Устройство для измерения механической скорости бурения

 

И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскмн

Соцмалмстмческмн

Реслублмк

785467

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт, свил-ву —— (22) Заявлено 25.01.78 (21) 2717741/22-03 (51) М Кл э с присоединением заявки №вЂ”

Е 21 В 45/00

Государстеенный комитет (23) Приоритет—

Опубликовано 07.12.80. Бюллетень № 45

Дата опубликования описания 17.12.80 (53) УДК 622.24. .082 (088.8) оо делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения

Ю. Н. Турчанинов, А. И. Хизгилов, В. А. Ролик и Л. Г. Ипполитова

Специальное конструкторское бюро средств а" оматизации

Министерства приборостроения, средств автоматизации и систем управления СССР (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСTBO ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ

СКОРОСТИ БУРЕНИЯ

П редина а гае мое изобретение относится к области контроля и измерения параметров процесса бурения иа буровых установках.

Известно устройство для измерения механической скорости бурения, содержащее сельсин-датчик, ротор которого связан со шпинделем бурового станка, регистрирующий блок с индикатором, усилитель, подключенный к индикатору через сглаживающий фильтр, исполнительный двигатель, связанный с валом статора сельсина через понижающий редуктор (1) .

Известно также устройство для измерения механической скорости бурения, содержащее первичный преобразователь перемещения инструмента, генератор импульсов времени и вторичную аппаратуру обработки информации (2(.

К выходу датчика подачи через индикатор направления движения и датчик интер%алов пути с целью обеспечения измерения скорости в широком диапазоне, подключен делитель пути на время, выполнен ный в виде генератора.

Основными недостатками известных устройств является дискретное измерение скорости и невозможность использования его в условиях морского бурения.

Целью настоящего изобретения является обеспечение непрерывного измерения средней механической скорости н повышение точ5 ности измерения средней механической скорости при бурении на море.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения механической скорости бурения снабжено блоком умиоже10 иия числа импульсов, четырьмя схемами И, счетчиком подачи, регистром подачи, первичным преобразователем нейтрали, двумя управляемыми делителями частоты первым делителем частоты, генератором импульсов времени, состоящего из генератора опорных

iS частот и второго делителя частоты, регистром времени, счетчиком и регистром скорости, регистром времени и цифроаналоговым преобразователем, при этом выход первичного преобразователя подачи бурового инструмента подключен через последовательно соединенные блок определения направления движения, блок умножения числа импульсов, первую схему И и счетчик подачи к одному из входов регистра подачи, со вто785467 рому входу которого подключен через блок управления, первичный преобразователь нейграли и один из входов регистра времени, второй вход которого подключен через последовательно соединенные счетчик времени, четвертую схему И, второй делитель часготы, генератор опорных частот, первый делитель частоты, третью схему И, второй управляемый делитель частоты, счетчик и регистр скорости и цифроаналоговый преобразователь к измерительному прибору, причем выход регистра подачи подключен к одному из входов первого управляемого делителя, второй вход которого подключен через вторую схему И к выходу первого делителя частоты, а выход подключен к одному из входов триггера, второй вход которого подключен ко входу блока управления, а выход подключен ko входу второй схемы И и входу третьей схемы И, а выхбд первой схемы И подключен к блоку управления и входу четвертой схемы И, выход переключателя диапазонов подключен ко входу 6 пока умножения числа импульсов, а выход регистра времени подключен ко входу второго управляемого делителя.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения механической скорости бурения содержит первичнь;й преобразователь подачи 1, блок определении направления движения 2, блок умножения числа импульсов 3, первую схему И 4, счетчик подачи 5, регистр подачи 6, переключатель диапазонов 7, первичный преобразователь нейтрали 8, блок управления 9, генератор импульсов времени 10, состоящий из генератора опорных частот 11, второго делителя частоты 12, четвертую схему И 13, счетчик времени 14, регистр времени 15, счетчик скорости 16, регистр скорости 17, цифроа налоговы и преобразователь 18, измерительный прибор 9, первый делитель частоты 20, делительное устройство 2!. состоящее из первого и второго управляемых делителей частоты 22 и 23, второй и третьей схемы И 24 и 25, триггера 26 и источника питания 27.

Принцип действия предлагаемого устройства заключается в следующем. Наиболее целесообразным методом измерения механической скорости является ее определение по усредненным значениям по формуле где ЬП вЂ” интервал подачи за время ЬТ.

Метод непрерывного измерения средней механической скорости бурения внутри и в конце интервала квантования подачи состоит в следующем: процесс измерения производится непрерывно со времени начала измерения скорости и основан на принципе деления суммарной подачи на время, которое отсчитывается с начала цикла измерения

l$

Õ5

".êîðîñти. 11,икл измерения определяется интервалом подачи, устанавливаемым в соответствии с выбранным диапазоном измере ия скорости. Изменение результата измерения осуществляется Ь момент среднего положения платформы полупогружной буровой установки в процессе ее вертикальной качки, вызванной волнением моря. При отсутствии качки, изменение результата осуществляется автоматически.

С целью уменьшения погрешности измерения скорости, число импульсов подачи, поступающих от первичного преобразователя подачи, умножается на постоянную величину, соответствующую выбранному диапазону измерения.

Таким образом, внутри ингервала квантования непрерывно измеряется средняя скорость подачи крюка, а на концах интервала -- средняя скорость долота с заданной погрешностью при таком способе измерения бурильщик по стрелке прибора определяет мгновенную реакцию на все движения крюка. а в конце цикла замера — усредненную скорость бурения интервала подачи.

Устройство работает следующим образом.

