Устройство автоматического контроля глубины скважины в процессе бурения

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А

3(51) Е 21 В 44/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGXOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю, СЛ

К). (21) 3489403/22-03 (22) 21.06,82 (46) 30.10.83. Бюл. V 40 (72) А.В.Лалетин, В.М.Усачев, С .В.Шарфунов и Г .Г.Гомелаури (71) Якутский научно-исследовательский и проектный институт алмазодобывающей промышленности (53) 622.254(088.8) (56) 1.. Авторское свидетельство СССР

11 119628, кл. Е 21 В 47/04, 1959.

2. Авторское свидетельство СССР

М 5644il, кл. Е 21 В 47/04, 1974 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО

КОНТРОЛЯ ГЛУБИНЫ СКВАЖИНЫ В ПРОЦЕССЕ

БУРЕНИЯ, содержащее головку стирания, соединенную с генератором размагничивания, головку считывания и головку намагничивания, соединенную с генератором намагничивания, блок управления подъемом буровой штанги и блок отображения, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, в него введены датчик давления, элементы

И, генератор одиночного импульса, счетчик,. блоки сравнения, задатчик глубины бурения и сигнализатор, причем датчик давления соединен с первыми входами элементов И, выходы первого и второго элементов И соединены с генератором намагничива-. ния, при этом второй вход третьего элемента И подключен к головке считывания, а выход - к второму входу. второго .элемента И непосредственно и через генератор одиночного импульса - к входу генератора размагничивания и к счетному входу счетчика, выход которого соединен с блоком отображения и с первым входом первого блока сравнения непосредственно и через второй блок сравнения с вторым входом первого блока сравнения, выход первого блока сравнения подключен к сигнализатору, блоку управления подъемом буровой штанги и к входу "Сброс" счет.чика, а второй вход первого блока сравнения подключен к задатчику глубины бурения.

1051240

Изобретение относится к шарошечному бурению скважин, предназначено для непрерывного измерения глубины скважины в процессе бурения и может быть использовано для оперативного управления буровыми работами на карьерах.

Известно устройство для автоматического контроля глубины, содержащее намагничивающую и при- 10 емную головки, которые электрически связаны между собой и размещены на фиксированном расстоянии друг от друга, жесткое основание, на котором размещены обе головки, и пере- 15 счетный механизм, обеспечивающий выделение каждой десятой метки $1(.

Недостатком указанного устройства является то, что он не позволяет оперативно, т.е. в процессе бу- 20 рения, измерять текущие значения углубления .бурового снаряда в горный. массив.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство автоматическо- 25 го контроля глубины скважины в процессе бурения, содержащее намагничивающую головку, соединенную с генератором намагничивания, головку считывания, соединенную с генерато- Зо ром размагничивания, блок управления и регистратор глубины (2) .

Недостатком известного устройства является низкая точность контроля глубины скважины, 35

Цель изобретения - повышение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство автоматического контроля глубины скважины в процессе бурения, содержащее головку стирания, соединенную с генератором размагничивания, головку считывания и головку намагничивания, соединенную с генератором намагничивания, блок управления подъемом буровой штанги и блок отображения, введены датчик давления, элементы

И, генератор одиночного импульса, счетчик, блоки сравнения, задатчик глубины бурения и сигнализатор, причем датчик давления соединен с первыми входами элементов И, выходы первого и второго элементов И соединены с генератором намагничивания, при этом второй вход третьего элемента И подключен к головке считывания, а выход - к второму..входу вто" рого элемента И непосредственно и через генератор одиночного импульса — к входу генератора размагничивания и к счетному входу счетчика, выход которого соединен с блоком отображения и с первым зходом первого блока сравнения непосредственно и через второй блок сравнения с вторым входом nepsoro биока сравнения

11, выход первого блока сравнения подключен к сигнализатору, блоку управления подъемом буровой штанги и ко входу "Сброс" счетчика, а второй вход первого блока сравнения подключен к задатчику глубины бурения.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, функциональная схема; на фиг. 2 - схема сигнализатора.

Головка 1 намагничивания установленна на каретке 2 вращателя бурового станка, которая приводится в движение от привода, состоящего из электродвигателя 3, через редуктор 4. Буровая штанга 5 закреплена в нижней части каретки 2. Головка 1 намагничивания соединена с генератором 6 намагничивания. Головка 7 считывания магнитных меток установлена также на каретке 2 и соединена через усилитель 8 с первым входом элемента И 9, датчик 10 давления соединен с вторым входом элемента И 9 и с первыми входами элементов И 11 и 12, выходы которых соединены с входом генератора 6 намагничивания,. генератор 13 одиночного импульса, соединенный с генератором

14 размагничивания и с информационным входом счетчика 15, выход которого соединен с блоком 1б сравнения, выход которого соединен с входом

"Сброс" счетчика 15 и с блоком 17 управления и сигнализатором 18.

Задатчик 19 глубины бурения подключен к блоку 16 сравнения, Кроме того, выход счетчика 15 подключен к блоку 20 отображения и второму блоку 21 сравнения, выход которого соединен с вторым входом элемента

И 11. Выход генератора 14 размагничивания подключен к головке 22 стирания.

Устройство работает следующим образом.

