Устройство для измерения крутяющегосяМОМЕНТА HA дОлОТЕ Советский патент 1981 года по МПК E21B45/00 

Изобретение относится к силоизме- рительной технике контроля и может быть использовано для измерения крутящего моме.нта на долоте при роторном способе бурения в нефтяной и газовой промышленности. Известно устройство для измерения крутящего момента на долоте, содержа щее датчик осевой нагрузки, датчик частоты вращения, множительный блок Недостатком.указанного устройства, является то, что устройство не поз воляет измерять крутящий момент на долоте, так как не учитывает потери мощности на вращение колонны бурильных труб до касания долотом забоя скважины и изменяющееся значение частоты вращения долота, а, следовательно, имеет большую погрешность измере.ния. Це.)1ь изобретения - повышение точности за счет уменьшения погрешности измерения крутящего момента на долоте путем учета потерь мощности на вращение колонны до касания долотом забоя окважины и изменяющейся частоты вращения долота. Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено задатчиком сигнала, сумматором, делителем и индикатором, при этом выходы множительного блока и выход задатчика сигнала соединены со входом сумматора, а выход сумматора и выход датчика частоты вращения долота соединены со входом делителя, выход делителя связан с индикатором. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства для измерения крутящего момента на долоте. Устройство содержит датчик 1 осевой нагрузки на долото, датчик 2 частоты вращения долота, множительный блок 3, задатчиК сигнала 4, пропорционального потерям мощности на вращение колонны до касания долотом забоя скважины, сумматор 5, делитель 6 и индикатор 7. Устройство для измерения крутящего момента на долоте работает следующим образом. Напряжение U на выходе датчика 1 осевой нагрузки на долото, пропорциональное текущему значению осевой нагрузки Р, , где коэффициент пропорциональности, подается на вход множительного блока 3. Напряжение U на выходе датчика 2 частоты вращения долота, пропорциональное текущему значению часто ты вращения долота п, i Kin , {2) где K, коэффициент пропорциональности, также подается на вход множительного блока 3. В множительном бло ке 3 производится операция умножения напряжения, пропорционального осевой нагрузке на долото, на напряжение, пропорциональное частоте вращения до дота. Выходное значение напряжения Uj множительного устройства 3, проЬорционапьное мощности управления . , , (3) где . коэффициент Пропорциональностн, N - мощность управления без учета потерь мощности на вращение колонны до касания долотом забоя скважимы, поступает на вход сумматора 5. На вход сумматора 5 .подается также выходное напряжение U. от эадатчика 4 сигнала, пропорционально го потерям мощности на вращение колонны до касания долотом забоя, скважины, равное 4 где Kjj, - коэффициент пропорциональности, подключенного к источнику ста билизированного напряжения переменно го тока. В сумматоре 5 производится операция вычитания из величины напря жения УЗ напряжения, пропорционального потерям мощности на вращение кО лонпы до касания долотом забоя скважины, т.е. Ne, , U5- U3 -и 1ЦМ-К М K5Ng., где Kj- коэффициент пропорционс1пьности, N л. - мощность на долоте. Выходной сигнал сумматора 5 подается н вход делительного устройства 6. На вход делителя 6 поступает также сигнал от датчика частоты вращения долота 2, пропорциональный текущему зн чению частоты вращения долота, т.е. . В делителе б производится on операция деления напряжения, пропорт ционального мощности на долоте, на напряжение, пропорциональное частоте вращения долота -.Ма.. м к.и J где К, -j - козффициент пропорциональности, крутящий момент на олоте. Выходное напряжение делителя, пропорциональное, крутящегому моменту на долоте, подается на индикатор. Выходное напряжение 1) делителя, пропорциональное крутящему моменту на долоте, подается на индикатор. Предлагаемое устройство позволяет уменьшить погрешность измерения крутящего момента на долоте путем учета потерь мощности на вращение колонны докасания долотом забоя скважины и колебаний частоты вращения долота, что, в свою очередь, дает возможность реализовать замкнутые системы автоматического управления., наиболее полно определяет статистические свойства основного технологического показателя процесса углубления скважин. Кроме тогЬ, устройство может быть использовано для измерения крутящего момента буровых установок как с электрическим, так и с дизельным приводом в горной промышленности и геологоразведке. Формула изобретения Устройство для измерения крутящего момента на долоте, содержащее датчик осевой нагрузки, датчик частоты вра1цения, множительный блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, за счет уменьшения погрешности, возникающей 6т потери мощности при касании долотом забоя скважины, оно снабжено задатчиком сигнала, сумматором, делителем и индикатором,при этом выход множительного блока и выход задатчика сигнала соединены со входом сумматора, а выход сумматора соединен с одним из входов делите- . ля,другой вход которого соединен с выходом датчика частоты вращения,причем выход делителя связан с индикатором. Источники информации, принятыево внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 533722, кл. Е 21 В 45/00, 1974.