Устройство для преобразования перемещений бурового инструмента Советский патент 1980 года по МПК E21B45/00 

1

Изобретение относится к области бурения скважин при разведке и добыче полезных ископаемых и может быть использовано для измерения проходки, скорости бурения и длины колонны бурильных труб при спуске ее в скважину.

Известны устройства для преобразования перемещений бурового инструмента в электрический измерительный сигнал, который используется для определения различных параметров перемещения бурового инструмента l ,

Наиболее удобными являются преобразователи перемещения бурового инструмента в число-ш шульсйый код,так как информация, представляемая в форме число-импульсного кода, легко обрабатывается типовыми цифровыми уртройствсми -и обладает большой помехоустойчивостью по сравнению с аналоговым сигналсм. Во всех известных устройствах для преобразования перемещений бурового инструмента в число-импульсный код обязательным элементом является квантователь.Так в одном из устройств в качестве квантователя используется кольцо с вырезами, которое жестко крепится к шкиву-кронблока. Кольцо с вырезами

при перемещении бурового инструмента модулирует световой поток, падающий на чувствительный элемент, который преобразует световой поток в.электрический сигнал. В других устройствах KBaHTOBaHiie величины перемещения бурового инструмента осуществляется посредством ферромагнитных зубьев,прикрепленных с помощью немагнитного

10 кольца к шкиву кронблока.

Наиболее близкш по технической сущности к предлагаемому является устройство, в котором квантование величины перемещения бурового инстру 5 мента Ьсуществляется посредством ферромагнитных меток, наносимых непосредственно на поверхность шкива кроыблока 2}.

Недостатки известных устройств

20 связаны с тем, что все эти устройства имеют неизменный шаг квантования. При бурении сквайсины по мере увеличения веса колонны бурильных труб изменяется оснастка талевой системы,что

25 приводит к изменению коэффициента преобразования перемещения бурового инструмента в число-импульсный код. В настоящее время используются оснастки талевой системы типа 6«7,

30 5б, с коэфЛициентами преобраэования соответственно 12,10,8. Пропорционально коэффициенту оснастки изменяется и цена импульса преобразователя перемещения бурового инструмента в число-импульсный код. Непостоянство цены импульса преобразователя приводит или к значительной погрешности измерения, или к не4 Ъбходимости введения сложных пересчетньгх устройств. Кроме того,преобразователь, рассчитанный для определенного типа оснастки, не может быть использован на буровых установках с оснасткой талевой системы другого типа.

Целью изобретения является измерение параметров проходки при различны типах оснастки, повышение точности преобразования перемещений бурового инструмента в число-импульсный код.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом преобразователе перемещений бурового инструмента в число-импульсный код, состоящем из квантователя, чувствительного элемента, включающего генератор, трансформаторные преобразователи с обмоткой возбуждения и измерительные обмотки, в качестве квантователя применен диск с п-рядами отверстий, а чувствительный элемент включает 2п измерительных обмоток, где п - число типов оснасток талевой системы, с которыгли возможна работа устройства.

На фиг.1 представлена конструкция квантователя устройства; на фиг.2 конструкция чувствительного элемента устройства.

Квантователь представляет собой диск из немагнитного электропроводного материала (дюраль, латунь) с равномерно расположенными по окружнос,ти несколькими рядами отверстий. Диск с отверстия1.1К используется для модуляции магнитного потока чувствительного элемента, Для уменьшения влияния вихревых токов, создаваемых в диске крао;Бьг .и магнитными полями, отверстия диска соединены между собой, и краем диска прорезями, которые препятствуют замыканию вихревых тоКОБ вокруг отверстий. Размерил соответствует выбранному месту крепления -диска.

На буровой установке диск крепитс к какому-либо мерному элементу спускподъемкого механизма (к.валу барабан лебедки или к шкиву кронблока).

Для удобства крепления диск выполнен из двух половин.

Чувствитальный элемент-состоит из генератора напряжения высокой частот 1, магнитопровода 2, на котором размещены -обмотка возбуждения 3, обмотка обратной связи 4-и чувствительные обмотки 5, переключателя 6.

В процессе измерения используется только один ряд отверстий квантователя, который соответствует рабочему

коэффициенту, и соответственно дв чувствительные обмотки чувствительного элемента. Выбор чувствительных обмоток и соответствукицего им ряда отверстий производится посредством переключателя.

При прохождении отверстий около чувствительных обмоток магнитный поток усиливается, вследствие чего увеличивается ЭДС, наводимая в чувствительных обмотках. Если же чувствительные обмотки перекрыты диском,то в последнем наводятся вихревые токи, создающие магнитный поток, который ослабляет основной поток, и ЭДС в чувствительных обмотках уменьшается. , Электрический сигнал с чувствительных обмоток подается в блок формирования импульсов, где формируются прямоугольные импульсы, которью распределяются по двум каналам в зависимости от направления движения бурового инструмента.,

Число отверстий диска зависит от выбранного шага дискретности, типа оснастки и вида мерного элемента, к которому крепится диск.

Если диск квантователя закреплен на валу буровой лебедки, то число отверстий диска в рабочем ряду о«ределяется по формуле

TC-du m:

-ч

где du

диаметр навивки талевого каната на барабан лебедки; рабочий коэффициент оснасК;тки талевой системы; h - шаг квантования (цена

одного импульса устройства) .

Если же диск крепится к одному из шкивов кронблока, то число отверстий диска в рабочем ряду определится как

)

m

|

(i li--L)

где d.,, ,dt

-соответственно диадетры шкива и талевого каната, м;

-коэффициент оснастки

К талевой системы;

-номер выбранного шкива, исчисляемый по ходу талевого каната от буровой лебедки;

-шаг квантования (цена

0 одного импульса устройства) .

Преимущество предлагаемого устройства перед прототипом заключается в универсальности первого, в его применимости для измерения величины и скорости перемещения бурового инструмента при любых типах оснастки талевой системы. Устройство может быть использовано для реализации метода измерения подачи по угпу поворота