Устройство для предупреждения прихвата бурильного инструмента

" 87894 ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 25,06.79 (21) 2784 1322-03с присоединением заявки Ло -(45) Дата оц бликования описания 07.11.81(51) У К зЕ 21 В 4500 Государственны комитет по дедам изобретений и открытийвит РИХВАТА БУРИЛ Ь Н О ГО И ЯСАР УИДИ 2 выИзобретение отцошггся к устройствам,предотвращающим прихваты бурильныхтруб и предназначено для подачи сигналапо истечении допустимого, заранее установленного времени неподвижности бурильныхтруб в скважине.Устройство может быть использовано внефтегазодобывающей промышленности.Известно автоматическое устройство дляпредупреждения прихвата бурильного инструмента, состоящее из датчика пути, реле времени и выходных сигнальных приооров 1, Это устройство автоматически включается по достижении бурильными трубамиприхватооотасной зоны, границы которой заданы. При этом учитывается вертикальноедвижение труб, находящихся в прихватоопасной зсне, т. е. сигнал не подается, еслиостановка труб це превышает заданного безопасного интервала времени,Однако устройством не предусмотренконтроль за временем непсдвижности бурильных труб, спущенных в прихватсопасцую зону и разгруженных на роторе, например, при неисправности лебедки, так какпри разгрузке талевой системы устройствоотключается. Устройство це учитывает,вращения труб ротором, а это значит, что прибурениями с малой проходкой из-за частогопериодического срабатывания сигнальных приборов оно может быть отключено буровой бригадой,Целью изобретения является повышениеточности за счет обеспечения надежного5 контроля за временем неподвижности трубв скваиине,Цель достигается тем, что устройствоснабжено гидроццлиндром с подпружиненным поршнем и штоком, направляющими,ползуном с коромыслом и двнжтсом, установочным винтом, ходовой гайкой с подпружиненной зубчатой рейкой ц контактнойпластиной, при этом гидроцплццдр связалис гидравлическим трансформатором, а штокб гцдроцилиндра становлен с возможностьювзацмодествия с движком, свободно перемещающимся в ползуне, а коромысло пз леднего имеет на одном конце выступ, а ца другом зуб для храпового взаимодействия с20 зубьями рейки.Кроме того, движок снабжен цодпруценным упором для взаимодействия сступом коромысла. 25 На ползуне размещен один из мцкровы ключателей для взаимодействия с контакт цой пластиной. Другои микровыключатель располоа ходовой гайке.3На фи. 1 изображена гидромсханичсская схема устройства; на фиг. 2 - электрическая схема устройства.Гидроцилиндр 1 с подпружиненным поршнем и штоком 2 соединен каналом 3 с гид,ротрансформатором 4, установленным нанеподвижном козинце талового канала 5.Шток цилиндра упирается в движок 6, который снаб 5 кен подпружиненным упором 7и Свободно помещен в полость ползуна 8.Шток перемещает движок и ползун в направляющих 9. 1-1 а ползуне установлено коромысло с выступом 10 и зубом 11, входящим ы зацепление с зубчатой рейкой 12,помещенной в корпусе ходовой гайки 13, которая может передвигаться с помощью установочного винта 14. Зубчатая рейка подпр)иинена кнопкой микровыключатсля 15.На ползуне также установлен микровыключатель 16, который может касаться контактной пластины 17, жестко ооединсниой с ходовой гайкой, включая устройство в сеть.На валу барабана лебедки и корпусестола ротора установлены постоянные маг.ниты 18 и 19, а на раме лебедки и картереротора установлены герметичные магнитоуправляемые контакты, так назыьаемысгерконы 20 и 21. Геркон лебедки электрически соединен, со счетчиком-фиксатором оборотоив 22, а геркон ротора - со счетчиком фиксатором оборотов 23,В цепи от геркона лебедки установленмикравыключатель 15 (фиг. 1).При вращении барабана лебедки илистола ротора счетчики-фиксаторы выдаютимпульсы на реле времени 24 через дискретные выключатели 25 или 26 соответственно.К реле времени подключен звонок (сирена)27.Микровыключатель 16 (фиг. 1) производит включение устройства в сеть.Работа гидромеханиеской части устройства осуществляется следующим образом.