Устройство для автоматизированнойподачи бурового долота

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Соцналнстнческнк

Республнк

<»>829891 (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 31.05.79 (21) 2772793!22-03 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (51) М Кл з

Е 21 В 47/00

Гооударстееклый конитет

СССР (53) УДК 62".2,1,1..056(088 ) Опубликовано 15.05.81. Бюллетень X" 18

Дата опубликования описания 25.05.81 по делан изобретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

В. П. Гулага и Т. К. Карабасв (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОИ

ПОДАЧИ БУРОВОГО ДОЛОТА

Изобретение относится к бурению скважин на нефть и газ, в частности к регуляторам подачи долота на забой в процессе бурения, и предназначено для буровых станков с пневматическим управлением.

Известен регулятор подачи долота, например РПДЭ-З, который обеспечивает заданную осевую нагрузку путем воздействия управляемого силового узла на подъемный вал буровой лебедки. При этом, в зависимости от величины заданной нагрузки, скорости углубления забоя скважин и других факторов, устройство может осуществлять в автоматическом режиме подачу бурильной колонны с долотом как вниз, так и вверх (1) .

К недостаткам регуляторов подачи долота относятся сложность конструкции, значительная стоимость; потребность в квалифицированном персонале для монтажа, наладки и эксплуатации; значительная потребляемая мощность (30 кВт и более).

Известны также стабилизаторы веса бурильной колонны, например СВМ вЂ” 1, которые обес печи в а ют зада нную осевую на грузку на долото путем прерывистого отторма- живания барабана лебедки и, таким образом, осуществляют в автоматическом режиме импульсную подачу бурильной колонны только в одн, сторону — вниз (2).

Однако они не обеспечивают реверсирование подачи бурильного инструмента в случае необходимости с последующим доведением нагрузки на долото до заданной величины. Между тем такая необходимость может появиться, например, в случае перегрузки долота, остановки забойного двигателя, уменьшения или прекращения подачи

1о бурового раствора насосами.

Цель изобретения — обеспечение реверсирования подачи долота к бурильной .колонны без помощи специального силового узла.

Указанная цель достигается за счет автоматизированного управления подачей воздуха в шинно-пневматическую муфту (ШПМ) подъемного вала буровой лебедки, а именно, автоматическое управление работой шинно-пневматической муфты обеспечивается электронной схемой, включающей реле контроля времени прекращения подачи долота, воздействующее на электронный блок включения злектропневмоклапана, подающего воздух в ШПМ, и реле времени

82989! контроля продолжительности нахождения электропневмоклапана в открытом состоянии, позволяющее в автоматическом режиме управлять работой ШПМ подъемного вала буровой лебедки и соединять таким образом лебедку со своим приводом, осуществляя подъем бурильной колонны на заданную высоту после истечения заданного времени с момента прекращения подачи бурового долота на забой стабилизатором веса.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — электрическая схема.

5 ! о

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Стабилизатор веса прекращает подачу бурильной колонны после того, как фактическая осевая нагрузка сравняется с заданной. Если по каким-либо причинам дальнейшего углубления забоя скважины не произойдет, т.е. если после этого не возникает рассогласования между величинами забойной и фактической нагрузки, то по истечению заданного времени t включается электронное реле 2 времени. Продолжительность времени t задается в блоке 2. Как только срабатывает реле времени, оно включает своими контактами блок 4 включения электропневмоклапана. Блок 4 открывает электропневмоклапан 7, а также включает реле времени подъема бурильного инструмента.

Блок 6 контролирует время t нахождения в

Устройство состоит из стабилизатора 1 веса (например, СВМ вЂ” 1), электронного реле 2 времени, источника 3 стабилизирован15 ного питания, блока 4 включения электропневмоклапана, блок 5 исходного состояния, реле 6 времени подъема бурильного инструмента,. электропневмоклапана 7, подающего воздух и шинно-пневматическую муфту подъемного вала буровой лебедки. Элект- щ ронное реле 2 времени и реле 6 времени подъема бурового инструмента идентичны и выполнены на транзисторах Т, Т и Tio, T

П и Hz Источник 3 стабилизированного питания состоит из понижающего трансформатора Тр>, транзисторов Тз — Т, стабилитрона 3i. Необходимое напряжение на выходе источника питания устанавливается переменным резистором R;. Блок 4 включения электропневмоклапана состоит из усилителя на транзисторе Тв и триггера на транзисторах Т> и Т, нагрузкой для которого является реле Р . Узел исходного состояния

5 выполнен на транзисторе Тв, нагрузкой для него является реле Рз. Электропневмо- з клапан 7, питающийся через контакты КаР4 и KzPi от источника 3 стабилизированного напряжения, соединен воздушной линией с пневмосистемой буровой установки с шинно-пневматической муфтой подъемного вала лебедки. открытом состоянии электропневмоклапана, т.е. определяет продолжительность вращения барабана лебедки и высоту подъема бурильного инструмента. Как только срабатывает электропневмоклапан 7, воздух от пневмосистемы буровой установки поступает в шинно-пневматическую муфту, находящуюся на подъемном валу буровой лебедки.

При наполнении муфты воздухом она соединяет подъемный вал лебедки с силовым приводом буровой установки. При этом находящийся в заторможенном состоянии барабан лебедки приходит во вращение и, воздействуя тормозными шкивами на тормозные ленты, откидает тормозной рычаг, сжимая пружину исполнительного механизма стабилизатора веса. Барабан лебедки, вращаясь от привода бурового станка, наматывает талевый канат и поднимает бурильную колонну.

