Устройство для измерения вибрации бурильных труб

О П И С А Н И Е пи 909140ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическиаРеспублик(5 )М. Кл,Е 21 В 47/00 еаударатвенный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения А.В. Солдатов, Г,В, Рогоцкий и С.В, Соломе иков Центральная научно-исследовательская лабораторйяпроизводственного объединения "Оренбургнефть(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРАЦИЙ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ 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, 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 предлагаемомуявляется устройство для измерениявибраций бурильных труб, содержащеедатчики вертикальных и горизонтальныхсоставляющих вибраций, усилитель,преобразователь напряжения и измерительный прибор 21.Недостатком известного устройстваявляется невозможность непосредствен.ного измерения мощности вибраций с5учетом продольных и поперечных составляющих, отсутствие возможностиопределения максимального или минимального значения мощности вибраций,например, бурильного инструмента за19определенный период изменения режима работы исследуемого объекта, атакже неприспособленность его к работе вне лабораторных условий, на 15пример на функционирующей буровойустановке,Цель изобретения обеспечение возможности определения энергетических характеристик вибраций,Указанная цель достигается тем,что устройство, содержащее датчикивертикальных и горизонтальных составляющих вибраций, установленныена объекте, усилитель, преобразова 3 90914тель напряжения и измерительный прибор, снабжено сумматором, квадратором и блоком запоминания, при этомдатчики подключены ко входам сумматора, выход которого подключен через последовательно соединенные усилитель, преобразователь напряженияи квадратор ко входу блока запоминания, причем выход квадратора соединен через коммутационный элементс измеоительным поибооом, а последний, связан через коммутационный эле"мент с выходом блока запоминанияНа чертеже показана йункционагь"ная схема устоойства.Схема включает датчики 1 и 2вертикальной и горизонтальной составляющих вибраций, сумматор 3,усилитель 4, преобразователь 5 средневыпрямленного напряжения, квадра 20тор 6, блок 7 запоминания, измерительный прибор 8, коммутационнуюкнопку 9, переключатель 10, клемму 11,Датчики 1 и 2 с сумматором 3 связаны электрически и в виде отдельного узла закрепляются на вибрирующемобъекте, например бурильном инструменте. Выход сумматора 3 соединен совходом усилителя 4, а выход усилителя 4 через поеобразователь 5 средневыпрямленного напряжения подключенк входу квадратора 6. Выход квадратора 6 подключен непосредственнс к бло-.ку 7 запоминания и чеоез нормальнозамкнутые контакты кнопки 9 (Минимум",Максимум" ) - к измеоитепьному прибору 8, Выход блока 7 запоминания подключен через нормальноразомкнутые контакты кнопки 9 к измерительному прибору 8.Устройство работает следующим образом.Напряжения О и Ог, пропорциональнйе вертикальной и горизонтальной со-"ставляющим вибраций, например бурильного инструмента, поступают сдатчиков 1 и 2 на сумматор 3,. гдеалгебраически суммируются (О+О:-О, )и поступают на усилитель 4. Суммирование составляющих вибраций обеспечи- "вает наиболее полный учет энергии,затрачиваемой, например, турбобуромна вибрацию бурильной колонны,Напряжение О, пропорциональноесуммарному значению вибраций, послеусиления до уровня напряжения Опоступает на преобразователь средневыпрямленного напряжения и на выходе 0 4,получается напряжение постоянного тока, пропорциональное среднему значению напряжения Оср , которое затемвозводится в квадрат О;, в квадраторе 6, На выходе квадраторэ 6 получается напряжение Ор = - О р в , пропор 1циональное среднему значению мощности колебаний бурильной колонны, Наг 1;Нж:.Ние О; с выхсда квадратора 6под;ет:я непосредственно на бг 1 ок 7 заг;ь-;ан:я ,. -,е.ез нормально замкнутыеко;.так.гы - на измерительный прибор 8:;кже на клем ы 11. Шкала измерит;-; в , ного приоора 8 отградуирована вединицах 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 навибрацию бурильной колонны. Если изменять нагрузку на долото, то можнопо известному способу найти минимальное значение мощности, расходуемой на вибрацию при наибольшей величине проходки скважины, Для облегчения нахождения минимального илимаксимального значения мощности вибраций за период изменения нагрузкина долото введен блок 7 запоминания, который в зависимос-и от положения переключателя 10 за:,оминаетминимальное или макс .-: в :;Ное значение мощности чбраци: -врез опречде, в ,енныи период аре,;ежи, связанныиизменен:.а,. Нагрузки, можно нажав.,;опку 3 г:;-,кмМаксимум ) прочесть по шкале измерительного прибора Р ,гнимальное значение мощности -.;.тот период,;Это запомненное"н в :-;ение мощности с помощью изменения нагрузки можно удерживать поизмерительному прибору 8 и считатьданную нагоузку оптимальной., таккак расход мощности на вибрацию минимальный, а на разрушение горной породы максимальный.Блок 7 запоминания устанавливается в исходное состояние автоматически при включении питания и каждыйраз после отпускания кнопки 9 "Минимум" (" Максимум .) с клеммы 11 выходное напряжение квадратора Ор,пропорциональное мощности виорацийподается на регистратор.Использование образцов устройства позволяет получить информацию омощности вибраций находить на осно9 п 9140 Формула изобретения Устройство для измерения вибраций бурильных труб, содержащее датчики 20 вертикальных и горизонтальных составляющих вибраций, установленные на объекте, усилитель и преобразому НИИПИ Заказ 798/4 Ъ Тираж 624 Подписно илиал ППП "Патент , г. Ужгород, ул. Прое ная,вании этих данных оптимальный вариант нагрузки при бурении скважин и получать данные для научных исследований по влиянию мощности вибраций бурильного инструмента на его долговечность, на проходку скважин и на повышение механической скорости бурения.Проведенные испытания показали надежность работы устройства. При этом за счет применения устройства достигнуто повышение проходки скважин на 19. и механической скорости бурения на 23/. ватель напряжения и измерительныйприбор, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью обеспечения возможностиопределения энергетических характеристик вибраций, оно снабжено сумматором, квадратором и блоком запоминания, при этом датчики подключенывходам сумматора,. выход которогоподключен через последовательно соеО диненные усилитель, преобразовательнапряжения и квадратор к входу блоказапоминания, причем выход квадраторасоединен через коммутационный элемент с измерительным прибором, а по 15 следний связан через коммутационныйэлемент с выходом блока запоминания,Источники информации,принятые во вниманйе при экспертизе1. Приборы и системы для измерения вибраций шума и удара. Справочник,кн. 2,М., "Машиностроение", 1978,с. 65-692, Там же, кн, 1 1978 с, 390-392