Регулятор подачи бурового инструмента

(51) 4 Е 21 В 19/О 21 В 44 САНИ БРЕТЕНИ ЛЬСТВУ К АВТОРСК В ция по геоаниям Ми ГОСУДАРСТВЕЮЫЙ КОМИТЕТ СССРПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Методическая экспеди лого-экономическим исследов нистерства идеологии УЗССР (72) И.И.Сергеев, В.Я.Портнов Б.Н.Копил, В.П.Коняев, Г.М,Хмельницкий, В.С,Петров и Л.Н.Синельников (53) 622.241(088.8)(56) Авторское свидетельство СССР В 118762, кл. Е 21 В 44/00, 1983.Авторское свидетельство СССР В 1186789, кл. Е 21 В 44/00, 1984. (54) РЕГУЛЯТОР ПОДАЧИ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА(57) Изобретение относится к бурению скважин и позволяет повысить точность поддержания осевой нагрузки на долото при бурении перемежающихся по буримости пород. Регулятор содержит датчик 1 веса, два элемента 2,6 вычитания, блок 3 памяти начального веса, кнопку 4, индикатор 5 осевой нагрузки, задатчики осевой нагрузки 7и скорости, подачи 10, усилитель 8 иуправляемый ограничитель 9 уровня,Исполнительный механизм регуляторавыполнен с отрицательной обратнойсвязью по скорости подачи, При нажатии кнопки 4 начальный вес бурильнойколонны запоминается в блоке 3. Ин -Формация с датчика 1 иблока 3 поступает на входы элемента 2, сигнал навыходе которого характеризует текущее значение осевой нагрузки. Сигналрассогласования текущего и заданногозначений осевой нагрузки с выходаэлемента 6 через усилитель 8 и управляемый ограничитель 9 уровня подается на исполнительный механизм. Дляустранения перерегулирования при бурении перемежающихся пород максимальное значение сигнала на выходе ограничителя 9 определяется задатчиком10 1 илИзобретение относится к средствамавтоматизации процесса бурения н предназначено для использования на буровых установках снабженных лена 45 точным тормозом.Целью изобретения является повышение точности подцержания осевой нагрузки на долото при бурении перемежающихся по буримости пород. 10На чертеже представлена Функциональная схема регулятора подачи бурового инструмента.Регулятор подачи бурового инструмента содержит датчик 1 веса, выход 15 которого. подключен к первым входам первого элемента 2 вычитания и блока 3 памяти начального веса инструмента, к второму входу которого подключена кнопка 4. Выход блока 3 памяти на чального веса инструмента соединен с вторым входом первого элемента 2 вычитания, выход которого подключен к входу индикатора 5 осевой нагрузки на долото и к первому входу второго 25 элемента 6 вычитания, второй вход которого соединен с выходом задатчика 7 осевой нагрузки на долото. Выход второго элемента 6 вычитания через усилитель 8 соединен с первым входом 30 управляемого ограничителя 9 уровня, второй вход которого подключен к выходу задатчика 10 скорости подачи бурового инструмента. Выход управляемого ограничителя 9 уровня подключен к входу блока 11 привода электродвигателя, выходы которого подключены соответственно к роторной и .возбуждающей обмоткам двигателя 12 постоянного тока. Исполнительный механизм 40 содержит электродвигатель 12 постоянного тока, сумматор 13 представляющий собой планетарный редуктор, на подвижном подшипниковом корпусе которого укреплен тросоприемный шкив 14 с гибким тросиком 15 и грузом 16, связанными с рукояткой 17 тормоза лебедки, Входной и выходной валы редуктора связаны с валом электродвигателя 12 и обрезиненным роликом 18, прижимаемым к реборде 19 барабана лебедки.Регулятор подачи бурового инструмента работает следующим образом.Выходное напряжение с датчика 1 веса, пропорциональное весу бурового инструмента, поступает на первый вход блока 3 памяти начального веса колонны, который пооизводит запоминание аналогового уровня с датчика1 веса и запускается кнопкой 4 повторому входу, Выходной уровень, пропорциональный запомненному начальному весу бурового инструмента, поступает на второй вход первого элемента 2 вычитания, на первый вход которогопоступает уровень с датчика 1 веса. На входе формируется разностное напряжение, пропорциональное величине осевой нагрузки на долото, которое подается на индикатор 5 осевой нагрузки и на первый вход второго элемента 6 вычитания, на второй вход которого подается уровень напряжения, пропорциональный заданному значению нагрузки на долото, с задатчика 7осевой нагрузки на долотоНа выходе второго элемента 6 вычитания формируется уровень ДР, пропорциональный величине рассогласования между значением заданной осевой нагрузки на долото и текущим ее значением. Уровень д Р является управляющим сигна - лом для управления подачей бурового инструмента, причем только отрицательное значение напряжения Д Р обеспечивает управление, а положительное значение останавливает управление. Отрицательное