По истечению установки времени t в блоке 6 подача воздуха в муфту прекращается, так как реле в блоке 6 своими контактами разрывает цепь питания электропневмоклапана 7. Электропневмокла пан 7 закрывается и прекращает подачу воздуха в ШПМ, в результате этого лебедка отсоединяется от своего силового привода и подъем бурильного инструмента прекращается. Реле в блоке 6 включает блок 5 исходного состояния, который, в свою очередь, приводит блок 4 в первоначальное состояние, т.е. состояние до его. включения на подъем инструмента.

Так как за время t работы лебедки происходит подъем бурового инструмента на определенную высоту, то стабилизатор веса начинает импульсную подачу бурового долота, пока не установится заданное значение осевой нагрузки, и т.д.

Электронное реле 2 времени включается тогда, когда замыкается контакт кР, реле импульсной подачи долота стабилизатора веса. Если этот контакт замкнут в течение времени t, то срабатывает реле Р . Контакт

К Р, замыкает цепь питания базы транзистора Тв, который открывается и сигнал поступает в триггер на транзисторах Тт и Т .

Триггер переходит из одного устойчивого состояния в другое. При этом срабатывает реле Р . Контакт К Р включает цепь питания реле 6 времени подъема бурильного инструмента. Контакт KiPz включает цепь питания электропневмоклапана 7, так как контакт К Р находится в нормально-замкнутом положении при обесточенном реле Р .

В результате этого электропневмоклапан 7 открывается и воздух от пневмосистемы буровой установки поступает в шинно-пневматическую муфту, находящуюся на подъемном валу буровой лебедки. В результате этого лебедка соединяется со своим силовым приводом и наматывает талевый канат на барабан, поднимая бурильную колонну. По истечении времени уставки t подъема бурильного инструмента срабатывает реле времени на транзисторах Т>у и Т», т.е. включа829891 ется реле Р4. Контакт КаРа размыкается и обесточивает обмотку ЭМ электропневмоклапана 7, который прекращает подачу воздуха в шинно-пневматическую муфту. Подьем колонны бурильных труб прекращается. КонтактК Р замыкает цепь питания базы транзистора Т1 в блоке исходного состояния. При этом включается реле

Р4. Нормально-закрытый контакт К1 Рз размыкается и отсоединяет цепь питания блока 4. Реле Pz в блоке 4 обесточивается, а его контакты обесточивают питание блока 6 и электропневмоклапана 7, и схема принимает первоначальное состояние, занимаемое до подъема бурильной колонны.

При работе в зимнее время для предотвращения замерзания воздушной линии необходимо оборудовать воздухозаборник.

Таким образом, реверс подачи бурильной колонны осуществляется силовым приводом самого бурового станка путем автоматического соединения и отсоединения его привода от подъемного вала буровой лебедки.

В отличие от известных стабилизаторов веса устройство может использоваться в качестве исполнительного механизма в автоматизированных системах управления процессом углубления скважин, так как оно может в случае необходимости осуществлять в автоматическом режиме реверс подачи бурильной колонны. По своим функциональным возможностям устройство приближается к регуляторам подачи долота, отличаясь от них простотой конструкции (за счет отсутствия мотор-генератора, силового узла, редуктора и других узлов), малыми эксплуатационными затратами.

По сравнению со стабилизатором веса, например СВМ-1, технический эффект заключается в повышении степени автоматизации подачи долота, так как устройство в случае прекращения процесса углубления забоя скважины автоматически приподнймает бурильный инструмент и вновь нагружает долото.

В случае применения устройства в качестве исполнительного механизма в автоматизированной системе управления процессом бурения вместо регулятора подачи долота, например РПДЭ-З, величина экономической эффективности определится как разность в стоимости рассматриваемых технических средств и в размерах соответствующих эксплуатационных затрат. При этом сум ма экономии от использования одного комплекта предлагаемого устройства составит около 10 тыс. р. в год.

10.

Формула изобретения

Устройство для автоматизированной подачи бурового долота, включающее стаби15 лизатор веса, связанный с тормозом буровой лебедки, шинно-пневматическую муфту и источник питания, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено электропневматическим клапаном, блоком включения электропневматического

z0 клапана, блоком исходного состояния, реле времени подъема бурильного инструмента и электронным реле времени, при этом выход стабилизатора веса подключен через последовательно соединенные электронное реле времени, и блок включения электропневмоклапана ко входу реле времени подъема бурильного инструмента, один из выходов которого подключен через блок исходного состояния ко входу блока включения электропневмоклапана, а другой его выход подключен к одному из входов электропневмоклапана, другой вход которого подключен к выходу блока включения электропневмоклапана, причем три выхода источника стабилизированного питания подключены соответственно ко входам электронного реле вре31 мени блока включения электропневмоклапана и электропневматического клапана, выход которого подключен к шинно-пневматической муфте.

Источники информации, 40 принятые во внимание при экспертизе

1. Регулятор подачи долота электрический РПДЭ-3. Описание и инструкция по эксплуатации.

2. Руководство по применению стабилизатора веса СВМ. М., ВИИИБТ, 1969.

829891

Pzz уха

Составитель P. Данилова

Редактор Н. Ромжа Техред А. Бойкас Корректор Е. Рошко

3 а к аз 2657/8 Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дела м изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4