Устройство для измерения механической скорости бурения

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ (;ВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик iii 763584 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 18.08.78 (21) 2659039/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) M. Кл.

Е21 В 45/00

Государственный комитет (53) УДК 622.24. .082 (088.8) Опубликовано 15.09.80. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 23.09.80 по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

А. В. Сахаров и Е. И. Быченков

Всесоюзный научно-иссл едовательски и и нститут методи ки и техники разведки научно-производственного объединения«Геотехника» (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

МЕХАНИЧЕСКОЙ СКОРОСТИ БУРЕНИЯ

Изобретение относится к области буровой техники и может быть использовано при определении эксплуатационных характеристик бурового породоразрушающего инструмента, а также для определения буримости горных пород.

Механическая скорость бурения является основным показателем, харакТеризующим эффективность разрушения горных пород в процессе бурения.

Известно устройство для измерения параметров бурения, состоящее из сельсинадатчика, сельсина-приемника и лентопротяжного механизма. На валу сельсина-приемника закреплен кулачок. Лентопротяжный механизм имеет автономный привод. Вращаясь, сельсин-датчик передает вращение на сельсин-приемник, который, врашая кулачок, периодически (с частотой вращения) отклоняет перо регистратора (1).

Устройство выдает информацию в виде нормированных приращений глубины скважины. Время, за которое произошло приращение, считывается с регистрограммы.

Для измерения скорости бурения требуется дополнительная обработка регистрограммы, на которой V — средняя скорость бурения, 2

Ь h.— нормированное приращение глубины скважины, t — время, за которое углубка достигла нормированной величины.

Недостатком устройства является большое время усреднения, что не позволяет выяснить величину и характер изменения мгновенной скорости бурения.

Известно и другое устройство для измерения механической скорости бурения, содержащее механизм подачи, датчик пере»о мешения механизма подачи, выполненный в виде сельсина, ротор которого связан с механизмом подачи, усилитель, исполнительный двигатель, связанный через понижающий редуктор со статором сельсин-датчика (2). Механическая скорость бурения измеряется в данном случае непрерывно, причем величина ее пропорциональна разности угловых перемещений ротора и статора сельсина. Чем выше скорость, тем больше угловое рассогласование. Угловое рассогласование возникает за счет инерции электромеханической системы отработки.

Большая инерционность устройства не позволяет измерить величину мгновенной скорости бурения.

?63584, струмента.

$6

Формула изобретения

Таким образом, существующие устройства измерения механической скорости бурения могут определять только среднее значение механической скорости и не позволяют эффективно испытывать породоразрушающий инструмент, а именно, исследовать характер процесса разрушения за один оборот породоразрушающего инструмента, исключить влияние на механическую скорость затупления (за время наблюдения, резцов, и сократить время испытаний, наблюдений).

При разработке новых типов породоразрушающего инструмента для бурения на высоких частотах вращения появилась необходимость в создании высокоточных и безынерционных систем, обеспечивающих измерение механической скорости бурения в пределах одного оборота или его долей.

Целью изобретения является обеспечение возможности повышения точности измерения мгновенной механической скорости бурения.

Цель достигается тем, что данное устройство снабжено датчиком тактовых импульсов, генератором пилообразного напряжения, фазоимпульсным модулятором, двухлучевым осциллографом, причем выход датчика тактовых импульсов подключен к входу фазоийпульсного модулятора, первому и синхронизирующему входам двухлучевого электронного осциллографа, к входу генератора пилообразного напряжения, выход которого подключен к компаратору, вход компаратора подключен к выходу датчика перемещения механизма подачи, а выход— ко входу фазоимпульсного модулятора, соединенного со вторым входом двухлучевого электронного осциллографа, а также тем, что устройство содержит кинокамеру скоростной съемки, подключенной к выходу датчика тактовых импульсов, первому и синхронизирующему входам электронного осциллографа.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства для измерения механической скорости бурения; на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства.

