Регулятор подачи долота

 

РЕГУЛЯТОР ПОДАЧИ ДОЛОТА, содержащий асинхронный электродвигатель, блок измерения веса бурильного инструмента, соединенный с первыми входами блока управления, первые выходы которого подключены к электромагнитной муфте, которая ме анически соединена с блоком подачи бурового инструмента и на вялу которой установлены электромеханический тормоз и тахогенератор, выходы которого подключены к вторш входам блoka управления, вторые выходы которого соединены с входами электромеханического тормоза, о тличающийся тем, что, с целью поньшения точности и упрощения устройства, в него введены пороговый элемент и червячный редуктор , соединенный с асинхронным электродвигателем и электромагнитной муфтой, при этом третьи выходы блока управления соединены с входами , порогового элемента, выходы О) которого подк.тйочены к асинхронному с двигателю.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

0% 01) gag E 21 В 44/ОО

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИД.:ТЕЛЬСТВУ (21) 3488975/22-03 (22) 20.09.82 (46) 07. 12.84, Бюл. У 45 (72) Я.Б. Кадымов, Ю.N.Á. Кулиев, Р.P. Ибрагимов и Т.Г. Самедов (71) Азербайджанский политехнический институт им. Чингиза Ильдрыма (53) 622,241(088.8) (56) 1. Петров И.П., Семенцов Г.Б.

Исследование привода с электромагнитной порошковой муфтой. — "Горный журнал", 1965, У 3. (54)(57) РЕГУЛЯТОР ПОДАЧИ ДОЛОТА, содержащий асинхронный электродви- ° гатель, блок измерения веса бурильного инструмента, соединенный с пер. ными входами блока управления, первые выходы которого подключены к электромагнитной муфте, которая механически соединена с блоком .подачи бурового инструмента и на валу

%. которой установлены электромехани-ческий тормоз и тахогенератор, выходы которого подключены к вторым входам блока управления, вторые выходы которого соединены с входами электромеханического тормоза, о т-. л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения устройства, в него введены пороговый элемент и червячный редуктор, соединенный с асинхронным электродвигателем и электромагнитной муфтой, при этом третьи выходы блока управления соединены с входами порогового элемента, выходы которого подключены к асинхронному двигателю. та, содержащий асинхронный электродвигатель, блок измерения веса бурильного инструмента, соединенный с первыми входами блока управления, первые выходы которого подключены к электромагнитной муфте, которая механически соединена с блоком подачи бурового инструмента и на валу которой установлены электромеханический тормоз и тахогенератор, выходы которого подключены к вторым входам блока управления, вторые выходы которого соединены с входами электромеханического тормоза, введены пороговый элемент и червячный редуктор, соединенный с асинхронным электродвигателем и электромагнитной муфтой, при этом третьи выхода блока управления соединены с входами порогового элемента, выходы которого подключены к асинхронному двигателю.

На фиг. 1 представлена блоксхема регулятора подачи долота; на фиг. 2 — схема, блока управления.

Регулятор подачи долота содержит блок 1 измерения веса бурового инструмента, блок 2 управления, пороговый блок 3, асинхронный

I электродвигатель 4, червячный редуктор 5, электромагнитную муфту 6, электромеханический тормоз 7, тахогенератор 8 и блок 9 подачи бурового инструмента.

Блок 2 управления содержит кнопку 10 "Стол", кнопку 11 "Пуск", реле 12 с замыкающими контактами

13 — 15, реле 16, фазочувствительный выпрямитель 17, блок 18 сравнения, усилитель 19 постоянного тока и тиристорный преобразователь 20.

Сигналы с выхода блока 1 измерения веса бурового инструмента и с тахогенератора 8 поступают на входы блока 2 управления с выходов кото1 рого сигналы поступают на электромагнитную .муфту 6 электромеханический тормоз 7 а также на вход порогового блока 3. Сигнал с выхода подается на электродвигатель 4, вал которого связан с червячным редуктором 5 сочлененным с ведущим валом электромагнитной муфты 6.

Блок 1 измерения веса бурового инструмента включает датчик веса и две пары сельсинов: сельсин-датчик и сельсин установки.

1 1127970

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к нефтебуровому оборудованию, Известны регуляторы подачи долота, предназначенные для поддержа-. ния заданной нагрузки на долото, содержащие блок измерения веса бурового инструмента, усилитель, асин-, хронный двигатель, электромагнитную IIopomxosye муфту, электромеха- 10 нический тормоз и блок подачи бурового инструмента (1) .

Однако регуляторы из-за наличия в них электромагнитной порошковой муфты, заполненной ферритным по- 15 рошком, что приводит к быстрому изнашиванию и нежелательному нагреву муфты, ненадежны к эксплуатации.

Наиболее близким к изобретению является регулятор подачи долотасодержащий асинхронный двигатель, блок измерения веса, соединенный с первыми входами блока управления, первые выходы которого подключены к электромеханической муфте, которая механически соединена с блоком подачи бурового инструмента и на валу которой установлены . электромеханический тормоз и тахогенератор, выходы которого подключены к вторым входам блока управления, вторые выходы которого соединены с входами электромеханического тормоза (1) .

Недостатком известного регулятора подачи долота является то, что поддержание заданной осевой нагрузки связано со значительными потерями электрической энергии на асинхронный электродвигатель, вращающий с постоянной скоростью ведущую часть электромагнитной муфты скольжения в сторону подъема бурильного инструмента. Ведомая часть, 4 муфты под действием собственного веса бурильного инструмента вращается в сторону подачи, что приводит к большим тепловым потерям в муфте, пропорциональнвж относитель-. ной скорости (скольжению) между . ведущей и ведомой частями муфты, и быстрому ее износу.

