Устройство для контроля работы бурильной трубы

 

Изобретение относится к буровой технике и позволяет с высокой надежностью контролировать режим движения бурильной трубы (БТ) путем обеспечения контроля осевого и окружного перемещения БТ относительно захвата . В корпусе 8 буровой установлены преобразователи перемещения (ГШ) 7 и 10 захвата и БТ 3. Через К npuBodtj мемнизма U) to 00 вд li QD

СОЮЗ СОВ-=ТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<50 4 Е 21 В 44/00

h придоша

Рй ЛЯЛЮРйУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

По ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3965753/22-03 (22) Об.09.85 (4б} 30.01.87. Бюл. Р 4 (71) Институт проблем надежности и долговечности мащин АН БССР (72) Н.Т. Мннченя, П.А . Удовидчик, В.А. Рыбаков, В.И. Адашкевич и В.А. Ржецкий (53) 622.245.11 {088.8) (5б) Авторское свидетельство СССР

9 878914, кл. Е 21 В 45!00, 1981.

„„SU„„128674 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАБОТЫ

БУРИЛЬНОЙ ТРУБЫ (57) Изобретение относится к буровой технике и позволяет с высокой надежностью контролировать режим движения бурильной трубы (БТ) путем обеспечения контроля осевого и окружного перемещения БТ относительно захвата. В корпусе 8 буровой установлены преобразователи перемещения (HJI) 7 и 10 захвата и БТ Э. Через

12867 соотв. формирователи 11 и 12 импульсов ПП 10 и 7 подключены к входам фазометра 13. Выход формирователя 12 подключен к блоку управления (БУ) 14.

Фазометры 13 и БУ 14 через ключ 16 подключены к компараторам (К) 17 и

18. Второй выход БУ 14 через импульсный источник 15 штока соединен с установленным в корпусе 8 диаметрально противоположно ПП 10 элементом 9 намагничивания. Он наносит на поверхность БТ 3 метки при ее движении.

49

Уровень срабатывания К 17, соответствующий сдвигу фаз между импульсами

ПП 7 и 10, меньше уровня срабатыва— ния К 18. При осевом проскальзывании

БТ 3 относительно ротора 5 буровой импульсы на выходе ПП 10 исчезают.

На выходе фазометра 13 напряжение максимально и К 17 и 18 выдают команду на увеличение усилия за— жима или на отключение привода ротора буровой 5 . l з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для автоматизации процесса бурения.

Целью изобретения является повышение надежности контроля режима

5 движения бурильной трубы путем .обеспечения контроля осевого и окружного перемещения трубы относительно захвата.

На фиг.. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 — разрез

А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — структура фазометра; на фиг. 4 — амплитуд- но-фаэовая характеристика фазометра.

Устройство содержит статор 1, ротор 2, охватывающий бурильную трубу

3, связанный со статором 1 опорами вращения 4. Ротор 2 жестко закреплен с ротором 5 буровой, на наружной поверхности ротора 2 выполнен выступ б для взаимодействии с индуктивным преобразователем 7 перемещения захвата относительно корпуса, жестко связанным с неподвижным корпусом 8 5 буровой. Устройство дополнительно снабжено элементом намагничивания 9 и вторым индуктивным преобразователем перемещения бурильной трубы 10„ расположенными диаметрально противо- ЗО положно в плоскости перпендикулярной бурильной трубе 3 и закрепленными на статоре 1 для взаимодействия соответственно с поверхностью бурильной трубы и магнитной меткой на поверхности бурильной трубы 3.

Выходы индуктивных преобразователей 7 и 10 соединены соответственно через формирователи импульсов 11 и 12 с входами фазометра 13, при этом выход формирователя 12 индуктивного преобразователя 7 соединен также с входом блока 14 управления, один выход которого через импульсный источник 15 тока соединен с элементом

9 намагничивания, а другой — с управ ляющим входом ключа 16, на вход которого подается" сигнал от фазометра 13, а к выходу подключены компараторы 17 и 18. Компаратор 1? 1-го уровня с меньшим уровнем настройки сигнала соединен с приводом механизма зажима бурильной трубы и сигнализацией (не показаны), а компаратор 18 2-го уровня с большим уровнем настройки выходного сигнала соединен с приводом вращения ротора буровой и сигнализацией (не показаны).

Фазометр 13 выполнен на четырех дискретных элементах: 19 исключающее ИЛИ, 20 триггер, 21 и 22 элементы И-НЕ, а также операционных усилителей 23 и 24.

Устройство работает следующим образом.

После установки свечи буровых труб 3, зажима последних в роторе 5 и включения привода вращения буровой с индуктивного преобразователя 7 через формирователь 12 начинают поступать импульсы на фазометр 13 и блок

14 управления. При приходе первого импульса от формирователя 12 блок 14 управления синхронно с импульсом формирователя 12 вырабатывает команду на включение импульсного источника

15 тока, подключенного к элементу 9

1286749

t0

Фазометр 13 работает следующим образом.