значение напряжения5 Р далее поступает на вход усилителя8 напряжения, служащего для увеличения чувствительности регулятора к изменению текущего веса, а также определяет точность поддержания заданного значения нагрузки на долото. Выходное напряжение с усилителя 8 поступает на первый вход управляемого ограничителя 9 уровня, верхний уровень на выходе которого определяет задатчик 10 скорости подачи инструмента. Далее с выхода управляемогоограничителя 9 уровня напряжение поступает на вход блока 1 электропривода, обеспечивающего плавное изменение скорости вращения ротора электродвигателя 12, в зависимости от величины входного уровня. Блок электропривода 11 обеспечивает питание и управление электродвигателем 12, который включен по схеме с независимымвозбуждением, Блок имеет элементы тахомоста, позволяющие сохранить частоту вращения электродвигателя 12 неэависимо от нагрузКи на вал в диапазоне частот вращения от 0,05 п до и номинальной. При наличии сигнала рассогласования 1 Р ротор электродвига9232 ВНИИПИ Заказ 6048/30 Тираж 531 Подписное Произв,-полигр, пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 э 143 теля 12 вращается с частотой, опре-.деляемой уровнем этого сигнала и уровнем ограничения, задаваемого задатчиком 10 скорости подачи бурового инструмента. В начальный момент (после подвода механизма к реборде барабана лебедки) резиновый ролик 18 заторможен и при этом происходит враще-. ние тросоприемного шкива 14 сумматора 13 в сторону натяжения троса 15, связанного с рукояткой 17 тормоза лебедки. Рукоятка 17 начинает подниматься, растормаживая барабан, при этом начинает вращаться ролик 18, что вызывает изменение направления вращения шкива 14 или остановку его вращения, сохранив определенное натяжение троса 15 Таким образом происходит вычитание угловых скоростей электродвигателя 12 с учетом редукции и резинового ролика 18, и при равенстве их угловых скоростей тросоприемный шкив 14 не вращается, обеспечивая скользящее движение барабана лебедки на тормозах. Сумматор 13 обеспечивает такое состояние до тех пор, пока не изменится частота вращения электродвигателя 12. При этом сумматор 13 снова производит воздействие на тормоз лебедки через шкив 14 и трос 15. Таким образом, скорость движения барабана лебедки изменяется в зависимости от того, в какую сторону происходит изменение частоты вращения электродвигателя 12, сохранив при этом скользящую подачу инструмента, По мере того, как уровень сигнала рассогласования между осевой нагрузкой и заданным ее значением уменьшается, частота вращения электродвигателя 12 также уменьшается, в результате чего уменьшается скорость подачи инструмента, обеспечивая плавность нагружения. При уровне рассогласования Р, близким к нулю, электродвигатель 12 имеет минимальные обороты, тем самым, обеспечивается подача с минимальной скоростью, обеспечивающей поддержание заданного значения осевой нагрузки на долото, При нулевом рассогласовании вращение электродвигателя, а также подача инструмента прекращаются, при этом рукояткатормоза зажата весом груза 16, надежно удерживая барабан лебедки в заторможенном состоянии. Предлагаемый регулятор подачи бурового инструмента повышает производительность и облегчает труд бурильщика, обеспечивает высокую плавность нагружения и точность поддержания осевой нагрузки на долото, выполняет непрерывную подачу инструмента по принципу скольжения на тормозах, уве личивает продолжительность работыдолот, позволяет более эффективно вести бурение с отбором керна, повышая его вынос, На режим поддержания осевой нагрузки на долото практически не влияет перемежаемость пород. Формула изобретения Регулятор подачи бурового инстру мента, содержащий датчик веса и блокпамяти начального веса инструмента, выходы которых соединены с соответствующими входами первого элемента вычитания, выход первого элемента вычиЗ 0 тания подключен к входу индикатораосевой нагрузки и первому входу второго элемента вычитания, второй вход которого соединен с выходом задатчика осевой нагрузки на долото, а также исполнительный механизм, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности поддержания осевой нагрузки на долото, регулятор снабжен усилителем, управляемым огра ничителем уровня и задатчиком скорости подачи бурового инструмента, при этом выход второго элемента вычитания через усилитель соединен с первым, а выход задатчика скорости пода 4 б чи бурового инструмента - с вторымвходами управляемого ограничителя уровня, выход которого подключен к входу блока привода электродвигателя постоянного тока исполнительного механизма, причем исполнительный механизм выполнен с отрицательной обратной связью по скорости подачи бурового инструмента.