Агрегат для проведения направленных скважин сложных траекторий с программным управлением движением рабочего органа Советский патент 1978 года по МПК E21B7/08 

(54) АГРЕГАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИН СЛОЖНЫХ ТРАЕКТОРИЙ С ПРОГРАММНЬМ УПРАВЛЕНИЕМ ДВИЖЕНИЕМ РАБОЧЕГО ОРГАНА механизма подачи 8, программного задающего блока 9 .З), блока 10 автоматического регулирования {см фиг.4) и индикаторного блока 11гт аектории -скважины (см.. Механизм 2 принудительного управления состоит из ориентированных в плоскостях падения и простирания пласта четырех отклонителей 12 (см. фиг. 4), шарнирно соединенных со штоками-поршнями 13 силовых пневкфэдилиндров 14. Клапанный распределитель 3 сжато-г го воздуха выполнен из четьфех клапа нов, CQCTOHtqax из цилиндров. 15 (см. фиг.2), внутри которых находятсясер дечники 16/ воздухоподающие кана;в 17, пружины 18 и управляющие клапанами электромагниты 19. Воздухоподаю щие каналы трубками 20 соединены с силовыми пневмоцилиндрами механизма принудительного управления. Корпус распределителя с помощью шарнира Гука 21 соединен с буровым ставом 5 и уплотнен с ним уплотнителем 22. На шарнире Гука установлены потенцио метры 23-25. Обмотки электромагнитов и потенциометры соединены проводами 26 с кабелем 7. Программный задающий блок 9 (см. фиг.З) выполнен из блока плоскости падения и блока плоскости простирания пласта, которые состоят из токоизмерительных приборов 27 и 28 и регулировочных потенциометров 29 и 30, с помощью которых задается необходимое напряжение, и датчика длины сква жины. Датчик длины скважины состоит из резьбового вала 31, кинематически соединенного с помощью шестерни с зубчатой рейкой механизма подачи, и храповой мyфtы 32, исключающей вращение вала в обратную сторону при спуске шпинделя. На резьбовом валу установлена гайка-ползун 33, которая при вращении вала передвигается по направляющим 34. На гайке-ползуне закреплены скользящие контакты 35, Снимающие напряжение с программного задающего блока и по кабелю 36 подающие его на зажимы Е и I) (см.фиг.4) электрического моста. Блок 10 автоматического регулирования (см.фиг.4) состоит из электр1 г ческого моста 37, собранного из сопротивлений, и механизма 38 управления клапанным распределителем сжатого воздуха. На зажимы моста А и Б подается напряжение питания. В цепь моста включен согласующий потенциометр 25, установленный на шарнире пневмобура, а на зажимы Е и D подается напряжение с программного блока моделирующее траекторию скважины. Механизм управления клапанным распределителем выполнен из цилиндрического постоянного магнита 39, внутри которого расположен сердечник 40 с электромагнитной катушкой 41. Обмот-|0ка катушки сердечника подключена к зажимам В и Г цепи управления моста Сердечник может перемещаться вдоль своей оси при возбуждении катушки электромагнита. На корпусе постоянного магнита закреплены контакты 42 цепи управления электромагнитами клапанного распределителя сжатого воздуха. Координатная система 4 траектории скважины состоит из шарниров Гука 43 (см.фиг.5) с уплотнителями 44, установленными через равные интервалы на трубчатом невращающемся буровом ставе.5. На взаимно перпендикулярных осях шарниров, ориентированных в плоскостях падения и простирания пласта, установлены потенциометры 45 и 46. Корпусы потенциометров жестко закреплены на буровом ставе, а их подвижные контакты установлены на крестовинах шарнира Гука. Потенциометры проводами 47 соединены с кабелем 7. Индикаторный блок 11 траектории скважины (см.