В начале бурения буровая штанга

5 находится в транспортном положе1051240

30 нии. Включается электродвигатель 3 вращателя через редуктор передает вращение на буровую штангу 5. С помощью напорного гидроцилиндра 23 создается давление Р . Через систему тросов, прикрепленных к подвижной каретке 2 вращателя, буровая штанга

5 начинает перемещаться вниз. В момент касания буровой штангой 5 поверхности уступа, давление в напорном гидроцилиндре 23 возрастает до величины P > P, что соответствует опусканию буровой штанги из транспортного положения в рабочее. Датчик

10 давления подает сигнал об измене- 15 нии давления. Сигнал с датчика 10 давления поступает на первые входы элементов И 11 и 12. Если значение счетчика 15 импульсов равно нулю, что соответствует началу бурения, блок ll сравнения с нулем, своим входом подключенный к выходу счетчика 15 импульсов, вырабатывает сигнал, подаваемый на другой вход элемента И 11. В результате 25 совпадения сигналов с выхода блока 21 сравнения и датчика 10 давления, первый элемент И 11 вырабатывает сигнал, запускающий кратковременна генератор 6 намагничивания, в результате головка 1 намагничивания, установленная на подвижной каретке 2, намагничивает участок направляющей, что соответствует нанесению первой магнитной метки, При углублении буровой штанги 5 в уступ каретка 2 перемещается вдоль направляющей вниз и пройдет расстояние L, равное расстоянию междузакрепленными на ней .головками намагничивания, считывания и стирания магнитных меток и соответствующее точности измерения. Намагничивающий участок направляющей переместится к головке 7 считывания.

Принятый головкой 7 считывания сигнал через усилитель 8 подается на вход элемента И 9. Одновременно дат, чик 10 давления вырабатывает сигнал, подаваемый на второй вход элемента

И 9. Выход элемента И 9 соединен через генератор одиночного импульса со счетным входам счетчика 15 им-. пульсов, который изменяет свои показания на единицу. при считывании

: очередной магнитной метки. Выход эле.мента И 9 также, соединен с первым входом элемента И 12, который вырабатывает сигнал при подаче на второй вход сигнала с датчика 10 давления при давлении Р > Р,. т.е. когда происходит дальнейшее углубление буровой штанги 5 в уступ. Сигналом с выхода элемента И 12 запускается кратковременно генератор 6 намагничивания, который намагничивает участок направляющей, расположенный ниже считанного на расстоянии, равном заданной точности бурения и расстоянию между закрепленными на каретке

2 головками 1 намагничивания и считывания 7. Выход счетчика 15 импульсов подается на блок,20 отображения для визуального контроля текущей глубины скважины, а также на вход блока

16 сравнения с заданным количеством меток, на второй вход которой подается сигнал, пропорциональный заданной глубине бурения с задатчика

19 глубины бурения. Процесс нанесеkNR считывания и стирания циклически повторяется до тех пор, пока количество считанных меток будет равно заданному. В этом случае блок 16 сравнения вырабатывает сигнал, запускающий блок 18 сигнализации, который вырабатывает звуковые и све" товые сигналы для машиниста бурово-. го станка, тем самым машинист бу равого станка получает сведения о том, чта буровая штанга находится на заданной глубине.

Схема блока 18 сигнализации (фиг. 2) включает триггер 24,. формирователь 25 импульсов, электронное реле 26, лампу 27 индикации, генератор 28 низких частот и громкоговоритель 29.

Алгоритм работы блока 15 заклю" чается в следующем.

Сигнал. с блока 16 сравнения поступает на вход триггера 24, который подает сигнал для запуска формирователя 25 импульсов, формиро; ватель 25 импульсов вырабатывает им. пульс определенной длительности, замыкающий электронное реле 26. В результате замыкания реле 26 включается лампа 27.индикации и генератор 28 низких частот, вырабатывающий звуковой сигнал, воспро- изводимый громкоговорителем 29.

После окончания работы формирова" теля 25 импульсов электронное реле

26 размыкается и отключает лампу

23 индикации и генератор 28 низких

1051240 частот. Следующее срабатывание блока 18 сигнализации произойдет при поступлении нового сигнала с блока

16 сравнения.

Одновременно сигнал с выхода блока 1.6 сравнения подается на вход блока 17 управления подъемом буровой штанги, а также на сбрасывающий вход счетчика 15 импульсов, приводя тем самым счетчик импульсов в первоначальное положение для измерения глубины в процессе бурения следующей скважины.

Для удаления шламовой мелочи или устранения заклинивания .возможен неоднократный подъем и опускание штанги. Поэтому необходимо устранение воэможности повторного считювания магнитной метки, т.е. причин, нарушающих нормальный ход процесса бурения. Это достигается тем, что .возвращение или подъем буровой штан: ги связано с изменением давления в напорном гидроцилиндре 23 до значения P c P, в результате чего датчиком давления не вырабатывается сигнал, подаваежый на входы элементы И 9, 11 и 12, чем блокируется

5 выполнение функций намагничивания, считывания и стирания магнитных меток.

Предлагаемое устройство позволит

10 контролировать углубление бурового инструмента с заданной точностью в любой момент времени, начиная

co,ñêà÷êà давления в напорных гидроцилиндрах в момент касания шарошки уступа, что соответствует нанесению первой магнитной метки, . и до последней, соответствующей заданной глубине скважины в процессе бурения. С помощью изобретения по20 является возможность управлять процессом бурения скважин станками шарошечного бурения и оперативно..

I определять положение бурового инструмента.

ВНИИПИ Заказ 8630/33

Тираж 603 Подписное филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä,óë.ÏðoåêòíàR,4