Забойное устройство для измерения осевой нагрузки

Авторы патента:

E21B45 - Измерение времени или скорости бурения

E21B44 - Системы автоматического управления или регулирования процессом бурения, т.е. самоуправляемые системы, осуществляющие или изменяющие процесс бурения без участия оператора, например буровые системы, управляемые ЭВМ (неавтоматическое регулирование процесса бурения см. по виду процесса; автоматическая подача труб со стеллажа и соединение бурильных труб E21B 19/20; регулирование давления или потока бурового раствора E21B 21/08); системы, специально предназначенные для регулирования различных параметров или условий бурового процесса (средства передачи сигналов измерения из буровой скважины на поверхность E21B 47/12)

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 595482

Сок1з Советск к х

Со11налнстнческнк

Республик

° с (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.03.77 (21) 2460454(22-03 (61) М. 1(л. - E 21В 191 OS

E 21В 45 00 с присоединением заявки Ке

Совета Министров СССР ло делам изобретений н лткрытнй (43) Опубликовано 28.02.78. Бюллетень ¹ 8 (45) Дата опубликова11ия описания 20.03.78 (63) УДК 622.24:6S1. .17 (088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявители

С. А. Альперович, И. К. Саркисов и В. И. Миракян

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский институт буровой техники и Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических методов разведки (54) ЗАБОЙНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ОСЕВОЙ НАГРУЗКИ

Государственный комнтет (23) Приоритет

Изобретение относится к буровой технике и касается устройств для измерения осевой нагрузки на долото.

Известно устройство для измерения осевой нагрузки»а долото, содержащее переводник, который в средней части имеет уменьшенныи диаметр, и преобразователь механической деформации в электрический сигнал, расположенный во внутреннем проходном сечении указанного переводника и установленный между двумя опорными кольцами Щ.

Недостаток известного устройства заключается в том, что погрешность получаемой информации остается весьма значительной из-за того, что не учитывается влияние гидродинамического давления промывочной жидкости на измерительную часть переводника.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для измерения осевой нагрузки, которое содержит встроенный в колонну труб упругий элемент, датчики перемещения, расположенные на указанном элементе, электронный блок, состоящий из генератора питающего напряжения, блока согласования, усилителя, и регистрирующии прибор. 11ри проведении измерения напряжения сигнал с генератора через блок согласования поступает на датчик перемещения, выходной сигнал которого, пропорциональный величине полной деформации упругого элемента, поступает через усилитель на регистриру ющий прибор.

Недостатком известного устройства является невысокая точность измерения, TUlc как величина сш.нала, снимаемого с выхода дат шка иеремещешш, ис пропорциональна исп1ш1ому зна1еиию осевои нагрузки вьиду того, что упрупш элемеит, 112 котором расположен указанныи датчш, llcllbll ûâûåò кроме сжатия и деформацию растяжения. 11ослсдняя обу словлена наличием разности давлсllllll иромывочнои жидкости виу"1 ри оуpli. lüí011 1 о, 10ililbl и в затрубном иростра.1стве.

Целью изобретения является повышение точности измерения осевой иагрузки.

Это достигается тем, что устройство снабжено дополнительным усилителем, сумматором и дифференциальным датчиком давления, причем выходы датчиков перемещения и дифференциального давления подключены через соответствующие усилители и сумматор и реп.стрирующему прибору, при эl ом чувствительньш элемеHT дифференциа.,ьиого дат 1ика давления расположен в упругом элементе в1ежду внутритрубной и затруоной полостями.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема описываемого устройства; на фиг, 2 вЂ” его блок-схема.

Забойное устройство для измерения осевой нагрузки состоит из упругого элемента 1, су.

595482 жеппого в средней части, датчиков перемещения 2, расположенных на боковой поверхности упругого элемента 1, дифференциального датгпка давления 3, чувствительный элемент 4 которого расположен между внутритрубной полость>о Л и затрубной полостью Е, защитного стакана 5, компепсатора давления 6, выполненного, например, в виде сильфона, и ко1г1е11псра 7 с располо>кенпым в нем электрОН11ым Олоком, Встроенным ВО Внутреннем .1роходном сечении колонны бурильных труб.

Электронный блок Вкл1очает генератор 8 пита;ощего напряжения, блок согласования 9, контакт 10> подклю lепные Ко Входс1м дат IHKQB перех еще>пя 2 и дифференциального датчика давл(.ппя 5, с, м Ia I op 1 1 > Входы которого через ус1;ли>ели 12 и 13 подключены к указанHbI>l дат 11ка11, а Вы..од вЂ” вЂ” к регистрир) ющему прибору 14.

1 lр1; пали iliH KBIIacla сВязи ааооН-устье HII(рормацпя О Величине Осевой нагрузки может оыгь переда(а iia поверхность, в случае использования автономных глуoliHHblx Hpuoopob -- aap(. I Hci pHpouaHa II cKHa>KHHHoi I прибор (..

;>стро11счво для измерения осевой нагрузки раоо1 аст следующим образом.

1lpH проведении измерения замыкается контакт 10, и выход генератора 8 через блок согласования 9 подключается к датчикам 2 и 3.

При налич iH линейной деформации упругого элемента па выходе датчика 2 появляется электрический сигнал, пропорциональный ве;IH iHIIe указаппой деформации, который через усилитель 12 поступает на один из входов сумматора 11. Одновременно при наличии перепада даьлепия в зоне упругого элемента сигнал с Выхода датчика 3 поступает через усилитель

13 на второй вход сумматора 11, в котором

Осуществляется сумм; рование сигналов, снимаемых с обоих датчиков.

В общем случае величина сигнала на выходе сумматора будет равна С = Cl +- С, где Cl вЂ” сигпал, величина которого пропорциональна перепаду давления в зоне упругого элемента Il имеющая постоянный знак;

С2 вЂ” сигнал, величина которого пропорциональна линейной деформации упругого элемента, причем в случае сжатия имеет знак +, а в случае растя5 жения знак вЂ”.

Из приведенного равенства видно, что величина сигнала С на выходе сумматора всегда будет пропорциональна истинной осевой нагрузке, которую испытывает долото в процессе бурения скважины. С выхода сумматора результирующий сигнал, пропорциональный величине осевой нагрузки, поступает на р егпстр ир ующий прибор 14.

Точное измерение осевой нагрузки позволяет поддерживать в процессе проводки скважины ее оптимальную величину, что приводит к уменьшению степени износа долота и к увеличе1гию механической скорости бурения.

20 Формула изобретения

Забойное устройство для измерения осевой нагрузки, содержащее встроенный в колонну труб упругий элемент, на котором расположены датчики перемещения, соединенные по входу через блок согласования с генератором питаю(цего напряжения, а по выходу через усилитель вЂ” с регистрирующим прибором, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено дополнительным усилителем, сумматором и дифференциальным датчиком давления, причем выходы датчиков перемещения и дифференциального давления подкл1очены через соответствующие усилители и сумматор к регистрирующему прибору, при этом чувствительный элемент дифференциального датчика давления расположен в упругом элементе между внутритрубной и затрубной полостями.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Грачев Ю. В. и Варламов В. Г1. Автоматический контроль в скважинах при бурении и эксплуатации. М., «Недра», 1968, с. 108 вЂ” 109.

2. Грачев Ю. В. и Варламов В. П. Автоматический контроль в скважинах при бурении и эксплуатации.М.,«Недра», 1968, с. 110 вЂ 1.

595482

Риг 1

Редактор Д. Павлова

Заказ 119/8 Изд. № 278 Тираж 734

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4(5

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель Н. Чижикова