Тренажер определения направления забуриваемых шпуров относительно плоскости забоя



Тренажер определения направления забуриваемых шпуров относительно плоскости забоя
Тренажер определения направления забуриваемых шпуров относительно плоскости забоя
Тренажер определения направления забуриваемых шпуров относительно плоскости забоя
Тренажер определения направления забуриваемых шпуров относительно плоскости забоя
Тренажер определения направления забуриваемых шпуров относительно плоскости забоя
Тренажер определения направления забуриваемых шпуров относительно плоскости забоя
Тренажер определения направления забуриваемых шпуров относительно плоскости забоя

 


Владельцы патента RU 2560762:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения пространственного положения взрывных шпуров. Предложен тренажер, состоящий из кожуха, источника света, угломерной шкалы в виде полукруга с отвесом, и пластины. При этом тренажер дополнительно снабжен имитатором буровой машины, включающим буровую штангу с буровым молотком и присоединенную к нему шарнирно опору, соединенную с основанием. Причем оси источника света, бурового молотка и буровой штанги расположены в одной вертикальной плоскости, а на пластине размещена угловая шкала, проградуированная по приведенному математическому выражению. Кроме того, буровая штанга выполнена телескопической, с возможностью соединения с шаровой пятой шарового шарнира, закрепленного на плоскости забоя. Опора бурового молотка выполнена телескопической, а пластина выполнена в виде дуги. Технический результат заключается в возможности обучения глазомерному расположению буровой машины относительно плоскости забоя. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения пространственного положения взрывных шпуров.

Известно устройство для определения направления шпуров, содержащее основание, шарнир и установленную на основании угломерную шкалу (А.с. СССР №667670, МПК Е21В 47/02, 1979 г.).

Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет определять углы заложения шпуров в горизонтальной плоскости.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения направления забуриваемых шпуров, содержащее кожух, источник света, угломерную шкалу в виде полукруга с отвесом, пластину (Патент РФ №2011814, МПК Е21В 47/02, 1994 г. ).

Недостатками данного устройства является невозможность использования для обучения глазомерному расположению буровой машины относительно плоскости забоя.

Задачей изобретения является обеспечение обучению глазомерного расположения буровой машины относительно плоскости забоя.

Поставленная задача достигается тем, что тренажер, состоящий из кожуха, источника света, угломерной шкалы в виде полукруга с отвесом, пластины, дополнительно снабжен имитатором буровой машины, включающим буровую штангу с буровым молотком и присоединенную к нему шарнирно опору, соединенную с основанием, при этом оси источника света, бурового молотка и буровой штанги расположены в одной вертикальной плоскости, а на пластине размещена угловая шкала, проградуированная по формуле:

где Lβ - длина дуги, соответствующая величине горизонтального угла β;

R - величина радиуса дуги угловой шкалы, равная расстоянию расположения пластины от шарового шарнира;

β - величина горизонтального угла, град.

Буровая штанга выполнена телескопической с возможностью соединения с шаровой пятой шарового шарнира, закрепленного на плоскости забоя.

Опора бурового молотка выполнена телескопической. Пластина выполнена в виде дуги.

Наличие имитатора буровой машины, включающего буровую штангу с присоединенным с ней буровым молотком и опору, шарнирно соединенную с основанием, позволяет смоделировать реальные условия работы переносного перфоратора. Наличие основания обеспечивает устойчивое положение буровой машины и свободное перемещение ее относительно плоскости забоя.

Соединение опоры с буровым молотком посредством шарнира обеспечивает вертикальность опоры под действием собственного веса при изменении длины опоры.

Выполнение буровой штанги телескопической с возможностью соединения с шаровой пятой шарового шарнира, закрепленного на плоскости забоя, позволяет изменять углы наклона штанги в вертикальной и горизонтальной плоскостях без перемещения условной точки забуривания шпура по отношению к контрольной шкале. Это обеспечивает точность измерения пространственных углов заложения шпура.