фиг.6) выполнен из|блока 48 плоскости падения плас-га и блока 49 плоскости простирания пласта, состошцих из токоизмёрительных приборов 50 и 51, которые с помощью кабеля 7 соединены с потенциометрами 45 и 46 соответственно. Потенциометры настраиваются так, чтобы при прямолинейном положении бурового става , токоизмерительные приборы показывали, нулевые отметки. Агрегат работает следующим образом. С помощью регулировочных потенцио метров 29 и 30 программного задающего блока на токоизмерительные прибрры 27 и 28 подается напряжение, моделирующее траекторию скважнны на всю ее длину. Буровая машина ориентируется в основном направлении, и производится бурение скважины. Напряжение смоделированное на токоизмёрительных приборах программного блока, снимается скользящими контактами 35 датчика длины скважины и передается на зажи- мы Е иD электрического моста. На зажимах В и Г вырабатывается напряжение рассогласования, которое поступает на катушку 41 механизма управления клапанным распределителем. В результате на катушке образуется электромагнитное поле, которое, взаимодействуя с магнитным полем постоянного магнита 39, перемещает сердэчник 40 вдоль оси магнита, что вызывает замыкание нормально разомкнутых контактов 42 цепи управления электромагнитами 19 клапанного распределителя сжатого воздуха и срабатывание одного из клапанов распределителя, который пропускает сжатый воздух по трубке 20 в силовой пневмоцилиндр 14 механизма принудительного управления, что приводит к выдвижению поршня-штока 13 и отклонителя 12 и изменению направления движения пневмобура. В результате между осью головного участка бурового става и осью пневмобура образуется угол согласования, а подвижный контакт согласующего потен циометра 25 пневмобура, включенного в цепь моста,передвигается по неподвижной части потенциометра и уменьшает величину сигнала рассогласовани В момент, когда потенциометр согласует электрический мост и в цепи управления на зажимах В и Г напряже- ние рассогласования равно нулю, сердечник 40 механизма управления клапанным распределителем возвращается в исходное положение, размыкаются контакты 42 цепи управления, закрывается клапан распределителя сжатого воздуха, отклонитель 12 механизма принудительного управления возвращается в исходное положение, и пневмобур проводит скважину в заданном направлении. Если згшающее напряжениеУ дд, равно нулю, то потенциометр/ 25 согласует электрический мост в том случае, когда между осью пневмобура и осью головного участка бурово го става образуется прямая линия. В этом случае проводится прямолинейная траектория скважины. Расположение траектории скважины в пространстве .контролируется с помощью координатной системы и индикаторного блока траектории скважины. При проведении скважины буровой став из-за шарниров 43 занимает положение соответствующее траектории скважины, Если траектория скважины криволинейна, то буровой став составляет ломаную линию относительно шарниров, и потенциометры 45 и 46 координатной системы отклоняются от нулевого поло жения, а токоизмёрительные приборы 50 и 51 индикаторного блока показыBcUOT величины отклонений, соответст0бвующие углам отклонений участков бурового става относительно шарниров. По показаниям токоизмерительных приборов индикаторного устройства контролируют расположение траектории сквгикины в плоскостях падения и простирания пласта. Например при данных показаниях токоизмерительных приборов (см.фиг.ба) проекция траектории скважины в плоскости простирания пласта имеет вид, приведенный на фиг. бб. Формула изобретения Агрегат для проведения направленных сквгикин сложных траекторий с програлолнам управлением движением рабочего органа, содержащий пневмобур, трубчатый невращающийся буровой став, механизмы поДачи пневмобура и принудительного управления, клапанный распределитель сжатого воздуха, координатную систему, регулировочные потенциометры, из1 ерительный и индикаторный блоки траектории скважины, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности проведения скважин и контроля располож ния сложных траекторий в пространстве, он снабжен программном задакхцим блоком, СОС1ОЯЩИМ из резьбового ваг ла, связанного посредством храповой муфты и шестерни с механизмом подачи пневмобура, направлякхцих и ползуна с закрепленными на нем скользящими кoнтaктa 4и, которые взаимодействуют с регулировочными потенциометрами. Источники информации, принятые ви внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССВ 451845, кл. Е 21 С 9/00, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР 484298, кл. Ё 21 В 7/08, 1974.

гв

га

№

к

Фм.г умш -.У-: Ш - -- VffjU y .-VT- V--,

f,

Ча