Устройство для измерения вибрации бурильных труб

 

ОП ИСАН ИЕ (1и909140

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистические

Республик (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 14. 12. 79 (21) 2852581/? 2-03 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано28.02.82. Бюллетень №8

Дата опубликования описания 28. 02.82 (5! )М. Кл.

Е 21 В 47/00

3Ьаударатвенный комитет

СССР ие аелам изобретений и открытий (53) УДК622. .241(088.8) (72) Авторы изобретения

А.В. Солдатов, Г.В. Рогоцкий и С.В. Соломе рков.

Центральная научно-исследовательская лаборатория. производственного объединения "Оренбургнефть (7)) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРАЦИЙ

БУРИЛЬНЫХ ТРУБ

Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано для измерения мощности вибраций бурильных труб при бурении скважин.

Известно устройство для измерения и регистрации вибраций типа PB-1, которое регистрирует амплитуду перемещений на бумажную ленту 11.

Недостатком этого устройства является ограниченность функциональных возможностей прибора и невозможность одновременного учета и измерения мощности продольных и поперечных колебаний, имеющих большие значения в буровой технике, а также невозможность непрерывного чтения показаний (без расшифровки).

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения вибраций бурильных труб, содержащее датчики вертикальных и горизонтальных составляющих вибраций, усилитель, преобразователь напряжения и измерительный прибор 123.

Недостатком известного устройства является невозможность непосредственного измерения мощности вибраций с

5 учетом продольных и поперечных составляющих, отсутствие возможности определения максимального или минимального значения мощности вибраций, например, бурильного инструмента за

10 определенный период изменения режима работы исследуемого объекта, а также неприспособленность его к работе вне лабораторных условий, на15 пример на функционирующей буровой установке.

Цель изобретения обеспечение возможности определения энергетических характеристик вибраций.

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее датчики вертикальных и горизонтальных составляющих вибраций, установленные на объекте, усилитель, преобразова3 90914 тель напряжения и измерительный прибор, снабжено сумматором, квадрато ром и блоком запоминания, при этом датчики подключены ко входам сумматора, выход которого подключен через последовательно соединенные усилитель, преобразователь напряжения и квадратор ко входу блока запоминания, причем выход квадратора соединен через коммутационный элемент с измеоительным прибором., а последний. связан через коммутационный эле"мент с выходом блока запоминани=.

На чертеже показана функционаг<ьная схема устройства.

Схема включает датчики 1 и 2 вертикальной и горизонтальной составляющих вибраций, сумматор 3, усилитель 4, преобразователь 5 средневыпрямленного напряжения, квадра20 тор 6, блок 7 запоминания, измерительный прибор 8, коммутационную кнопку 9, переключатель 10, клемму 11.

Датчики 1 и 2 с сумматором 3 связаны электрически и в виде отдельного узла закрепляются на вибрирующем объекте, например бурильном инструменте. Выход сумматора 3 соединен со входом усилителя 4, а выход усилите, .k. ля 4 через преобразователь 5 средневыпрямленного напряжения подключен к входу квадратора 6. Выход квадратора 6 подключен непосредственнс к бло-ку 7 запоминания и через нормально замкнутые контакты кнопки 9 (Минимум", Максимум") - к измеоитепьному прибору 8. Выход блока 7 запоминания подключен. через нормально разомкнутые контакты кнопки 9 к измерительному прибору 8.

Устройство работает следующим образом.

Напряжения 0 и U<-, пропорциональн<1<е вертикальной и горизонтальной сo-" ставляющим вибраций, например„ бурильного инструмента, поступают с датчиков I и 2 на сумматор 3,. где алгебраически суммируются (0 +ф0, ) и поступают на усилитель 4. Суммирование составляющих вибраций обеспечи- вает наиболее полный учет энергии, затрачиваемой, например, турбобуром на вибрацию бурильной колонны.

Напряжение U>, пропорциональное суммарному значению вибраций, после усиления до уровня напряжения U поступает на преобразователь средневыпрямленного напряжения и на выходе

0 4, получается напряжение постоянного тока, пропорциональное среднему значению вепря<<ения 0ср, которое затем возводится в квадрат U, в квадраторе 6. На выходе квадратора 6 получается напряжение Up = -Ор z, пропор1 циональное среднему значению мощности олебан :й бурильной колонны. Наг,; <;ние 0; с выхсда квадратора 6 подает:я непосредственно на блок 7 заг;;:.<..-;а;-<:: я,. -;е ез нормально замкнутые

<а;-:та:-<лгы - Ha измерительный прибор 8„ .:;кже на клем.-<ы 11. Шкала измерит;-..; †. ного приоора 8 отградуирована в единицах мощности,. расходуемой турбобуром или другим двигателем на колебания бурильной колонны. Зная полную мощность например, турбобура (электробура), можно оценить с помощью измеритепьного прибора устройства, какая мощность расходуется на вибрацию бурильной колонны. Если изменять нагрузку на долото, то можно по известному способу найти минимальное значение мощности, расходуемой на вибрацию при наибольшей величине проходки скважины. Для облегчения нахождения минимального или максимального значения мощности вибраций за период изменения нагрузки на долото введен блок 7 =-апоминания, который в зависимос-и от положения переключателя 10 запоминает минимальное или макс .:-.... †.:.;мое значение мощности = . брац;;... -:врез опре:.;е.:- енныи пе- G, времен,, связанныи измене:".. =: нагрузки, можно,, нажав н .,; пку .< г<;-;,;<,у.:ч i лаксимум ) про.<есть по шкале измерительного прибора " л.:-мчал.=,oe значение мощности:-., †.:--oò период. Это запомненное

::-:=-:-;е«ие мощности с помощью изменения нагрузки можно удерживать по измерительному прибору 8 и считать данную нагрузку оптимальной, так как расход мощности на вибрацию минимальный„, а на разрушение горной породы максимальный.

Блок 7 запоминания устанавливается в исходное состояние автоматически при включении питания и каждый раз после отпускания кнопки 9 нМинииум" (<Максимум .) с клеммы 11 вы;,îäíîå í-пряжение квадратора 0р, пропорциональное мощности виораций,, подается на регистратор.

Использование образцов устройства позволяет получить информацию о мощности вибраций., находить на осно9п9140

Формула изобретения

Устройство для измерения вибраций бурильных труб, содержащее датчики 20 вертикальных и горизонтальных составляющих вибраций, установленные на объекте, усилитель и преобразоСаМУ 1

ВНИИПИ Заказ 798/4% Тираж 624 Подписное

Филиал ППП "Патент, t-. Ужгород, ул. Проектная, вании этих данных оптимальный вариант нагрузки при бурении скважин и получать данные для научных исследований по влиянию мощности вибраций бурильного инструмента на его долговечность, на проходку скважин и на повышение механической скорости бурения.

Проведенные испытания показали надежность работы устройства. При этом за счет применения устройства достигнуто повышение проходки скважин на 19> и механической скорости бурения на 23i. ватель напряжения и измерительный прибор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности определения энергетических характеристик вибраций, оно снабжено сумматором, квадратором и блоком запоминания, при этом датчики подключены входам сумматора, выход которого подключен ерез последовательно соединенные усилитель, преобразователь напряжения и квадратор к входу блока запоминания, причем выход квадратора соединен через коммутационный элемент с измерительным прибором, а по15 следний связан через коммутационный элемент с выходом блока запоминания.

Источники информации, принятые во вниманйе при экспертизе

1. Приборы и системы для измерения вибраций шума и удара. Справочник, кн.2,М., "Машиностроение", 1978, с 65-69.

2. Там же, кн. 1, 1978, с. 390-392.