На первый и второй входы фазомет-. ра 13 подаются импульсы одинаковой частоты, сдвиг фаз между которыми определяет величину среднего значения напряжения на выходе вычитающего усилителя 23. Амплитудно-фазовая характеристика на его выходе— разнополярная. Для получения однополярной характеристики, необходимой для обеспечения работы устройства с начальным сдвигом между имнамагничивания, что приводит к нанесению магнитной метки на поверхность бурильной трубы 3. После этого блок

14 управления подает команду на управляющий вход ключа 16 и открывает его.

Индуктивный преобразователь 10 начинает считывать нанесенную магнитную метку, а формирователь 11 выдавать импульсы при прохождении магнитной метки через рабочую зону индуктивного преобразователя 10. Фазометр 13, принимая на входы импульсные сигналы индуктивных преобразователей 7 и 10 через формирователи 11 .и 12, выдает через ключ 16 аналоговый сигнал, пропорциональный сдвигу фаз между импульсами от формирователей 11 и 12. Компараторы 17 и 18 настраиваются на разные уровни срабатывания, которые соответствуют определенным сдвигам фаз между импульсами от индуктивных преобразователей

7 и 10, причем уровень срабатывания компаратора 17 меньше уровня срабатывания компаратора 18. Это обеспечивает то, что при установленных разных уровнях срабатывания компараторов 17 и 18 и благодаря линейной амплитудно-фазовой характеристике фазометра 13 (фиг.4), в диапазоне от — l(po Т проворота бурильной трубы 3 относительно ротора 5 можно задавать последовательные команды: вначале на увеличение зажима труб от компаратора 17, затем на останов привода ротора 5 от компаратора 18.

Например, команда на увеличение прижима задается при относительном про— скальзывании ротора 5 и бурильной 4"

О трубы 3 на угол 20, а команда на, останов привода ротора и включение сигнализации при дальнейшем относительном проскальзывании, например, до угла в 300 45 пульсами, равными Т, и фильтрации импульсного напряжения с выхода усилителя 23 предусмотрен интегратор с элементами R и С и смещением выходного напряжения.

Результирующая амплитудно-фаэовая характеристика фазометра (фиг.4) обеспечивает простую настройку установок компараторов 17 и 18 в положительной зоне напряжений с диапазоном фаз от — II до

Реализация схемы фазометра (фиг.3) обеспечивает при исчезновении импульсов по первому входу максимальное выходное напряжение. Это значит, что при осевом проскальзывании бурильной трубы 3 относительно ротора 5, которое приводит к исчезновению импульсов от индуктивного преобразователя 10, считывающего магнитную метку, напряжение на выходе фазометра принимает максимальное значение, что обеспечивает срабатывание. компараторов 17 и 18 и выдаче команд на увеличение усилия зажима или остановку привода ротора 5 буровой и сигнализацыО, Таким образом, обеспечивается надежный контроль режима движения бурильных труб относительно зажимных устройств и, следовательно, повышение надежности работы буровой, а также своевременное поступление сигналов о повышении нагрузки на бурильный инструмент, что позволяет своевременно принять меры для снижения нагрузок и исключения прихвата бурильных труб и инструмента.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля работы бурильной трубы, содержащее преобразователь перемещения захвата относительно корпуса буровой, приводы механизмов зажима и перемещения захвата, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности контроля режима движения бурильной трубы путем обеспечения контроля осевого и окружного перемещения трубы относительно захвата, оно снабжено установленным в корпусе буровой преобразователем перемещения бурильной трубы, элементом намагничивания, первым и вторым формирователями импульсов, 4лзометром, электронным ключем, блоком управления, импульсным источником тока, первым и вторым ком12867 параторами, причем выходы преобразователей перемещения захвата и бурильной трубы соединены соответственно через первый и второй формирователи импульсов с первым и вторым входом фазометра, выход которого подключен к входу электронного ключа, выход которого соединен соответственно через первый и второй компараторы с приводами механизмов зажима и перемещения 10 захвата, управляющий вход электронного ключа подключен к первому выходу блока управления, вход которого соеA-A

49 6 динен с выходом второго формирователя импульсов, а выход подключен через импульсный источник тока к элементу намагничивания, 2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что преобразователи перемещения захвата и бурильной трубы выполнены бесконтактными индуктивными, а преобразователь перемещения бурильной трубы и элемент намагничивания установлены диаметрально противоположно в плоскости, перпендикулярной бурильной трубе °

1286749

Составитель А. Рыбаков

Техред М.Ходанич

Корректо1: А. -

Редактор А. Гулько

Заказ 7692/32

Тираж 532

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г . Ужгород, ул. Проектная, 4