Выполнение опоры телескопической позволяет, изменяя длину опоры при неизменном положении шарового шарнира на плоскости забоя, имитировать реальные углы наклона шпуров в вертикальной плоскости, принятые в соответствии с паспортами БВР.

Выполнение пластины в виде дуги и размещение на ней угловой шкалы обеспечивает равномерность делений угловой шкалы, нанесенной на пластину, и позволяет получить численное значения угла заложения шпура в горизонтальной плоскости по точке, указанной световым лучом.

Расположение в одной вертикальной плоскости осей источника света, бурового молотка и буровой штанги обеспечивает соответствие горизонтальных углов наклона буровой штанги к плоскости забоя и луча источника света.

Угловая шкала, проградуированная по приведенной формуле, позволяет перевести соответствующие углам наклона штанги к плоскости забоя линейные величины в угловые отметки на шкале.

Устройство поясняется чертежами. На фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 показано размещение пластины и угловой шкалы на пластине; на фиг. 3 - вид устройства сверху; на фиг. 4 и 5 показано соединение бурового молотка, кожуха и источника света; на фиг. 6 - размещение угломерной шкалы в виде полукруга на кожухе; на фиг. 7 приведена расчетная схема работы устройства.

Устройство содержит кожух 1, на котором размещен источник света 2. На кожухе 1 расположена угломерная шкала 3 в виде полукруга с отвесом 4 для определения углов в вертикальной плоскости. Кожух 1 размещен на верхней площадке бурового молотка 5, соединенного с буровой штангой 6, выполненной телескопической, на конце которой размещен шаровой шарнир 7. При этом расположены в одной вертикальной плоскости оси источника света 2, бурового молотка 5 и буровой штанги 6. К нижней плоскости бурового молотка 5 с помощью шарнира 8 присоединена телескопическая опора 9, которая жестко под прямым углом соединена с основанием 10. В комплект тренажера также входит пластина 11 в виде дуги, на которой размещена угловая шкала 12 для определения углов заложения шпуров в горизонтальной плоскости.

Элементы устройства закрепляются, например, с помощью: кожух на буровой машине фиксатором 13, шток телескопической штанги стопором 14 штанги, шток телескопической опоры зажимом 15.

В качестве источника света можно использовать, например, лазерную световую указку.

Работа тренажера осуществляется следующим образом.

На плоскости забоя 16 в соответствии с паспортным расположением шпуров, например врубовых шпуров, закрепляются шаровые шарниры 7. В забое устанавливается имитатор буровой машины, например переносного перфоратора, состоящего из бурового молотка 5, телескопической буровой штанги 6, телескопической опоры 9, соединенной посредством шарнира 8 с основанием 10. Выдвижной шток буровой штанги 6 соединяется с шаровой пятой шарового шарнира 7, закрепленного на плоскости забоя 16. Выдвижением штока буровой штанги 6 устанавливается проектная длина штанги и фиксируется стопором 14 штанги, а выдвижением штока опоры 9 буровая машина устанавливается в горизонтальном положении и фиксируется зажимом 16 опоры.

Затем на верхнюю плоскость имитатора бурового молотка 5 устанавливается кожух 1, который закрепляется фиксатором 13. К кожуху 1 присоединяется источник света 2. При этом совмещены в одной вертикальной плоскости оси источника света 2, бурового молотка 5 и буровой штанги 6. На кожухе 1 размещают угломерную шкалу 3 в виде полукруга с отвесом 4.

На расстоянии R от шарового шарнира 7 до угловой шкалы 12 устанавливают пластину 11, выполненную в виде дуги. На это значение радиуса R рассчитана угловая шкала 12, размещенная на пластине 11.

Тренажер подготовлен к работе.

Далее бурильщик перемещает буровую машину относительно плоскости забоя, пока луч света 17 не укажет на угловой шкале 12 искомое значение угла заложения шпура в горизонтальной плоскости. Бурильщик глазомерно фиксирует положение буровой машины в горизонтальной плоскости относительно забоя при данном угле наклона.

