнирное соединение тормозной ленты 3 с волноводами 5, 6 не нарушает работы тормозной системы при спуско- подъе.мных.о.перациях. Применение подобного устройства, работа которого основана на плавнем изменении коэффициента трения тормозных колодок по тормозному шкиву путем их поперечного гармонического перемещения, обеспечивает качественное регулирование подачей бурового инструмента в широких диапазонах механической скорости бурения, Твердости пород и глубин скважин, за счет чего достигаются высокие техникоэкономические показатели долбления.

Формула изобретения

Устройство подачи бурового инструмента, содержащее барабан лебедки с тормозной системой, включающей тормозные шкивы, тормозные ленты и колодки, регулятор, преобразователь веса и блок обратной связи по скорости барабана лебедки, отли чающе е с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона и улучшения качества регулирования путем плавного изменения коэффициента трения колодок по тормозному шкиву 3 функции управляющей величины, оно сйабжено вибраторами механических колебаний, преобразователем управляющей величины в частотный сигнал и. волноводами, расположенными перпендикулярно плоскости вращения тормозных шкиBOB барабана лебедки, причем тормозные ленты посредством волно1}одов шарнйрно связаны с вибраторами механических колебаний, а входы вибраторов механических колебаний через преобразователь управляющей величины в частотный сигнал соединены с выходом регулятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Вольгёмут Э.А. и др. Устройства подачи долота для бурения нефтяных и

газовых скважин. М,, Недра,1969.

2,Патент США 2950086,кл;25-173, 1960.

в ид Л