Как известно, спуско-подъемные операции характеризуются периодичностьо нагрузки и разгрузки талевой системы. Например, при спуске труб нагрузка на талевую систему возрастает дискретно с каждойнавинченной свечой, чередуясь с полной разгрузкой при установке колонны бурильныхтруб на роторе.Эта особенность нагружения талевой системы использована при создани узла,производящего автоматическое включениеустройства при спуске труб в опасную зонуи отключение при подъеме из нее.Так, по мере спуска труб количествожидкости, вытесняемой из гидротрансформатора 4 в гидроцилиндр 1 увеличивается скаждой свечой, соответственно возрастаетвыдвижение штока 2 и ползуна 8 с двикком б внутри, которые перемещаются ынаправляющих все дальше и дальше, возвращаясь в исходное положение при разгрузке труб на роторе.56 60 66 торые вызовут подъем ползуиа 8 выше уровня, соответствующего нормальной нагрузке, от спущенных в скважину труб, В момент снятия ползуна с зубчатои рейки 12, т .е. при выходе труб из опасной зорины, такой взлет нагрузки может поднять ползун опятьдо зацепления с зубчатой рейкой, где он зависнет, оставив включенным устройство, несмотря на то, что трубы из опасной зоны яке подняты.Для предотвращения подобного зависания ползуна предусмотрен значитсльный ход ползуна от момента его соскакивания 889144Ходовая гайка 13 с зубчатой рейкой 12устанавливается с помощью винта 14 иааком уровне, чтобы при спуске груб наглубину, соответствующую началу прихватоопасной зорины, ползун 8 своим зубом 11вошел в зацепление с нижним зубом зубчатой рейки 12, При этом микроыыключатель16 коснется контактной пластины 17 ивключит устройство в сеть.10 По мере дальнейшего спуска труб ползунбудет п 01 дн 1 маться все выше и выше, поочередно входя в зацепление 00 вторым, третьим, наконец, четвертым зубом зубчатой рейки. При этом будет происходить следую 6 1 Цсс,Выдвигаясь, шток 2 упираегся ы движок6 и перемещает его ыысрх (ио,зун 8 вэтОт момент нсиодынжси, так как удсрживастся От сы 000 днОГО дВижсни 51 ы:1 из с помощью коромысла, когорое своим зубом 11находится в зацеплении с зубчатой рейкой12) прн этом, подпружиненный упор 7 отводит в сторону выступ 10 и тем самым выводит зуб 11 коромысла:1,1 зацепления с26 зубчатой рейкой 12. Осыобождсный иолзун под действием своего веса скользит вниз;10 упора в движок 6 и затем вместе с нимподнимается вверх штоксо 2;1 а величинус го ыыд В ижс и и 51.Таким образом, войдя ири спуске труб взацепление с зубчатой рсйкой, ползун придалыейшсм спуске совершает периодически повторяОщиеся действия: соскакиваетвниз с зубчатой рейки, затем поднимается,уылскасмый штоком, выше нее, потом сноваопускается до зацепления с зубчатой рейкой и т. д.При подьсме труб из скважины., т. е.когда выдвижение штока уменьшается с40 каждой поднятой свечой, наступает такоймомент, когда ползун, соокочтв с зубчатойрейки, уже не поднимается (после отвинчиыания очередной свечи) до такого уровняпри котором зуб 11 входит в зацепление с. зубчатой рейкой 12. Так, по мере подъематруб ползун выйдет из зацепления поочередно со всеми четырьмя зубцами зубчатойрейки, что будет соответствовать выходутруб из прихватоопасной зоны и, как показанО Вышс, приведет к Откл 10 1 снию устройства от сети.При резком подъеме талевого блока могут возникнуть динамические нагрузки, ко5ВНЗ с зуоа Ои рейки ДО х 10 ра и дВижОк 6. Этот ход а (фиг. 1) принят равным выдвижению штока от нагрузки в четыре свеЧ Р 1.На спущенные в прихватоопасную зону и установленные на роторе трубы с помощью лебедки может оыть приложена случайная натяжка по какой либо причине не на полньй всс колонны. Прц этом талевая систеча может цспьпывать нагрузку, при ко(орой выдвижение штока 2 произойдет лишь на высоту, достаточную только для снятия ползуна с зубчатой рейки, что вызовет отключсцие устройства.