Для определения угла наклона шпура в вертикальной плоскости ослабляется зажим 15 телескопической опоры 9, буровая машина опускается вниз или поднимается вверх до положения проектного угла наклона шпура в вертикальной плоскости, устанавливаемого по отвесу 4 угломерной шкалы 3. При этом шток телескопической опоры или вдвигается, или выдвигается из цилиндра опоры. Соединение опоры 9 с буровым молотком 5 посредством шарнира 8 обеспечивает вертикальность опоры при изменении ее длины. Конечное положение опоры фиксируется зажимом 15.

Бурильщик глазомерно фиксирует положение буровой машины в вертикальной плоскости относительно забоя при данном угле наклона.

Затем все действия повторяются для других углов наклона буровой машины.

Контроль глазомерного пространственного ориентирования бурильщиком буровой машины может быть осуществлен следующим образом.

Бурильщик, при отключенном источнике света 2, глазомерно ориентирует буровую машину по значениям заданных углов заложения шпура в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно плоскости забоя, выполняя действия, перечисленные выше. После этого включают источник света 2 и по световому лучу 17 на угловой шкале 12 устанавливают фактическое значение угла наклона буровой штанги в горизонтальной плоскости. А по отвесу 4 по угломерной шкале 3 - фактическое значение угла наклона буровой штанги 6 в вертикальной плоскости.

Конструктивные размеры тренажера и продолжительность работы с ним определяются экспериментально.

Использование предлагаемого устройства позволяет осуществить обучение бурильщиков глазомерному ориентированию буровой машины относительно плоскости забоя по заданным углам наклона шпуров в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

1. Тренажер определения направления забуриваемых шпуров относительно плоскости забоя, состоящий из кожуха, источника света, угломерной шкалы в виде полукруга с отвесом, пластины, отличающийся тем, что тренажер дополнительно снабжен имитатором буровой машины, включающим буровую штангу с буровым молотком и присоединенную к нему шарнирно опору, соединенную с основанием, при этом оси источника света, бурового молотка и буровой штанги расположены в одной вертикальной плоскости, на пластине размещена угловая шкала, проградуированная по формуле:

где Lβ - длина дуги, соответствующая величине горизонтального угла β;
R - величина радиуса дуги угловой шкалы, равная расстоянию расположения пластины от шарового шарнира;
β - величина горизонтального угла, град.

2. Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что буровая штанга выполнена телескопической с возможностью соединения с шаровой пятой шарового шарнира, закрепленного на плоскости забоя.

3. Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что опора бурового молотка выполнена телескопической.

4. Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что пластина выполнена в виде дуги.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к картированию и бурению скважин. Техническим результатом является повышение точности определения траектории скважины между пунктами инклинометрии и расчета положения скважины.

Изобретение относится к способам и оборудованию, применяемым в технологических процессах, связанных с эксплуатацией подземной скважины, в частности к ориентированию обсадных или заливочных колонн.

Предложенная группа изобретений относится к измерительной технике, в частности к технике создания скважинных инклинометрических систем, и может быть использована в горном деле для контроля деформационных процессов горных пород и закладочного массива.

Изобретение относится к кустовой разработке месторождений нефти и газа при использовании направленного бурения с применением скважинной телеметрической системы и станции геолого-технологических исследований (СГТИ).

Изобретение относится к приборам для каротажа скважин. Техническим результатом является повышение надежности работы устройства и точности измерений за счет исключения систематических погрешностей прибора.

Изобретение относится к области геофизики, геологической разведки и может быть использовано при пробном, поисковом и эксплуатационном бурении скважин. Предложен способ зондирования, каротажа пород и позиционирования снаряда в буровой скважине, включающий генерацию электромагнитного и магнитного полей с помощью излучающей антенны и индуктора в виде постоянного магнита или электромагнита, дистанционные измерения параметров этих полей с помощью приемных антенн, трехосных магнитометров и градиентомеров, установленных в контрольных точках наблюдений (КТН) на поверхности Земли, и последующие вычисления на основе полученной при измерениях многомерной информации по соответствующим алгоритмам параметров идентифицируемых пород и параметров пространственного положения снаряда в буровой скважине.