Данное устройство состоит из датчика 1 тактовой частоты, датчика 2 перемещения механизма подачи, генератора 3 пилообразного напряжения, компаратора 4, фазоимпульсного модулятора 5, двухлучевого электронного осциллографа 6 и камеры 7 скоростной киносъемки. Причем выход датчика 1 тактовой частоты подключен к первому входу двухлучевого электронного осциллографа 6 и к синхронизирующим входам генератора 3 пилообразного напряжения, фазоимпульсного модулятора 5, двухлучевого электронного осциллографа 6 и кинокамеры 7, а выходы датчика 2 перемещения механизма подачи и генератора 3 посредством компаратора 4 подключены к управляющему входу фазоимпульсного модулятора 5, выход которого подключен ко второму входу осциллографа 6.

1О

1$

26

2$ зо з$

Устройство работает следующим образом, При бурении датчик 1 вырабатывает последовательность импульсов с тактовой частотой, (фиг. 2) кратной частоте f вращения. Сигнал датчика 1 запускает генератор 3 пилообразного отрицательного напряжения U . Медленно изменяющееся положительное напряжение lJдатчика 2 складывается на компараторе 4 с сигналом U генератора 3. В момент равенства напряженияlJ иUна вход фазоимпульсного модулятора 6 подается открывающий сигнал, переводящий пороговую схему модулятора во второе устойчивое положение до прихода запускающего импульса с генератора 3.

Последовательность тактовых импульсов с датчика 1 одновременно поступает на синхронизирующий и первый входы осциллографа 6, на второй вход которого поступает последовательность импульсов с выхода фазоимпульсного модулятора 5. Частота выходных импульсов модулятора совпадает с частотой тактовых импульсов, а фаза hT (фиг. 2) несет информацию о величине углубки коронки. Совместная осциллограмма двух процессов фотографируется с помощью камеры 7 скоростной киносъемки.

Эффективность предлагаемого устройства можно оценить, во-первых, относительными потерями времени, затрачиваемого на измерение, то есть отношением у времени

1 наблюдения к суммарному времени наблюдения и обработки Ф. результатов.

Минимальное время наблюдения известными способами составляет примерно 5 мин.

Время наблюдения предлагаемым устройством не превышает 1 мин.

Принимая время обработки результатов измерения в обоих случаях равным 15 мин, получим: в первом случае

< gg 10 0 25О и+1о 5415 во втором случае

Ю я = оо 6 2%

1 оо

Таким образом, потери времени на измерение сокращаются на 18%.

Во-вторых, возможность оценки характера изменения мгновенной скорости бурения позволяет определить оптимальную геометрию резцов породоразрушающего ин1. Устройство для измерения механической скорости бурения, содержащее механизм подачи, датчик перемещения механизма подачи, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности повышения точности измерения мгновенной механической

763584

1у

Составитель Т. Данилова

Техред К. Шуфрнч Корректор М. Демчнк

Тираж 626 Подписное

Редактор Т. Кузнецова

Заказ 6252/30

9НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушскан наб., д. 4/5

Фнлнал ППП <Патент» г. Ужгород, ул. Проектная, 4 скорости бурения, оно снабжено датчиком тактовых импульсов, генератором пилообразного напряжения, фазоимпульсным модулятором, двухлучевым электронным осциллографом, причем выход датчика тактовых импульсов подключен к входу фазоимпульсного модулятора, первому и синхронизирующему входам двухлучевого электронного осциллографа, к входу генератора пилообразного напряжения, выход которого подключен к компаратору, вход компаратора подключен к выходу датчика перемещения механизма подачи, а выход — ко входу фазоимпульсного модулятора, соединенного со вторым входом дпухлу 1ево о элсK 1ðîííîro осциллографа.

2. Устройство по п. 1, о rëè÷àþùååñÿ тем, что оно снабжено кинокамерой скоростной съемки, подключенной к выходу датчика тактовых импульсов, первому и синхронизирующему входам осциллографа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Синельникова А. В. Автоматизация и средства контроля бурения. М., Гостоптехиздат, 1960, с. 226 — 232.

2. Авторское свидетельство СССР № 336411, кл. Е 21 В 45/00,21.04.72.