Целью изобретения является повышение точности н упрощение конструкции регулятора.

Поставленная цель достигается тем, что в регулятор подачи доло1127970

45

Регулятор работает следующим об- разом.

Перед началом бурения "взвешива ют" инструмент поворотом рукоятки сельсина установки таким образом чтобы напряжение на выходе сельсйнной гары было равно нулю.

Затем поворотом этой же рукоятки задается требуемое значение нагрузки на долото,. Разность напряжений с выхода сельсинной пары подается на первые выходы блока 2 управления.

После задания необходимого напря-жения (угла рассогласования) сельсин: ной пары, пропорционального задан- 15 ной нагрузке на долоте, производят пуск кнопкой 1 1. Срабатывает реле 12, замыкая свои замыкающие контакты.

Блокируется кнойка 11 "Пуск" контактами 14 реле 12. Выход сельсин- 2в ной пары блока 1 подключается к sxoду фазочувствительного выпрямителя

17 контактами 15 реле 12, замыкается контакт 13, подключая к сети реле 16, которое в свою очередь вклю- 25 чает электромеханический тормоз 7, растормаживающий ведомый вал электромагнитной муфты 6. Выходной сигнал фазочувствительного выпрямителя 17 сравнивается с сигналом та>хогенератора 8 в блоке 18 сравнения и подается.на вход усилителя постоянного тока, выходной сигнал которого подается на вход тиристорного преобразователя 20 и на

35 пороговый блок 3. При этом выходной сигнал сельсинной пары такого знака, что выходное чапряжение тиристорного преобразователя равно нулю, т.е. обмотка возбуждения электро- 4О магнитной муфты 6 скольжения обесто.чена.

При расторможении ведомой части электромагнитной муфты 6, происходит подача буровой колонны в скважину, т.е. ведомая часть муфты на чинает вращаться в сторонч спуска буровой колонны в скважину под действием собственного веса колонны.

Ведущая часть муфты 6 заторможена и неподвижна, так как она сочленена .с валом самотормозящего червячного редуктора.

Таким образом, при нарастании скорости спуска буровой колонны в скважину, увеличивается напряжение обратной связи по скорости от тахогенератора 8.

При достижении этим напряжением значения выходного напряжения фазочувствительного выпрямителя 17 входное напряжение усилителя 19 постоянного тока становится равным, нулю. При дальнейшем увеличении обратной связи разность напряжений на входе усилителя 19 постоянного тока изменяет знак на противоположный

В этом случае сигнал, поступающий с выхода усилителя 19 постоянного тока на тиристорный преобразователь 20, открывает его и подпитывается обмотка возбуждения муфты

6 током тем большим, чем больше сигнал на входе преобразователя 20.

В результате этого происходит торможение буровой колонны, скорость спуска ее стабилизируется и она подается в скважину с установившейся. скоростью, до соприкосновения долота с забоем.

При соприкосновении долота с дном скважины начинает увеличиватвся нагрузка на него, следовательно происходит. уменьшение колонны на крюке, что приводит к уменьшению напряжения сельсинной пары. При достижении нагрузки на долоте заданной и выше выходное напряжение сельсинной пары изменяет фазу, что приводит к изменению знака выходного напряжения фазочувствительного

:выпрямителя 17.Следовательно, увеличивается выходное напряжение тиристорно

; ro преобразователя 20 (т.к. теперь вы-: ходные напряжения фазочувствительного выпрямителя и тахогенератора 8 складываются)и происходит большее торможение спуска бурового инструмента.

Таким образом скорость подачи инструмента при нагрузке на долоте устанавливается незначительно превышающей заданную. Такое происходит при условии, что разбуриваемая порода однородна. Изменение породы приводит к изменению скорости подачи инструмента, т.е. производится регулирование подачи инструмента.

При попадании долота в очень"- твурдую породу тормозной момент муфты 6 может не обеспечить необходимуш скорость подачи долота, так как она работает в режиме динамического тор моза.

В этом случае увеличивается выходное напряжение сельсинной пары, .а

1127970

От 8

Составитель И. Назаркина

РедактоР О. ЮРковецкаЯ ТехРед С.Легеза Корректор А. Обручар

I (Заказ. 9002/23 Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 также выходное напряжение усилителя

19 постоянного тока, при превышении которым определенной величины срабатывает пороговый блок 3, который включает электродвигатель 4. Ведущая часть иуфты 6 начинает вращаться в сторону подъема инструмента, так как она сочленена с валом червячного редуктора 5,сочлененного с электродвигателей 4.

В этом режиме регулятор может обеспечить реверс, а также нулевую скорость подачи инструмента.

В пороговом блоке 3 ииеется .реле времени, которое после истечения определенного времени (уставки) отключает электродвигатель от сети.

Регулятор вновь работает в режиме динамического тормоза. Следует отметить; что при бурении-пороговый блок 3 срабатывает только при пре5 вышении нагрузки на долоте заданной на определенную величину. В процессе бурения может быть и так, что ои ни разу не сработает и регулятор все время будет работать в описанном режиме.

Экономический эффект от применения изобретения заключается в уменьшении энергетических затрат (асинхронный двигатель работает незначительное время в процессе бурения) и тепловых потерь в муфте.