Устройство для измерения вибрации бурильных труб Советский патент 1982 года по МПК E21B47/00 

1

Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано для,измерения мощности вибраций бурильных труб при бурении скважин.

Известно устройство для измерения и регистрации вибраций типа РВ-1, которое регистрирует амплитуду перемещений на бумажную ленту 11.

Недостатком этого устройства является ограниченность функциональных возможностей прибора и невозможность одновременного учета и измерения мощности продольных и поперечных колебаний, имеющих большие значения в буровой технике, а также невозможность непрерывного чтения показаний (без расшифровки).

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения вибраций бурильных труб, содержащее датчики вертикальных и горизонтальных составляющих вибраций, усилитель.

преобразователь напряжения и измерительный прибор 1.21.

Недостатком известного устройства является невозможность непосредственного измерения мощности вибраций с учетом продольных и поперечных составляющих, отсутствие возможности определения максимального или минимального значения мощности вибраций, например, бурильного инструмента за

1Р определенный период изменения режима работы исследуемого объекта, а также неприспособленность его к работе вне лабораторных условий, например на функционирующей буровой

15 установке.

Цель изобретения обеспечение возможности определения энергетических характеристик вибраций.

Указанная цель достигается тем,

20 что устройство, содержащее датчики вертикальных и горизонтальных составляющих вибраций, установленные на объекте, усилитель, преобразователь напряжения и измерительный прибор, снабжено сумматором, квадратором и блоком запоминания, при этом датчики подключены ко входам сумматора, выход которого подключен через последовательно соединенные усилитель, преобразователь напряжения и квадратор ко входу блока запоминания, причем выход квадратора соединен через коммутационный элемент с измерительным приборомj а последний, связан через коммутационный элемент с выходом блока запоминания

На чертеже показана функциональ-ная схема устройства.

Схема включает датчики 1 и 2 вертикальной и горизонтальной составляющих вибраций, сумматор 3, усилитель 4, преобразователь 5 средневыпрямленного напряжения, квадратор 6, блок 7 запоминания, измерительный прибор 8, коммутационную кнопку 9, переключатель 10, клемму 11 .

Датчики 1 и 2 с сумматором 3 связаны электрически и в виде отдельного узла закрепляются на вибрирующем объекте, например бурильном инструменте. Выход сумматора 3 соединен со входом усилителя 4, а выход усилителя через преобразователь 5 средневыпрямленного напряжения подключен к входу квадратора 6. Выход квадратора 6 подключен непосредственно к блоку 7 запоминания и через нормально замкнутые контакты кнопки 9 (Минимум, Максимум) - к измерительному прибору 8. Выход блока 7 запоминания подключен-через нормально разомкнутые контакты кнопки 9 i- измерительному прибору 8

Устройство работает следующим образом.

Напряжения Ug, и Uf, пропорциональнё|е вертикальной и горизонтальной со ставляющим вибраций, например, бурильного инструмента, поступают с датчиков 1 и 2 на сумматор 3i где алгебраически суммируются (( и поступают на усилитель 4, Суммирование составляющих вибраций обеспечивает наиболее полный учет энергии, затрачиваемой, например, турбобуром на вибрацию бурильной колонны.

Напряжение , пропорциональное суммарному значению вибраций, после усиления до уровня напряжения U поступает на преобразователь средневыпрямленного напряжения и на выходе

получается напряжение постоянного тока, пропорциональное среднему значению напря)хения Uj;p g, которое затем возводится в квадрат , в квадраторе 6. На выходе квадратора 6 получается напряжение Up .в , пропорциональное среднему значению мощности колебаний бурильной колонны. Напрям-.енйе Up с выхода квадратора 6 псдйется непосредственно на блок 7 зпо-1Кг13н;.:я и через нормально замкнуты коктакть - на измерительный прибор 8 6- на кленнь 11 . Шкала измериТчЪГг ного прибора 8 отградуирована в единицах мощности, расходуемой турбобуром или другим двигателем на колебания бурильной колонны. Зная полную мощность например, турбобура (электробура), можно оценить с помощью измерительного прибора устройства, какая мощность расходуется на вибрацию бурильной колон ны. Если изменять нагрузку на долото, то можно по известному способу найти минимальное значение мощности, расходуемой на вибрацию при наибольшей величине проходки скважины. Для облегчения нахождения минимального или максимального значения мощности вибраций за период изменения нагрузки на долото введен блок 7 эапоминани.я; который в зависимости от положения переключателя 10 запоминает минимальное или макс1-;;-1гльное значение мощност --1 E-i6pauhK, определенный период BpeMehMs связанный с изменен;;зм нагрузки, можно нажав кнопку 5 Н1-:И ;гчум(паксимум) прочесть по шкале измерительного прибс.рз 6 ; :х г имальное знамение мощностл :Яс: Ётот период. Это запомненное г;нццемие мощности с помощью изменения нагрузки можно удерживать по измерительному прибору В и считать данную нагрузку оптимальной; так как расход мощности на вибрацию минимальный а на разрушение горной породы максимальный.

Блок 7 запоминания устанавливается в исходное состояние автоматически при включении питания и каждый раз после отпускания кнопки 9 Минимум (Максимум.) с клеммы 11 выходное напряжение квадратора Up, пропорциональное мощности вибраций,, подается на регистратор.

Использование образцов устройства позволяет получить информацию о мощности вибраций, находить на осно