Устройство для измерения глубины скважины в процессе бурения

 

УСТЮЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЛУБИНЫ СКВАЖИНЫ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ , содержащее напорный гидроцилиндр со свободно перемещающимся внутри штоком, связанным с планкой, и преобразователь, связанный через блок регистрации с блоком исключения холостого хода, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерения, оно снабжено направляющим цнлиндром с установленным в нем мерным барабаном с тросом и контргрузом, а преобразователь выполнен в виде индукционной катушки и сердечника, внутри которого с возможностью свободного перемещения расположен зубчатый диск, при зтом последний жестко связан с мерным барабаном, который через трос и планку соединен со штоком. (О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4q5<> Е 21 в 47/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3594609/22-03 (22) 04.04.83 (46) 07.04.85. Бюл. N 13 (72) А. В. Лалетин, В. М. Усачев, Г. Г. Гоме. лаури, М. В. Асеев, Ю. Ю. Каротаев, Н.H.Хохлов, В, В, Канашин и Ж. Б. Табынбаев (71) Якутский научно;исследовательский и проектный институт алмазодобывающей промышленности и Удачненское управление

Научно-производственного объединения "Сибцветметавтоматика" (53) 622 (088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 798281, кл. Е 21 В 47/04, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР N 771329, кл. Е 21 В 47/04, 1980 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ГЛУБИНЫ СКВАЖИНЫ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ, содержащее напорный гидроцилиндр со свободно перемещающимся внутри штоком, связанным с планкой, и преобразователь, связанный через блок регистрации с блоком исключения холостого хода, о т л и ч а ющ е еся тем,,что,,с целью повышения точности измерения, оно снабжено направляющим цилиндром с установленным в нем мерным барабаном с тросом и контргруэом, а цреобраэователь выполнен в виде индукционной катушки н сердечника, внутри которого с возможностью свободного перемещения расположен зубчатый диск, при этом последний жестко связан с мерным барабаном, который через трос и планку соединен со штоком.

f 1148991

Изобретение относится к бурению и может быть использовано для определения глубины скважины в процессе шарошечного бурения.

Известно устройство для измерения глубины скважины в процессе бурения, содержащее корпус и связанные с иим измерительный и прижимные ролики, редуктор, сельсины, счетчик. и шарнирную подвеску, связанную с ротором буровой установки 11).

Недостатком этого устройства является не- 10 достаточная точность, возникающая вследствие того, что в буровых станках шарошечного бурения буровая штанга имеет высокую скорость вращения и высокий уровень вибрации, при котором трудно обеспечить постоянный коэффициент трения между измерительным роликом и буровой штангой. Это приводит к несоответствию углового и линейного перемещений, а следовательно, к снижению точности измерения. 20

Наиболее близким но технической сущности к изобретению является устройство для.измерения глубины скважины в процессе бурения, содержащее датчик перемещения буровой колонны, блок исключенияхолостого хода, схему2ч регистрации.

В известном устройстве чувствительного э лемента — датчика перемещения буровой колонны используется ролик кронблока, через который пропущен талевый канат подъема

30 ,спуска буровой колонны. При движении талевого каната за счет сил трения ролик кронблока получает момент вращения. По углу поворота ролика кронблока судят о величине линейного перемещения талевого каната, т. е. об углублении буровой .колонны в горный массив 12).

Недостатком известного устройства является существенная погрешность измерения глубины скважины, обусловленная тем, что вращающий момент не совпадает с плоскостью вращения ролика кронблока и может быть разложен на две составляющие: собственно вращающий момент и сдвигающий, который вызывает износ ролика из-за проскальзывания.

Проскальзывание вызвано также наличием смазки талевого каната.

Целью изобретения является повышение точности измерения глубины скважины.

Указанная цель достигается тем, что устройство "для измерения глубины скважины в 50 процессе бурения, содержащее повторный гидроцилиндр со свободно перемещающимся внутри штоком, связанным с планкой, и преобразователь, связанный через блок регистрации с блоком исключения холостого хода, снабжено SS направляющим цилиндром с установленным в нем мерным барабаном с тросом и контргрузом, а преобразователь выполнен в виде индукционной катушки и сердечника, внутри которого с возможностью свободного неремещения расположен зубчатый диск, при этом последний жестко связан с мерным барабаном, который через трос и планку соединен со штоком.

Длину окружности мерного барабана выбира ют кратной величине рабочего хода штока напорного гидроцнлиндра, а число зубьев диска определяют по формуле

1 тде n — количество зубьев диска;

1 — длина буровой штанги;

Q — длина окружности мерного барабана;

Н вЂ” заданная точность измерения глубины скважины; ь — величина рабочего хода штока напорного гидроцилиндра.

Повышение точности измерения глубины скважины в процессе бурения достигается тем, что тросовая система устройства используется только для измерения поступательного движения бурового инструмента, при этом намотка концов троса во взаимно противоположных направлениях и запасовка его свободных концов на мерном барабане исключает их взаимное проскальзывание, обеспечивая заданную точность измерения глубины скважины, Зубчатый диск, жестко закрепленный на мерном барабане, используют для модуляции магнитного потока. Перемещение зубьев в зазоре сердечника вызывает изменение магнитного потока и величины тока намагничивания, которое фиксируется схемой регисттрации.

