Датчик частоты вращения долота при турбинном бурении

 

Изобретение относится к датчикам частоты вращения долота при турбинном бурении. Цель - уменьшение габаритов датчика при одновременном обеспечении возможности модуляции низкочастотных колебаний, возникающих при взаимодействии долота с забоем. Устройство содержит корпус 1, с которым скреплен акустический резонатор (АР) 2 с звукопоглощающим горлом 3, и перворированную трубу 4, которая имеет узел 5 (шлицевую полумуфту) для соединения с валом 6 трубобура. Звукопоглощающее горло выполнено в виде изогнутого по винтовой линии полого цилиндра. Действия АР 2 основано на том, что он при возбуждении падающей на него волной отбирает от звукового поля достаточно большую энергию в области частот, примыкающих к собственным АР 2. ПРИ ВРАЩЕНИИ ВАЛА 6 ОТВЕРСТИЕ 8 СОВМЕЩАЕТСЯ С ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩИМ ГОРЛОМ И ПРОИСХОДИТ ПОГЛОЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ ЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ, РАВНОЙ ЧАСТОТЕ АР 2. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gg)g Е 21 В 45/00, 4/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ч

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4487620/31-03 (22) 03.10.88 (46) 23 ° 08 ° 90. Бюп. У 31 (71) Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола (72) Ю.А.Савиных и О.А.Столяров (53) 622,243.92.05(088,8) (56) Грачев Ю.В., Варламов В.П.Автоматический. контроль в скважинах при бурении и эксплуатации. — M. Недра, 1968.

Авторское свидетельство СССР

М - 1154454, кл. E 21 В 47/12, 1985. (54) ДАТЧИК ЧАСТОП>1 ВРАЩЕНИЯ ДОЛОТА

ПРИ ТУРБИННОМ БУРЕНИИ (57) Изобретение относится к датчикам частоты вращения долота при турбинном бурении. Цель — уменьшение габаритов датчика при одновременном обеспечении возможности модуляции ьSU,„1587182 А 1

2 низкочастотных колебаний, возникающих при взаимодействии долота с забоем.

Устройство содержит корпус 1, с которым скреплен акустический резонатор (AP) 2 с звукопоглощающим горлом

3, и перфорированную трубу 4, которая имеет узел 5 (шлицевую полумуфту) для соединения с валом 6 турбобура. Звукопоглощающее горло выполнено в виде изогнутого по винтовой линии полого цилиндра. Действие АР 2 основано на том, что он при возбуждении падающей на него волной отбирает от звукового поля достаточно большую энергию в области частот, примыкающих к собственным АР 2, При вращении вала 6 отверстие 8 совмещается с звукопоглощающим горлом и происходит поглощение энергии звуковой частоты, равной частоте АР 2., 2 ил.

1587182

Изобретение относится к турбинному бурению, а именно к датчикам астоты вращения долота, Цель изобретения — уменьшение га5 баритов датчика при одновременном

Обеспечении возможности модуляции

Иизкочастотных колебаний, возникаю- . п«их при взаимодействии долота с забоем, lp

На фиг 1 изображен датчик, проольный разрез; на фиг.2 — осцилораммы информационного сигнала.

Датчик частоты вращения долота ри турбинном бурении, содержит корус 1, с которым скреплен акустический резонатор 2 с звукопоглощающим орлом 3, и перфорированную трубу 4, которая имеет узел 5 (шлицевую полуфту) для соединения с валом 6 ryp- gp обура. Звукопоглощающее горло 3 вы «олнено в виде изогнутого по винто ой линии полого цилиндра. Перфорация трубы 4 выполнена в виде окна 7 для прохода промывочной жидкости и 25 отверстия 8 для соединения внутренней полост«1 корпуса 1 с внутренней полостью акустического резонатора 2 через звукопоглощающее горло 3 для формирования амплитудно"импульсных сигналов из спектра звуковой вибрации..

Акустический резонатор 2 представляет собой кольцевую камеру, образованную корпусом 1 и внутренней трубой 9. Звукопоглощающее горло 3 имеет звукопоглощающее отверстие 10.

Действие акустического резонатора основано на том, что резонатор при возбуждении падающей иа него волной отбирает от звукового поля достаточ- 4р но большую энергию в области частот, примыкающих к собственной частоте резонатора.

Максимальное рассеяние звуковой энергии наблюдается на резонансной 45 частоте, которая определяется по формуле

217 t vh

l 50 где с - скорость звука в трубопроводе;

v — объем резонансной камеры, смЗ;

F " площадь звукопоглощающего от- 55 верстия, см

h — длина горла, см.

Пример. Берут внутренний объем камеры ч31400 см, длину горла резонатора h 491 см, площадь отверстия горла F = 16 см и получа 2 ют резонансную частоту поглощения

f = 25 Гц.

Датчик работает следующим образом.

При включении буровых насосов жид- . кость через центральное отверстие в трубе 9 поступает в турбобур.

Вращение вала 6 турбобура приводит во вращение трубу 4. При каждом обороте вала турбобура отверстие 8 совмещается со звукопоглощающим отверстием 10 горла 3, и происходит поглощение энергии звуковой частоты f =

25 Гц с полосой d f = 20 Гц до уровня приблизительно 100Х (расчетная величина), выполняя тем самым амплитудно-импульсную модуляцию.

На фиг.2а приведена осциллограмма звуковой вибрации; на фиг.2б — также осциллограмма, но уже промодулированная.

Периодическое перекрывание звукопоглощающего отверстия 10 4 которая приводится во вращение валом

6 турбобура, приводит к формированию волновых пауз (фиг.2б), которые пропорциональны числу оборотов вала турбобур а.

Акустическим приемником, размещеннымым на поверхности (не показан) воспринимается спектр звуковой вибрации, и через соответствующие электронные преобразователи фильтруется несущая частота (фиг.2в) с последующим формированием прямоугольных импульсов на вход аналогового прибора, шкала которого проградуирована в об/мин.

Предлагаемая конструкция датчика позволяет увеличить надежность его работы и получить надежную тех««ологическую информацию о частоте вращения долота в процессе турбинного бурения путем амплитудно-импульсной модуляции низкочастотных колебаний в диапазоне частот 5-50 Гц, источником которых являются удары шарошек по поверхности забоя, что, в свою очередь, позволяет по сравнению с прототипом увеличить механическую скорость и проходку на долото за счет поддержания заданного значения осевой нагрузки по геологотехническому наряду., 5 1587182 6

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я целью уменьшения габаритов датчика

Датчик частоты вращения долота при одновременном обеспечении воэможпри турбинном бурении, содержащий ности модуляции низкочастотных колескрепленный с корпусом акустический баний, возникающих при взаимодействии резонатор с звукопоглощающим горлом долота с забоем, звукопоглощающее гори перфорированную трубу с узлом дпя ло акустического резонатора выпапнено соединения свалом турбобура,,о, т — в виде изогнутого по винтовой линии л и ч а ю шийся тем, что, с полого цилиндра.

Составитель В, Косталевский

Редактор О.Головач Техред Л.Кравчук Корректор Т. Малец

Заказ 2404

Тираж 475

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101