Изобретение относится к области бурения подземных буровых скважин и измерения в них. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и повышение информативности исследований.

Изобретение относится к области бурения наклонно-направленных скважин, преимущественно кустовым способом с использованием телеметрической системы. Техническим результатом является повышение точности определения относительного положения забоя бурящейся скважины (БС) относительно неограниченного количества эксплуатационных колонн (ЭК) ранее пробуренных скважин (ПС) с идентификацией номеров этих скважин.

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин и может быть использовано для наклонометрии пластов и трещин в разрезах нефтегазовых, угольных, рудных и других месторождений.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в нефтепромысловой геофизике для контроля пространственного положения траектории ствола скважин в процессе их строительства.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для ориентации буровой машины в заданном направлении бурения шпуров. Устройство для направленного бурения шпуров с помощью буровой машины по ранее установленному реперу содержит совмещаемый с репером указатель в виде стержня, который снабжен линейной угломерной шкалой, проградуированной по формуле: где Lα - длина отрезка, соответствующая величине угла (α); α - величина угла, град.; b - расстояние от оси буровой машины до репера; L - длина по оси буровой машины от места забуривания шпура на плоскости забоя до репера. Кроме того стержень снабжен фиксатором, ползуном с упором, а с торца плоским основанием, расположенным перпендикулярно к стержню. Устройство просто по конструкции, а его использование позволяет с минимальными затратами времени ориентировать буровую машину в заданном направлении. 4 ил.
Изобретение относится к области геофизических исследований скважин, в частности к инклинометрическим измерениям в процессе бурения. Техническим результатом является повышение точности определения параметров скважины при значительном уровне вибраций и наличии постороннего влияния магнитных масс. Предложен способ определения угловой ориентации скважины, включающий измерение с помощью трех взаимоперпендикулярных феррозондов компонентов полного вектора геомагнитного поля, определение по показателям трех взаимоперпендикулярных акселерометров компонентов полного вектора силы тяжести и вычисление по полученным данным промежуточных значений азимутального и зенитного углов, определение поправок и вычисление окончательных значений азимутального и зенитного углов скважины для каждой точки измерения. При этом перед началом измерений в скважине определяют систематические погрешности феррозондов и акселерометров, определяют ожидаемую скорость изменения азимутального и зенитного углов в процессе бурения и определяют компоненты геомагнитного поля и величину силы тяжести в районе проведения буровых работ. Кроме того в процессе измерения в скважине дополнительно измеряют уровень вибраций с помощью акселерометров. При низком уровне вибраций накапливают данные для расчета поправки на постороннее магнитное влияние и рассчитывают азимутальный, зенитный углы и угол установки отклонителя с учетом определенных ранее систематических погрешностей, ожидаемых показаний геомагнитного поля в районе бурения и ожидаемой скорости изменения углов скважины в процессе бурения. При высоком уровне вибраций преимущественно рассчитывают уточненное значение угла установки отклонителя, ориентируясь на текущие показания феррозондов. Причем измерение вибраций ведут с помощью второго трехосевого акселерометра с повышенной, по сравнению с первым, чувствительностью к вибрациям. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к технике измерений в процессе бурения, в частности к средствам автоматической калибровки датчика нагрузки бурового долота и регулирования продольного изгиба бурильной колонны. Техническим результатом является повышение эффективности бурения и эксплуатационного ресурса бурового долота за счет эффективной регулированию истинной нагрузки, приложенной к торцу бурового долота посредством оценки поправки нагрузки и уменьшения ошибки определения фактической силы в зоне контакта долота с породой. Предложен способ оптимизации замеров нагрузки в операциях бурения, включающий следующие шаги: снимают первый замер искривления на первой глубине в скважине, причем первый замер искривления дает угол наклона и азимут бурильной колонны на первой глубине; измеряют нагрузку на буровое долото на первой глубине сенсорной муфтой, размещенной на компоновке низа бурильной колонны, причем компоновка низа бурильной колонны образует часть бурильной колонны, а буровое долото размещено на конце бурильной колонны; рассчитывают прогнозируемую кривизну скважины на второй глубине в скважине, причем прогнозируемая кривизна включает прогнозируемый угол наклона и прогнозируемый азимут бурильной колонны на второй глубине; рассчитывают величину поправки нагрузки на основе прогнозируемой кривизны скважины и проводят калибровку сенсорной муфты с величиной поправки нагрузки. Предложены также долговременный машиночитаемый носитель данных и система оптимизации замеров нагрузки в операциях бурения для реализации указанного способа. