Устройство подачи долота Советский патент 1980 года по МПК E21B19/08 E21B44/02 

Изобретение относится к технике регулирования режима бурения скважин, а именно к средствам регулирования нагрузки на додото, которыми оснащены современные буровые установки. Известно устройство подачи долота, представляющее собой приставку к тормозному ры чагу лебедки, обеспечивающую автоматическое поддержание заданной осевой нагрузки на долото, и выполненное в виде пневмоцилиндра, IUTOK поршня которого связан с рукояткой тормоза лебедки 1 . Недостатком этого устройства является то, что система стабилизации веса относится к нелинейным дискретным системам регулировки и поэтому она не может обеспечить оптимальный режим подачи долота. Известно устройство подачи долота, содержащее датчик веса бурового инструмента, задатчик,регулятор,клапан подачи воздуха,проточну камеру пневмоцилиндра с поршнем, связанным со штоком, и лебедку с тормозом (2). Недостатком такого устройства является структурная нелинейность системы регулирования, пр1тодяшая к неравномерности подачи бурового инструмента Щ)и разбуривании с чередующейся твердостью горных пород. Такая конструкция не обеспечивает требуемую точность Стабилизации осевой нагрузки на долото за счет ее пульсации. Цель изобретения - стабилизация щюцесса подачи и уменьшение пульсация осевой нагрузки на долото. Цель достигается за счет того, что устройство снабжено датчиком давления с щ)еобразо вателем и дополнительным регулятором, причем выход первого регулятора через преобразователь и выход датчика давления соединены со входами дополнительного регулятора, выход которого связан с клапаном подачи воздуха, а вход датчика давления соединен с проточной камерой пневмоцилиндра, снабженной дросселем, сброса в атмосферу. На чертеже изображена схема предложенного устройства Подачи долота. Устройство содержит датчик веса бурового инструмента 1, установленного на неподвижном конце 2 талевого каната, перемешаюпдайся тялгвый блок 3, ходовой конец 4, наматывае1 |ый йа барабан лебедки 5, оснащенной тормозом с рукояткой 6, сочлененной со штоком 7, который передается давление от поршня 8, расположенного в рабочей йолости 9 шевмоцилиндра 10.

Выход датчика бурового инструмента 1 и выход задатчика 11 соединены со входом первого регулятора 12.

Выход первого регулятора 12 через преобразователь 13 и выход датчика давления 14 соединены со входами второго регулятора 1.5, воздействующего на регулируюидай клапан 16 подачи воздуха в проточную камеру 17 пневмодилиндра 10, сообщающуюся сдатчиком давпения 14, а через дроссель сброса 18 - с атмосферой, Устройство работает следующим образом.

Задатчиком П устанавливается требуемое значение веса бурового шструмента, характеризующее необходимую нагрузку на дрлото.

Текущее значение веса бурового HHCTpyivieHTa отслеживаемое датчиком веса бурового инструмеета 1, например, с электрическим выходным сигналом в диапазоне 2-4 кГц, сравнивается первым регулятором 12, формирующим требуемьш закон изменения управляющего воздействия.

Сформированное управляющее воздействяе преобразуется в нормированный шевматический сипгал, который совместно с выходным сигнало датчика давления 14 подается на входы второго (регулятора 15, воздействующего иа регул;иру10щий клапан 16.

В зависимости от знака рассогласован;М релугирующий клапан 16 приоткрьшается ипи прикрывается, что, с свою очередь, вызьп5ает увеличение или снижение давления сжатого воздуха в проточной камере 17, сообщаемой с рабочей полостью 9 пневмощишндра 10.

I

Это приводит к перемеще1шю щтока 7 совместно с рукояткой тормоза 6 барабана лебеддс

5...

При уменьшении силы, приложе1шой к тормозу с рукояткой 6, происходит расторм:ам31вание барабана лебедки, что в конечном итоге увеличивает нагрузку на долото.

При увеличении силы, приложенной к т(зрмозу с рукояткой 6, происходит. уменъшен ш

нагрузки на долото.

Давление в проточной камере 17 отслеживается датчиком давле1шя J4, избыток давления в протошой камере 17, сообщаемой с рабочей полостью 9 пневмоцилиндра 10, сбрасывается в атмосферу через дроссель 18, что позволило создать обратную связь между поточной камерой пнев модилиндра (благодаря выполнению камеры проточной) и регулятором.

Таким образом, предлагаемое конструктивное выполнение устройства позволяет осуществить непрерывное отслеживание регулируемой величины, обеспечивает высокие качества регулирова}шя осевой нагрузки на долото и исключает пульсацию и неравномерность подачи долота.

По сравнению с ручной подачей внедрение данного устройства позволит увеличить проходку на долото на 8-46%, а мехшмческую скорость буре1шя на 7-16%.

Прогнозируемая зкономия в долотах будет составлять от 29-50%.

Ориентировощ ый экономический эффект на один комплект составит 2,7 тыс.руб. в год.

Формула изобретения

Устройство подачи долота, содержащее датчик веса бурового инструмента, задатчик, регулятор, клапан подачи воздуха, проточную камеру пневмоцилиндра с порщнем, связанным со щтоком, и лебедку с тормозом, отличающееся тем, что, с целью стабилизации процесса подачи и уменьщения пульсации осевой нагрузки на долото, оно снабжено датчиком давления с преобразователем и дополнительным регулятором, причем выход первого регулятора через преобразователь и выход датчика давления соединены со входами дополнительного регулятора, выход которого связан с клапаном подачи воздуха, а вход датчика давления соединен с проточной камерой пневмоцилиндра, снабженной дросселем сброса в атмосферу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Вольгемут Э. А. и др. Устройство подачи долота для бурения нефтяных и газовых скважин. М., Недра, 1969, с. 117-120.

2.Патент США Г 2842339, кл. 254-173, опублик. 1968 (прототип).

J