Устройство для измерения вертикальных перемещений вертлюга буровой установки Советский патент 1983 года по МПК E21B45/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ВЕРТЛЮГА БУРОВОЙ УСТАНОВКИ

1

Изобретение относится к исследованиям процессов бурения скважин и может быть использовано для измерения величины текущей проходки по перемеплению вертлюга буровой лебедки.

Известно устройство для измерения вертикальных перемеш.ений бурового инструмента, содержапдее счетчик, связанный .механической передачей с валом барабана буровой лебедки, подпружиненный рычаг, расположенный на внешнем слое навитого на барабане лебедки талевого каната и жестко связанного с вилкой конусного вариатора, который включен в разрыв ме.ханической передачи 1.

Недостатком известного устройства является его низкая надежность, связанная с наличием фрикционной передачи требующей чистоты соприкасающихся поверхностей, исключения замасливания. Кроме того, наличие контакта подпружиненного рычага с талевым канатом ускоряет изнашивание последнего, а механическая передача вращения вала буровой лебедки к счетчику требует периодического технического обслуживания, что также усложняет эксплуатацию устройства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения вертикальных перемещений вертлюга буровой установки, содержащее гибкий шланг, под5 вижный конец которого закреплен на вертлюге, а неподвижный через измерительный преобразователь связан с регистрирующей схемой 2.

К недостаткам устройства относятся за,Q Бисимость результатов из.мерений от изменений температуры воздуха, от колебаний атмосферного давления, а также вследствие старения гибкого шланга, приводящего к его деформации и, следовательно, к изменению высоты столба жидкости, создающей изме15 ряемое гидростатическое давление. Все это приводит к появлению погрещности измерения. Кроме того, нахождение резервуара и гибкого щланга с жидкостью в зоне действия различных средств механизации буровых

2Q работ может вызвать повреждение устройства.

Целью изобретения является повышение точности измерения перемещений вертлюга, повышение надежности и долговечности устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения вертикальных перемещений вертлюга буровой установки, содержащее занолненный жидкостью или газом гибкий шланг, подвижный конец которого закреплен на вертлюге, а неподвижный через измерительный преобразователь связан с регистрирующей схемой, оно снабжено щариком, установленным в Н1ланге с возможностью свободного перемещения, причем в качестве измерительного преобразователя применен электроакустический излучательприемник.

На чертеже показана функциональная схема устройства.

Устройство содержит гибкий измерительный шланг 1 постоянного сечения, шар 2, измерительный преобразователь в внде электроакустического излучателя-приемника 3, первый генератор импульсов 4, усилитель напряжения 5, второй генератор импульсов 6, первый ключ 7, второй ключ 8, счетчик и.мпульсов 9.

Внутрь гибкого измерительного шланга 1 проложенного но грязевому шлангу, помещен Hjap 2, выполненный из .материала с большим удельны.м весом. Конец измерительного шланга, закрепленный над манифольдом, имеет из.мерительный преобразователь -- пьезоэлемент 3, вход которого связан с выходом первого генератора импульсов 4, а выход с входо.м усилителя напряжепия 5. Выход первого генератора импульсов 4 связан также с унравляюшими входами первого ключа 7, счетчика импульсов 9 и с вторым унравляющи.м входом второго ключа 8. Выход второго генератора импульсов 6 через второй ключ связан с входом счетчика г lнyльcoв 9. Наполнителем гибкого из.мерительного шланга может служить либо газообразное веп.ество, либо жидкость.

Устройство работает следующи.м обра30 .М.

Гибкий шланг 1 постоянного сечения закрепляется вдоль грязевого шланга и параллелен ему по нагфавленню. При вертикальных перемещениях вертлюга, в процессе бурения скважины, колено изгиба грязевого шланга, а следовательно, и .место изгиба гибкого из.мерительного шланга, образованные под действием силы тяжести, плавно перемещаются от вертлюга к .манифольду и обратно, при это.м шар 2, свободно перекатывающийся внутри гибкого измерительного шланга, будет всегда зани.мать нижнее положение в месте изгиба шланга. Нри этом расстояние между шаром 2 и пьезоэлементом 3 пропорционально величине перемещения вертлюга в вертикальном направлении.

Таким образом, измеряя расстояние между шаром и пьезоэле.ментом .можно получить информацию о величине перемещения вертлюга относительно крайней точки его положения.

Генератор и.мпульсов 4 вырабатывает сигнал, который пьезоэле.мент 3 преобразует в акустический импульс, распространяющийся в наполнителе гибкого из.мерительного щланга 1, одновременно сигнал от генератора 4 обнуляет счетчик импульсов 9, открывает второй ключ 8 и, на вре.мя своего действия, закрывает первый ключ 7. Акустический импульс, отраженный от щара 2, возвращается к пьезоэлементу 3 и наводит в нем импульс электрического напряжения, который усиливается в усилителе напряжения 5, через первый ключ 7 поступает на первый вход второго ключа 8 и закрывает последний. В счетчике 9 остается число, равное числу импульсов, поступивщих от генератора 6 за вре.мя движения акустического импульса от пьезоэлемента 3 до щара 2 и обратно. Это время пропорционально расстоянию между пьезоэлементом и щаром. В свою очередь перемещение вертлюга по вертикали пропорционально расстоянию .между пьезоэлементо.м и шаром. Нри установке на буровой необходимо отградуировать устройство, после чего можно приступать к практическим измерениям.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства достигается за счет повышения точности измерений, а также его долговечности.

Формула изобретения

Нсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Тимофеев Н. С., Гусман М. Т. Бурение скважин в США. М., I960, с. 49-50.