Устройство подачи долота Советский патент 1981 года по МПК E21B44/02 

1

Изобретение относится к автоматизации процесса бурения, и может быть использовано для автоматической подачи бурового инструмента в процессе долбления при бурении глубоких нефтяных и газовых скважин.

Известно устройство, поддерживающее все на крюке, у которого тормозным механизмом является дисковый тормоз с гидравлическим приводом и применена отрицательная обратная связь по скорости вращения барабана лебедки l .

Недостаток этого устройства.перерегулирование за счет объема гидроцилиндра, который необходимо закачивать при растормаживании бараба- на лебедки и откачивать измерительным насосом при затормаживании барабана лебедки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае мому результату является устройство для подачи долота содержащее лебедку

С тормозной системой, рычаг которой штангой шарнирно связан .с подпружиненньм рычагом, противоположное плечо которого шатуном кинематически .соединено с основнь1м исполнительным механизмом, к выходу которого подключен преобразователь веса бурового инструмента, гидравлический насос, вал которого посредство прижимного фрикционного ролика кинематически

10 связан с барабаном лебедки, клапанную коробку с подпру/киненным клапаном, регулируемый дроссель и гидроцилиндр слива с подпружиненным поршнем, шток которого взаимодействует со слив15ным клапаном, соединенным с напорной линией гидравлического насоса: исполнительньй механизм обратной связи, выход дросселя, клапанная короб а и сливной клапан подсоединены

20 гидролинией к исполнительному механизму отрицательной обратной связи, рабочая полость которого дополнительно соединена через параллельно соединенные дроссель и обратный клапан с рабочей лолостью гидроцилиндра с подпружиненным поршнем отрицательной обратной связи и через второй регулируемый дроссель обратной связи с предохранительным клапаном, а шток гидроцилиндра обратной связи и предохранительного клапгша соединены кинематически со штоком исполнительного механизма, который через блок .управления соединен с выходом преобразователя веса if2J. Недостатками известного устройств является сложность конструкции, инер ционность отрицательно обратной связи по скорости, что приводит к перерегулированию и осложнениям при бурении. Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение быстродействия отрицательной обратной связи по скорости. Поставленная цель достигается тем что устройство подачи долота, содержащее преобразователь веса, регулятор с задатчиком, усилитель, исполнительныи механизм в виде цилиндра с поршнем, шток которого соединен с рычагом тормоза барабана лебедки, насос, вал которого посредством фрикционного ролика кинематически связан с барабаном лебедки, ре гулируемый дроссел снабжено распределительным клапаном, вход которого соединен с усилителем, выход - с исполнительным механизмом, а управляющий вход его соединен с нйпорной линией насоса. На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство подачи долота Устройство состоит из преобразователя 1 веса бурового инструмента, регулятора 2 с задатчиком, усилителя 3, распределительного клапана 4, исполнительного механизма 5, соединен ного с рычагом 6 тормоза барабана . 7 буровой лебедки. Барабан 7 лебедки кинематически посредством ф кцион-; ного ролика 8, вала 9 связан с валом гидравлического насоса 10. Выход гидравлического насоса соединен с управ ляемым входом распределительного клапана 4 регулируемым дросселем 1 и предохранительным клапаном 12. Распределительный клапан 4 имеет полости А, В, С, Д. Полос-га А,. В, С перекрываются клапанами 13, находящимися на одном штоке и упирающимися в жёсткий центр мембраны 14. Клапаны 13 поджаты пружиной 15, сила поджатия которой регулируется ручкой 16. Рычаг взаимодействует с барабаном 7 при , помощи ленточного тормоза 17. Устройство работает следующим образом, С преобразователя 1 веса сигнал поступает на регулятор 2,где сравнивается с заданньтм значением веса бурового инструмента. Затем сигнал рассогласования между заданным и текущим значениями веса бурового инстрз мента поступает на усилитель 3. Усиленный по мощности сигнал с усилителя 3 поступает на исполнительный механизм 5 через распределительный клапан 4. Под действием давления воздуха поршень исполнительного механизма 5 перемещается вверх, сжимая пружину и через шток воздействуя на рычаг 6 тормоза буровой лебедки. Сила натяжения ленточного тормоза уменьшается и наступает момент, когда она ста-, новится меньше силы,натяжения каната, намотанного на барабан 7 лебедки. В этот момент барабан 7 лебедки начинает проворачиваться, осуществляя по-. дачу долота. Вес бурового инструмента уменьшается и величина сигнала; с преобразователя веса также уменьшается, в свою очередь, уменьшается рассогласование в регуляторе 2 и выходной сигнал с пневмоусклителя. Тогда поршень исполнительного механизма 5 под действием пружины перемещается вниз, увеличивается сила натяжения ленточного тормоза, и барабан лебедки затормаживается. По мере выбуривания породы вес бурового инструмента увеличивается, и наступает следующий цикл подачи долота. При проворачивании барабана 7 лебедки проворачивается роЛик 8, прижатый к реборде барабана 7 и приводит в действие насос 10, KOtopb создает давление жидкости в полости Д распределительного клапана 4, величина которого в зависимости от скорости подачи устанавливается регулируеь(ым дросселем 1 1. Если сила давления жидкости в полости Д превьш1ает силу сжатия пружины 15 распределительного клапана 4, то кладан 13 перекрывает полости В и С и соединяет полость В с полостью А, имеющей выход в атмосферу.В этот момент выходной сигнал с пневмоусилителя отсекается в полости С распреде1Й1тельнЬго клапана 4, а воздух с исполнительного механизма 5 стравлцвается в атмосферу через полости В и А распределительного клапана 4, Тогда под действием пружины исполни тельного механизма 5 поршень переме щается вниз и барабан 7 лебедки затормаживается. Насос прекращает подачу жидкости, давлени,е ее уменьшается до нуля, клапаны 13 под действием пружины 15 возвращаются в ис ходное состояние, и если на выходе .усилителя 3 есть сигнал, то начинается новый подачи долота. Ручкой 16 настраивается определенная скорость подачи долота. Если скорос подачи долота превьшает заданную, срабатывает распределительный клапан Д, предотвращая разгрузку бурового инструмента на долото. Применение распределительного клапана значительно упрощает конструкцию устройства. Подключение отри цательной обратной связи по скорости к замкнутой полости Д распределительного клапана повышает ее быстродействие и надежность работы всего устройства в целом. Данное устройство легко в управлении и настройке, удобно в обслуживании. Ориентировочный экономический эффект от внедрения одного комплекта представляет 25 000 рублей в год 7 Формула изобретения Устройство подачи долота, содержащее преобразователь веса, регулятор с задатчиком, усилитель, исполнительный механизм в виде цилиндра с поршнем, шток ко.торого соединен с рычагом тормоза барабана лебедки, насос, вал которого посредством фрикционного ролика кинематически связан с барабаном лебедки, регулируеьый дроссель, отличающееся тем, что, с цепью упрощения конструкции и повышения быстродействия отрицательной обратной связи по скорости, оно. снабжено распределительным клапаном, вход которого соединен с усилителем, выход - с исполнительным механизмом, а управляющий вход его соединен с напорной линией насоса. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе . Вольгемут Э.А. и др. Устройсто подачи долота при бурении нефтявлх и газовых скважин. М., Нефть, 1969, с.138. 2. Авторское свидетельство СССР 613088, кл. Е 21 В 45/00, 1976(проотип).