Устройство для измерения вертикальных перемещений вертлюга буровой установки

ОП ИСАНИ ИЗОБРЕТЕН И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 081(23) Приорит 50.832.8) публ икова но 07.01.83. по делам нзооретеннй н открытийллетеньата опублик ания описания 17.01.8 2) Авторы изобретен и Богданов и В. А. Кузнбцов Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамен политехнический институт им. В. В. Куйбышева(71) Заявител 54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХПЕРЕМЕЩЕНИИ" ВЕРТЛЮГА БУРОВОЙ УСТАНОВКИ Изобретение относится к исследованиям процессов бурения скважин и может быть использовано для измерения величины текущей проходки по перемещению вертлюга буровой лебедки.Известно устройство для измерения вертикальных перемещений бурового инструмента, содержащее 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 механической 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, под вижный конец которого закреплен на вертлюге, а неподвижный через измерительный преобразователь связан с регистрирующей схемой 2 .К недостаткам устройства относятся зависимость результатов измерений 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 изме ряемое гидростатическое давление. Все этоприводит к появлению погрешности измерения. Кроме того, нахождение резервуара и гибкого шланга с жидкостью в зоне действия различных средств механизации буровых работ может вызвать повреждение устройства. Целью изобретения является повышение точности измерения перемещений вертлюга, повышение надежности и долговечности устройства.Гибкий шланг 1 постоянного сечения закрепляется вдоль грязевого шланга и параллелен ему по направлению. При вертикальных перемещениях вертлюга, в процессе бурения скважины, колено изгиба грязевого шланга, а следовательно, и место изгиба гибкого измерительного шланга, образованные под действием силы тяжести, плавно перемещаются от вертлюга к манифольду и обратно, при этом шар 2, свободно перекатывающийся внутри гибкого измерительного шланга, будет всегда занимать нижнее положение в месте изгиба шланга. При этом расстояние между шаром 2 и пьезоэлементом 3 пропорционально величине перемещения вертлюга в вертикальном направлении.Таким образом, измеряя расстояние между шаром и пьезоэлементом можно получить информацию о величине перемещения вертлюга относительно крайней точки его положения. 40 45 50 55 Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения вертикальных перемещений вертлюга буровой установки, содержащее заполненный жидкостью или газом гибкий шланг, подвижный конец которогозакреплен на вертлюге, а неподвижный через измерительный преобразователь связан с регистрирующей схемой, оно снабжено шариком, установленным в шланге с возможностью свободного перемещения, причем вкачестве измерительного преобразователя применен электроакустический излучательО прием ни к.На чертеже показана функциональная схема устройства.Устройство содержит гибкий измерительный шлангпостояпного сечения, шар 2, 15 измерительный преобразователь в виде электроакустического излучателя-приемника 3, псрвый генератор импульсов 4, усилитель напряжения 5, второй генератор импульсов 6, первый ключ 7, второй ключ 8, счетчик импульсов 9.20Внутрь гибкого измерительного шланга 1 проложенного по грязевому шлангу, помещен шар 2, выполненный из материала с болыпим удельным весом. Конец измерительного п ланга, закрепленный над мани фольдом, имеет измерительный преобразователь -- пьезоэлемент 3, вход которого связан с выходом первого генератора импульсов 4, а выход с входом усилителя напряжения 5. Выход первого генератора импульсов 4 связан также с управляющими вхо- з 0 дами первого ключа 7, счетчика импульсов 9 и с вторым управляющим входом второго ключа 8. Выход второго генератора импульсов 6 через второй ключ связан с входом счетчика импульсов 9. Наполнителем гибкого измерительного шланга может служить либо газообразное вещество, либо жидкость.Устройство работает следующим образом. Генератор импульсов 4 вырабатывает сигнал, который пьезоэлемент 3 преобразует в акустический импульс, распространяющийся в на пол нителе гибкого измерительного шланга 1, одновременно сигнал от генератора 4 обнуляет счетчик импульсов 9, открывает второй ключ 8 и, на время своего действия, закрывает первый ключ 7. Акустический импульс, отраженный от шара 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, поступивших от генератора 6 за время движения акустического импульса от пьезоэлемента 3 до шара 2 и обратно. Это время пропорционально расстоянию между пьезоэлементом и шаром. В свою очередь перемещение вертлюга по вертикали пропорционально расстоянию между пьезоэлементом и шаром. При 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 изобретения1. Устройство для измерения вертикальных перемещений вертлюга буровой установки, содержащее заполненный жидкостью или газом гибкий шланг, подвижный конец которого закреплен на вертлюге, а неподвижный через измерительный преобразователь связан с регистрирующей схемой, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и надежности устройства, оно снабжено шариком, установленным в шланге с возможностью свободного перемещения, причем в качестве измерительного преобразователя использован электроакустический излучатель-приемник.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что регистрирующая схема содержит два генератора импульсов, усилитель, два ключа и счетчик импульсов, причем выход первого генератора импульсов соединен с электроакустическим излучателем, с управляющими входами первого ключа, счетчика импульсов и вторым управляющим входом второго ключа, а выход электроакустического приемника связан через усилитель и первый ключ с первым управляющим входом второго ключа, выход второго генератора импульсов через второй ключ связан с входом счетчика импульсов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Юо 451836, кл. Е 21 В 45/00, 1973.2. Тимофеев Н. С., Гусман М. Т. Бурение скважин в США. М., 1960, с. 49 - 50./ / ,/ / /Составитель Н. КривкоРедактор М. Бандура Техред И. Верес Корректор У. Пономаренко Заказ 10238/1 О Тираж 600 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4