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к бурению скважин и может найти применение при определении профиля скважин. Техническим результатом является сокращение временных затрат путем совмещения технологических операций, т.е. непосредственно в процессе бурения определения профиля скважины. Способ включает разделение промывочной жидкости, поступающей из скважины, на фракции с помощью комплекса вибросит, сбор шлама, разделенного на фракции, в емкостях, взвешивание их с помощью датчиков, данные которых поступают в блок обработки информации, в котором определяют разницу между текущими значениями выходного напряжения датчика силы, соответствующего весу выбуренной и собираемой в специальную емкость горной породы, и напряжением, соответствующим расчетному значению веса породы, определяемого номинальным диаметром скважины, а затем по этой разнице вычисляют приращение диаметра скважины против легко разрушаемых под действием промывочной жидкости пород по математическому алгоритму. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к средствам контроля направления бурения скважин. Техническим результатом является обеспечение точности определения положения измерительного тела и его пространственной ориентации в скважине. Предложен способ разработки и измерения буровой скважины в грунте, включающий следующие этапы: разрабатывают буровую скважину посредством бурения бурильным инструментом, между точкой шарнирного крепления на несущем устройстве для бурильного инструмента над поверхностью грунта и измерительным телом в буровой скважине натягивают, по меньшей мере, один измерительный трос. Причем бурильный инструмент и измерительное тело удерживаются несущим устройством. Далее измерительное тело вводят вдоль оси скважины и опускают в буровую скважину в грунте. Причем измерительное тело содержит тело, диаметр которого соответствует диаметру буровой скважины, и находится в контакте со стенкой буровой скважины. Затем посредством измерений угла и расстояний при помощи измерительного аппарата определяют положения, по меньшей мере, двух вертикально отстоящих друг от друга точек натянутого измерительного троса и на основе установленных положений точек троса при помощи устройства обработки данных определяют положение измерительного тела в буровой скважине в качестве меры измерения положения буровой скважины. Раскрыта также система для осуществления указанного способа. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к средствам для геонавигации в процессе бурения наклонно-направленных или горизонтальных скважин для разведки нефти и газа. Техническим результатом является повышение точности определения направления скважин в процессе бурения по заданной траектории наклонно-направленных или горизонтальных скважин. Предложен способ геонавигации буровой скважины, содержащий: управление активированием передающего датчика на структуре инструмента, расположенной относительно бурового долота в скважине; прием сигнала в принимающем датчике структуры инструмента в ответ на активирование передающего датчика; обработку сигнала в реальном времени, включающую в себя формирование данных, соответствующих свойствам пласта впереди бурового долота. При этом принимающий датчик установлен отдельно от передающего датчика на расстоянии разделения, достаточно большом для обеспечения обработки сигнала в режиме реального времени, до достижения граничной поверхности целевой зоны. Кроме того обработка данных включает проведение операции инвертирования в отношении принятого сигнала и проверку точности результатов операции инвертирования перед использованием результатов операции инвертирования для геонавигации скважины. Причем геонавигация скважины основана на мониторинге формируемых данных так, что скважина подходит к цели в целевой зоне с минимальным выходом или без выхода за установленные пределы целевой зоны. При этом расстояние разделения является достаточно большим для обнаружения впереди бурового долота на расстоянии более чем от 10 до 200 футов (3-61 м) перед буровым долотом. Кроме того предложены также машиночитаемое запоминающее устройство, система и устройство для осуществления указанного способа, с использованием упомянутого машиночитаемого устройства. 