Выполнение зубчатой рейки с четырьмя зубцами устраняет вероятность снятия ползуна с зубчатой рейки цз-за случаиных на- ГрузОК при нахождении труо В Опасной ЗО- не. Соскочив с верхнсго зубца, ползун зависнет на следующем нижестоящем зубце и так до первого зубца. Для опускания ползуна ниже зубчатой рейки необходимо 4 ра за прилоРкить к талсвой системе агрузку, равную той, при которой ползун соскакивает с каждого зубца, причем в тсчеш 1 с относительно короткого интервала времени, установленного на реле времени (до 15 мцн). Таким образом, случайное соскакиванцс ползуна с зубчатой рейки при нахождении труб в опасной зоне практцческп исключается.Электромеханическая часть устройства работает следующим образом.При включении устройства В сеть, т. е.когда трубы при спуске достигли прихватоопасной зоны, реле времени 24 (см, фиг. 2) начинает Отсчет минут, и, если имеет место остановка, то по окончании установленного отрезка времени, например, 10 мин, включается звонок (сирена) 27. Но если до истечения 10 мин начинает работать лебедка цли ротор, то импульсы при замыкании соответствующих геркоцов поступают на счетчики-фиксаторы, которые после определенного (установленного) числа оборотов, например, на восьмом обороте барабана лебсдки, выдают импульсы через дискретныс выключатели 25 и 26 на реле врсмени 24. Это приводит к сбросу сделанного отсчета и началу нового.Таким образом, прц спуско-подъемных операциях илц при бурении в прихватоопасной зоне, т. е. во всех случаях, когда длительность остановки лебедки или ротора менее установленного на рсле 24 промежутка времени, включения звонка 27 не процсходцт.Схемой устройства предусмотрено про. изводить вык.1 Оченис звонка только путем страгцвания бурильных труб, т. е. их подьемом или спуском, например, на 3 м или проворотом ротора на заданное число оборотов.На буровой может быть такой случай, когда магнит на валу лебедки цли валу10 15 20 25 Зо 35 2. Устройство по п. 1, от ли ча ющеес я тем, что движок снабжен подпружиненным упором для взаимодействия с выступом коромысла. 65 40 45 50 55 60 привода ротора окажется Во время остановки против соответствующего геркона, причем это может совпасть с окончанием, напримср, восьмого оборота барабана лебедки, т, с. когда счетгик фиксатор лебедки замкнст контакты в цепи катушки сброса отсчета на рслс времени. В этом случае кат цКа останется под 1 лапряРкснце.1, притянув ведомый диск. Сделанный отсчет будст сброшен, а новый отсчет производиться не Оудет, та 1( как напряжение с катушки нс снято, т. е. реле врсченц перестает выполнять свои функции, Во цзосжании этого импульсы счетчиков-фиксаторов лебедки ц ротора поступают ца реле времени 24 через дискретные выключате.ти 25 и 26, которыс пропускают,ц 1 шь корот 1(ие 1 плпх льсы вне зависимости от длцтсльности импульсов на них поступивших.На буровой может быть следующее. Трубы, спущенные в прцхватоопасную зону, установлены на роторе, а лебедка работает, т. с. происходит спуск цлц подъем талевого олока и, следовательно, поступают импульсы от гсркона 20 лебедки, создавая видимость спуска или подъема труб. В подобных случаях для отключения геркона лебедки используется мцкровыкл 1 очатсль 15, уста. новленный под зубчатой рейкой 2 (фиг, 1). При установке труб на роторе, когда талевая система разгружается, ползун зависает на зубчатой рейке ц своей тяжестью перемещает ее вниз до контакта с кнопкой мцкровыключатсля, что приводит к его сраоатыванию, т. е. отключению геркона лебедки,Формула изобретения 1. Устройство для предупреждения прихва та бурильного инс грумента, содержа ш,ее датчик пути, индикатор веса, (рормирователь импульсов пути, реле времени ц сиг нализатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет обеспечения надежного контроля за временем неподвижности труб в скважине, оно снабжено гидроцилиндром с подпружиненным поршнем и штоком, направляющими, ползуном с коромыслом и движком, установочным винтом, ходовой гайкой с подпружиненной зубчатой рейкой и контактной пластиной, при этом гидроцилцндр связан с гид. равлическцм трансформатором, а шток гидр оцилиндра установлен с возможностью взаимодействия с движком, свободно перемещающимся в ползуне, а коромысло последнего имеет на одном конце выступ, а на другом зуб для храпового взаимодействия с зубьями рейки.