При нажатии кнопки сброса. устройство устанавливается в исходное состояние. С приходом импульса с первичного преобразователи подачи начинается измерение скорости. При бурении импульсы подачи поступают на вход блока умножеHHH числа импульсов. Первичный преобразователь подачи обладает той особенностью, что импульсы подачи формирук>тся н» его выходе в момент нахождения платформы полупогружной буровой установки в верхнем положении.

Каждый импульс H преобразователе подачи является носителем информации о перемещении бурового инструмента. С выхода блока умножения числа импульсов, где число импульсов умножается и постоянную величину, в зависимости от выбранного диапазона измерения, импульсы через схемы И 4 поступают на вход счетчика подачи 5. Одновременно в счетчик времени !4 поступают импульсы времени с генератора импульсов времени 10. С приходом сигнала с первичного преобразователя нейтрали 8 {либо автоматически) блок управления 9 формирует импульсы записи хода подачи и времени в соответствующие регистры и им- пульсы начала операции деления подачи на время, выполняемую делительным устройством. Делительное устройство 21 построено с использованием принципа развертывающего преобразования.

Принцип заключается в следующем. Если величину Х интегрировать в течение времени т,, после чего интегрировать другую величину Х в течении времени т до равенства абсолютного значения величины на.785467 выходе интегратора величине, полученной после первого интегрирования, то

/ S Х

Предположим, что х, и ху остаются постоянными в течении времени интегрирования, тогда

12= — 11 1Т! =—

Работает устройство следующим абра. зом. 16

С приходом импульса начала операции деления, од из счетчика переписывается в управляемый делитель частоты, триггер 26 устанавливается в единичное состояние и открывает элементы И 24 и И 25. Импульсы с частотой F поступают на вход управляемого делителя и через г= N IÒ = — -11 триггер вернется н исходное состояние, а элементы И закроются. За это время на выходе схемы И формируется число-импульсный код „р з= -у - — »вЂ”

Откуда видно, что при заданном соотно. шении g величина N g характеризуется со

Г отношейи»ем йт

В счетчике скорости фиксируется результат деления н цифровой форме, пропорциональный механической скорости. Затем результат преобразуется в аналоговую форму с помощью цифроа налогoBol о преобразователя. на выходе которого включено отсчетное устройство (вольтметр постоянного тока).

Для определения диапазона измерения, в котором необходимо произнести отсчет скорости по шкале измерительного прибора перед бурильщиком, рядом с измерительным прибором, имеются сигнальные лампы, указывающие диапазон измерения.

Выбор диапазона измерения осуществляется автоматически, с помощью переключателя диапазонов скорости, подключенного к выходу цифроаналогового преобразователяя. Переключатель представляет собои реверсивную систему выбора диапазона и состоит из двух компараторов напряжения, реверсивного счетчика, дешифратора состояния счетчика и исполнительных реле. 4

Если выполняется условие Бнь,„>U>, где Ц пороговое напряжение, соответствующее . верхнему пределу выходного напряжения, то один из компараторов разрешает вычитание из результата, накопленного в счетчике тактовых импульсов с делителя частоты. Если U ä„(Uä где U„— пороговое напряжения, соответствующее нижнему пределу выходного напряжения, то компа, ратор разрешает сложение импульсов. Сложение или вычитание будет продолжаться до тех пор, пока не выполнятся неравенства U (U,„<Бн, при этом процесс выбора предела измерения заканчивается.

Формулп изобретения

Устройство для измерения механической скорости бурения, включающее первичный преобразователь подачи бурового инструмента, блок управления, триггер, перекгиочатель диапазонов блок управления, блок определения направления движения, счетчик времени и измерительный прибор, отличающееся тем, что, с целью обеспечения непрерывного измерения механической скорости и понышения точности измерения средней механической скорости при бурении на море, оно снабжено блоком умножения числа импульсон, четырьмя схемами И, счетчиком подачи, регистром подачи, первичным преобразователем нейтрали, двумя управляемыми делителями частоты, первым делителем частоты, генератором импульсов времени, состоящего из генератора опорных частот и второго делителя частоты, регистром времени, счетчиком и регистром скорости, регистром времени и цифроаналоговым преобразователем, при этом выход первичного преобразователя подачи бурового инструмента подключен через последовательно соединенные блок определения направления движения, блок умножения числа импульсов, первую схему И и счетчик подачи к одному из входов регистра подачи, ко второму входу которого подключен через блок управления первичный преобразователь нейтрали и один из входов регистра времени, второй вход которого подключен через последовательно соединенные счет ик времени, четвертую схему И, второй делитель частоты, генератор опорных частот, первый делитель частоты, третью схему И, второй управляемый делитель частоты, счетчик и регистр скорости и цифроаналоговый преобразователь к измерительному прибору, причем выход регистра подачи подключен к одному из входов первого управляемого делителя, второй вход которого подключен через вторую схему И к выходу первого делителя частоты, а выход подключен к одному из входов триггера, второй вход которого подключен ко входу блока управления, а выход подключен ко входу второй схемы И и входу третьей схемы Й, а выход первой схемы И подключен к блоку управления и входу четвертой схемы И, выход переключателя диапазонов подключен ко входу блока умножения числа импульсон, а выход регистра времени подключен Ко входу второго управляемого делителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе! . Авторское свидетельство СССР

% 336411, кл. Е 21 В 45/00. 02.06.69

2. Авторское свидетельство СССР

Х 362130, кл. Е 21 В 45/00. 05.10.67. г оставитель Г. Данилова

Редактор Т. Авдейчик Техред А. Бойкас Корректор М Лемчик

Заказ 879 I /33 Тираж 626 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! f3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раупгская иа0., д. 4/5

Филиал ППП Патент>, r. Ужгород, ул. Проектная, 4