Устройство для преобразования перемещений бурового инструмента

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Соаетския Социалистических Республик(51) М. Кл. с присоединением заявки Ио Е 21 В 45/00 Государствеииый комитет СССР ио делам изобретеиий и открытий(088,8) Дата опубликования описания 301080(54). УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯПЕРЕМЕЩЕНИЙ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА 1Изобретение .относится к области бурения скважин при разведке и добыче полезных ископаемых и может быть использовано для измерения проходки, скорости бурения и длины колонны бу рильных труб при спуске ее в скважину.Известны устройства для преобразования перемещений бурового инструмента в электрический измерительный 10 сигнал, который используется для определения различных параметров перемещения бурового инструмента Я .Наиболее удобными являются преобразователи перемещения бурового инструмента в число-импульсный код,так как информация, представляемая в форме число-импульсного кода, легко обрабатывается типовыми цифровыми уртройствами и обладает большой по О мехоустойчивостью по сравнению с аналоговым сигналом. Во всех известных устройствах для преобразования перемещений бурового инструмента в число-импульсный код обязательным 25 элементом является квантователь.Так в одном из устройств в качестве квантователя используется кольцо с вырезами которое жестко крепится к шкиву-кронблока. Кольцо с вырезами ЗО 2при перемещении бурового инструмента модулирует световой поток, падающий на чувствительный элемент, который преобразует световой поток в электрический сигнал. В других устройствах квантование величины перемещения бурового инструмента осуществляется посредством ферромагнитных зубьев,прикрепленных с помощью немагнитного кольца к шкиву кронблока.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, в котором квантование величины перемещения бурового инструмента осуществляется посредством ферромагнитных меток, наносимых непосредственно на поверхность шкива крон- блока 2 .Недостатки известных устройств связаны с тем, что все эти устройства имеют неизменный шаг квантования. При бурении скважины по мере увеличения веса колонны бурильных труб изменяется оснастка талевой системы,что приводит к изменению коэффициента преобразования перемещения бурового инструмента в число-импульсный код. В настоящее время используются оснастки талевой системы типа бк 7, 56, 4 ф 5 с коэффициентами преобраэования соответственно 12,10,8. Пропорционально коэффициенту оснасткиизменяется и "цена" импульса преобразователя перемещения бурового инструмента н число-импульсный код.Непостоянство "цены" импульса преобразователя приводит или к значительной погрешности измерения, или к не 4Обходимости введения сложных пересчетных устройств. Кроме того,преобразователь, рассчитанный для определенного типа оснастки, не может быть 1 фиспользован на буровых установкахс оснасткой талевой системы другоготипа.Целью изобретения является измерение параметров проходки при различных 15типах оснастки, повышение точностипреобразования перемещений буровогоинструмента н число-импульсный код.Указанная цель достигается тем,что в предлагаемом преобразователе Щперемещений бурового инструмента вчисло-импульсный код, состоящем изкнантонателя, чувствительного элемента, включающего генератор, трансформаторные преобразователи с обмоткойвозбуждения и измерительные обмотки,н качестве квантователя применендиск с п-рядами отверстий, а чувствительный элемент включает 2 иизмерительных обмоток, где и - число . "типов оснасток талевой системы, скоторыи возможна работа устройства.На Фиг.1 представлена конструкциякнантонателя устройства; на фиг.2конструкция чувствительного элементаустройства. 35Квантонатель представляет собойдиск из немагнитного злектропронодного материала (дюраль, латунь) с равномерно расположенными по окружностинесколькими рядами отверстий. Диск фос отверстиями используется для модуляции магнитного потока чувствительного элемента. Для уменьшения влияния вихревых токов, создаваемых вдиске краевыми магнитными полями,отверстия диска соединены между собой.и краем диска прорезями, которыепрепятствуют замыканию вихревых то-,ков вокруг отверстий. РазмерфА соответствует выбранному месту креплениядиска,50На буровой установке диск крепитсяк какому-либо мерному элементу спускоподъемного механизма (к.валу барабаналебедки или к шкиву кронблока).Для удобства крепления диск выполнен из двух половин.Чувствительный элемент состоит изгенератора напряжения высокой частоты,1, магнитопровода 2, на котором размещены обмотка возбуждения 3, обмот- бОка обратной связи 4 и чувствительныеобмотки 5, переключателя б.В процессе измерения используетсятолько один ряд отверстий квантователя, который соответствует рабочеМу 65 коэффициенту, и соответственно дв% чувствительные обмотки чувствительного элемента. Выбор чувствительных обмоток и соответствующего им ряда отверстий производится посредством переключателя.При прохождении отверстиЯ около чувствительных обмоток магнитный поток усиливается, вследствие чего увеличивается ЭДС, наводимая в чувствительных обмотках . Если же чувстви" тельные обмотки перекрыты диском,то в последнем наводятся вихревые токи, создающие магнитный поток, который ослабляет основной поток, и ЭДС в чувствительных обмотках уменьшается.Электрический сигнал с чувствительных обмоток подается в блок формирования импульсов, где формируются прямоугольные импульсы, которые распределяются по двум каналам в зависимости от направления движения бурового инструмента.Число отверстий диска зависит от выбранного шага дискретности, типа оснастки и вида мерного элемента, к которому крепится диск.Если диск квантователя закреплен на валу буровой лебедки, то число отверстий диска в рабочем ряду определяется по формулещ иЩ аЪ Кгде д - диаметр навивки таленогоНканата на барабан лебедки;К - рабочий коэффициент оснастки талевой системы;Ь - шаг кнантования ("цена"одного импульса устройства).Если же диск крепится к одному из шкивов кронблока, то число отверстий диска в рабочем ряду определится какФщск)о (")где д ,д - соответственно диаметры шкива и талевого каната, м;К коэффициент оснасткиталевой системы;1 номер выбранного шкива,исчисляемый по ходу талевого каната от буровой лебедки;0- шаг квантования ("цена"одного импульса устройства),Преимущество предлагаемого устройства перед прототипом заключается вуниверсальности первого, в его применимости для измерения величины и скорости перемещения бурового инструмеи"та при любых типах оснастки талевойсистемы. Устройство может быть использовано для реализации метода из-.мерения подачи по углр поворота775302 формула изобретения шкива кронблока, метода измеренияподачи по углу поворота барабана буровой лебедки и метода измерения подачи, основанного на применении дополнительного мерного барабана. Устройство для преобразования перемещений бурового инструмента, состоящего из квантователя, чувствительного элемента, включающего генератор, трансформаторные преобразователи с обмоткой возбуждения и измерительные обмотки, о т л ич а ю щ е - е с я тем, что, с целью обеспечения измерения параметров проходки буро-, жго инструмента при любых типах ос= настки талевой системы,квантователь выполнен в виде диска с и-рядами отверстий, а чувствительный элементвключает 2 п измерительных обмоток,где п - число типов оснасток талевойсистемы. 5Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Кузнецов В.А. и др. Цифровоеустройство для измерения проходки имеханической скорости бурения. НТСВНИИОЭНГ. - "Машины и нефтяное оборудование", 1970, Р 11, с.21-24.2. Вражников В.А. и Кузнецов А.В.Информационные устройства для определения эФФективности управления процессом бурения. М., "Недра", 1978,с.69-70. г.ужгород, ул.Проектна