Устройство для измерения крутящего момента на рабочей штанге Советский патент 1980 года по МПК E21B45/00 

Изобретение стносится к области контроля процессов бурения нефтяных и газовых скважин. Известно устройство для измерения величины крутящего момента на роторе с цепным приводом типа ИМР-2, принцип действия которого основан на измерении натяжения ведущей ветви цепи привода ротора 1 . Недостатками такого устройства является зависимость- показаний от положения силосъемной звездочки и невозможность масштабного измерения момента ротора. Также известно устройство для измерения крутящего момента на рабочей штанге, содержащее силоизмерительные датчики, расположенные на. противоположных боковых сторонах ротора, и соединенные с подроторной рамой,шарнирно связанной с ротором 2. Недостатком такой конструкции является невозможность контроля величи ны крутящего момента при реверсе вра щения привода ротора, так как датчики расположены по обеим и прютивоположным сторонам ротора на плече изме ряемого момента, действующего в одну сторону (по часовой -стрелке). При об ,ратном вращении рабочей штанги (крутящий момент действует против часовой стрелки) датчики не воспринимают нагрузки и, следовательно, не измеряют крутящий момент ротора. Целью изобретения является обеспечение измерения крутящего момента при реверсе вращения привода ротора. Поставленная цель достигается тем, что силоизмерительные датчики установлены на одной линии действия силы реакции ротора, не проходящей через вертикальную ось шарнира. На фиг.1 показано устройство, общий вид; на фиг.2 - то же, вид сверху. Ротор 1 установлен на подроторной раме 2 на спецпрокладках 3 и связан своими боковыми поверхностями 4 с подроторной рамой 2 силоизмерительными датчиками 5 и б,а также шарниром 7. Силоизмерительные датч:ики 5 и 6 установлены на линии действия 8 сил S и Sj . Устройство работает следующим образом. При бурении в процессе вращения ротором рабочей штанги на корпус ротора действуе1° реактивный момент, численно равный величине крутящего момента (Мкр), передаваемого ротором рабочей штанге, Корпус ротора удерживается силоиэмерительными дат чиками и шарниром, сочлененными с подроторной рамой. При этом момент MKpf(прямой ход) гасится.шарниром и датчиком с усилием S- и момент Мкр„ (обратный ход)- шарниром и дат чиком с усилием S . Крутящие моменты при прй.5Ом и обратном ходах будут соответственно Мкр MKpg Sg Н , где S, - сила, действуккдая на датчи при прямом ходе; $2 - сила, действующая на датчи при обратном ходе; Н - силовое плечо датчиков. Таким образом, при измерении крутя1цего момента при прямом вращении рабочей штанги усилие воспринимает один из датчиковр другой в это время не соприкасается с ротором. При изме нении вращения усилие воспринетлает другой датчик, при этсм первый осво бождается.. Причем шарнир может располагаться как со стороны привода . ротора (цепной привод), -так. и с про тивоположной приводу (карданный при вод) . Однако в случаях расположения да чиков , когда их линия действия сил пересекается с осями шарнира, распо лол анными в гори;)онтальной плоскост крутящий момент не будет равен , так как силовое плечо не равно нулю, В случаях же, когда линия действия сил датчиков пересекается с вертикальной осью шарнира, силовое плечо будет равно нулю и измеряемая величина крутящего момента будет равна нулю. Формула изобретения Устройство для измерения крутящего момента на рабочей штанге, содержащее силоизмерительные датчики, расположенные на противоположных боковых сторонах ротора и соединенные с подроторной рамой, шарнирно связанной с ротором, отличаюадеес я тем, что, с целью обеспечения измерения крутящего момента при реверсе вращения привода ротора, силоизмерительные датчики установлены на одной линии действия силы реакции ротора, не проходящей- через вертикальную ось шарнира. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Абдурахманов Г.С. Контроль технологических процессов в бурении. М., Недра, 1974, с.54. 2.Bu Fetin . Tru-Torgue 3ndikator Martin Decker Company, 1928 South Grand Avenue Santa Ana, California, 92705(7H) 5«0-9220.

..:

Ь:-: {

Г

MKp.i

L.