На чертеже представлена схема устройства для измерения глубины скважины в процессе бурения.

Устройство содержит шток 1 напорного гидроцилиндра 2, мерный барабан 3 и жестко закрепленный на нем .зубчатый диск 4. Мерный барабан 3 закреплен на кронштейне 5 направляющего цилиндра 6, в котором перемещается контргруз 7, тросовую систему 8, левая ветвь которой соединена со штоком 1 напорного гидроцилнндра 2, правая ветвь с контргруэом 7, а свободные концы каждой ветви тросовой системы 8 эапасованы на мерном барабане 3, ветви тросовой системы 8 навиты на мерный барабан 3 во взаимно противоположных направлениях, индукционную катушку 3, намотанную на сердечнике 10 с зазором и соединенную с первым и вторым входами с схемы 11 регистрации, блок 12 исключения холостого хода, соединенный с третьим вхо"дом схемы ll регистрации.

3 214899

Перед началом бурения шток 1 напорного гидроцилиндра 2 находится в предельном нижнем положении, что соответствует нулевому значению глубины скважины. При этом левая ветвь тросовой системы 8 навита на мерном барабане 3 с максимальным количеством витков, причем витки уложены в один плотный слой. Контргруз 7 находится внутри направляющего цилиндра 6 в предельном нижнем положении, при этом правая ветвь тросовой системы 8 смотана с мерного барабана 3.

При углублении буровой штанги в горный массив происходит подъем штока 1 напорного гидроцилиндра 2, при этом мерный барабан 3 получ",ет за счет разматывания левой ветви тросовой системы 8 вращающий момент, который вызывает подъем контргруза 7 посредством навивания правой части тросовой системы 8 на мерный барабан 3, а также перемещение зубьев диска 4 в зазоре сердечника

10. При этом прохождения зуба в зазоре сердечника 10 вызывает изменение величины тока, протекающего по индукционной катушке 9, а в схеме 11 регистрации фиксируется углубление буровой штанги на величину, равную заданной точности измерения. Описанный процесс продолжается до достижения штоком

1 напорного гидроцилиндра 2 предельного верхнего положения, при котором глубина пробуренной скважины равна длине буровой

30 штанги и в схеме 21 регистрации фиксируется соответствующее количество импульсов.

Подъем буровой штанги в исходное положение достигается опусканием штока 1 напорного гидроцилиндра 2, при этом мерному барабану 3 передаетсяпротивоположный вращающий З5 момент за счет потенциальной энергии контргруза 7, находящегося в предельном верхнем положении. Наматывание левой ветви тросовой системы 8 на мерный барабан 3 и сматываиие правой ветви с мерного барабана 3 происходит 40 о I до тех пор, пока шток 1 напорного гидроцилиидра 2 займет предельно нижнее положение, В этот момент блок !2 исключения холостого хода, соединенный с третьим входом схемы

11 регистрации, сбрасывает его показания в нулевое состояние.

Устройство для измерения глубины скважины в процессе бурения было установлено на буровом станке шарошечного бурения

СБШ вЂ” 250, который имеет следующие параметры: длина буровой штанги 1 = 8000 мм, величина рабочего хода штока напорного гидроцилиндра г — 2000 мм, заданная точность измерения аН вЂ” 50 мм.

В устройстве чувствительный элемент снабжен мерным барабаном 3, длина окружности которого составляет 200 мм и кратна величине рабочего хода штока напорного гидроцилиндра (2000/200=10) . Ветви тросовой системы

8 намотаны на мерный барабан во взаимно противоположных направлениях, и уложены в один плотный слой, а свободные концы запасованы. Левая ветвь соединена со штоком напорного гидроцилиндра подачи бурового .инструмента, а правая — с контргрузом, перемещающимся в. направляющем цилиндре.

Зубчатый диск имеет шестнадцать зубьев, определенных по выше приведенной формуле.

Во время углубления буровой штанги на

0,05 м, соответствующему заданной точности измерения, в схеме 11 регистрации фиксирует ° ся первый импульс, при этом шток напорного гидроцилиндра поднимается на

0,0125 м относительно своего первоначального положения, а зубчатый диск поворачивается в зазоре сердечника 10 на один зуб. Максимальному углублению буровой штанги, равному 8 м, соответствует перемещение штока напорного гидроцилиндра на 2 м, при этом в схеме регистрации зафиксировано 160 импульсов, а зубчатый диск совершает десять полных оборотов.

Конструктивные элементы предлагаемого устройства позволяют измерять глубину скважины в процессе бурения с заданной точностью, что приводит к исключению перебуров при бурении, которые в настоящее время составляют около ЗУ е от общего объема бурения.

1148991

Составитель В. Сидоров

Техред Л.Микеш Корректор М. Максимишинец

Редактор Г. Волкова

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 1841/21 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5