5 н. и 21 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к направленному бурению скважин. Техническим результатом является повышение точности проводки ствола скважины в пределах продуктивного пласта. Предложен способ управления направлением движения буровой компоновки внутри продуктивного пласта, включающий размещение буровой компоновки внутри продуктивного пласта между верхним электропроводящим пластом, обладающим магнитным полем постоянного тока, и нижним электропроводящим пластом, обладающим магнитным полем постоянного тока; использование датчика для измерения магнитного поля в продуктивном пласте, складывающегося из магнитного поля постоянного тока верхнего электропроводящего пласта и магнитного поля постоянного тока нижнего электропроводящего пласта; и управление направлением движения буровой компоновки внутри продуктивного пласта с использованием результатов измерения магнитного поля. Предложены также устройство и буровая компоновка для реализации указанного способа. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к ориентирующей системе, предназначенной для направления движения бурового наконечника так, чтобы избежать столкновения с обсадной трубой в первом стволе скважины или ввести его в столкновение с ней. Техническим результатом является повышение точности определения местоположения других скважин или боковых стволов. Предложена система, содержащая буровой наконечник, выполняющий бурение второго ствола скважины; бурильную колонну, выполненную из группы трубчатых элементов, смонтированных в одну трубчатую колонну посредством соединительных средств; и группу каротажных устройств, расположенных по одному в каждом соединительном средстве или относительно него. При этом каждое каротажное устройство содержит устройство передачи данных и устройство приема данных, предназначенные для передачи и приема данных между каротажными устройствами; детектор и излучатель. Причем излучатель одного каротажного устройства подает сигнал, который отражается от обсадной трубы и выявляется детектором по меньшей мере двух каротажных устройств так, что положение и/или направление прохождения обсадной трубы можно определить путем тригонометрических вычислений. Кроме того, предложен способ направления движения бурового наконечника с использованием указанной ориентирующей системы. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к средствам для выполнения скважинного каротажа. Техническим результатом является повышение чувствительности и точности информации в процессе измерений в скважине. Предложен способ проведения измерений в скважине, содержащий этапы, на которых: управляют активацией прибора, расположенного в скважине и имеющего компоновку излучающих антенн и приемных антенн, разнесенных на расстояния, способных работать выбираемыми парами излучатель-приемник. При этом регистрируют глубинный сигнал из глубинного измерения, используя пару излучатель-приемник, и один или несколько малоглубинных сигналов из одного или нескольких малоглубинных измерений, используя одну или несколько других пар излучатель-приемник; обрабатывают один или несколько малоглубинных сигналов, образуют модельный сигнал относительно областей, прилегающих к боковым сторонам и задней стороне прибора; и формируют сигнал опережающего просмотра по существу без вкладов из областей, прилегающих к прибору, путем обработки глубинного сигнала в зависимости от модельного сигнала. Предложены также устройство для проведения измерений в скважине и машиночитаемое запоминающее устройство, имеющее инструкции выполнения действий указанного способа. 6 н. и 25 з.п. ф-лы, 41 ил.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения пространственного положения нисходящих скважин и шпуров. Предложено устройство для определения параметров заложения нисходящих наклонных скважин и шпуров, содержащее основание с размещенными на нем круговым уровнем и угломерной шкалой в виде двухкоординатной сетки, присоединенный к основанию шаровой шарнир, штангу с ограничителем, расположенную по направлению скважины и снабженную отвесом со световым точечным прибором, а также распорную трубку с упором. Кроме того, устройство дополнительно снабжено буссолью, муфтой и цилиндрическим уровнем. При этом буссоль расположена на основании, муфта выполнена в форме стакана и надета на верхнюю часть штанги с возможностью вращения вокруг штанги, цилиндрический уровень присоединен к муфте перпендикулярно ее продольной оси, а отвес закреплен на муфте по ее диаметральной оси, перпендикулярной продольной оси цилиндрического уровня. Техническим результатом является повышение точности определения численных значений углов наклона нисходящих наклонных скважин и шпуров за счет обеспечения ориентирования устройства параллельно оси выработки, а также совмещения в вертикальной плоскости осей отвеса и штанги. 6 ил.
Наверх