Устройство для измерения глубины скважины в процессе бурения — SU 1148991 (original) (raw)

(19) (11) 4(5) Е 21 В 47/04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Якутский научно-исследовательский ипроектный институт алмазодобывающей промышленности и Удачненское управлениеНаучно-производственного объединения "Сибцветметавтоматика"(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 798281, кл. Е 21 В 47/04, 1981.2. Авторское свидетельство СССР И 771329,.кл, Е 21 В 47/04, 1980 (прототип),(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯГЛУБИНЫ СКВАЖИНЫ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ, содержащее напорный гидроцилиндр сосвободно перемещающимся внутри штоком,связанным с планкой, и преобразователь, связанный через блок регистрации с блоком ис.ключения холостого хода, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышенияточности измерения, оно снабжено направляющим цилиндром с установленным в нем мерным барабаном с тросом и контргруэом ацреобраэователь выполнен в виде индукционной катушки н сердечника, внутри которогос возможностью свободного перемещения рас-положен зубчатый диск, при этом последнийжестко связан с мерным барабаном, которыйчерез трос и планку соединен со штоком.1148991Изобретение относится к бурению и может быть использовано для определения глубины скважины в процессе шарошечного бурения.Известно устройство для измерения глубины скважины в процессе бурения, содержащее корпус и связанные с иим измерительный и прижимные ролики, редуктор, сельсины, счетчик. и шарнирную подвеску, связанную с ротором буровой установки 111.Недостатком этого устройства является не 10 достаточная точность, возникающая вследствие того, что в буровых станках шарошечного бурения буровая штанга имеет высокую скорость вращения и высокий уровень вибрации, при котором трудно обеспечить постоянный коэффициент трения между измерительным роликом и буровой штангой, Это приводит к несоответствию углового и линейного перемещений, а следовательно, к снижению точности измерения. 20Наиболее близким но технической сущности к изобретению является устройство для,измерения глубины скважины в процессе бурения, содержащее датчик перемещения буровой колонны, блок исключенияхолостого хода, схему 25 регистрации.В известном устройстве чувствительного(д и = -ай 6э лемента - датчика перемещения буровойколонны используется ролик кронблока, черезкоторый пропущен талевый канат подъема30,спуска буровой колонны, При движении талевого каната за счет сил трения ролик кронблока получает момент вращения. По углуповорота ролика кронблока судят о величинелинейного перемещения талевого каната, т. е.об углублении буровой .колонны в горныймассив 12),Недостатком известного устройства является существенная погрешность измерения глубины скважины, обусловленная тем, что вращающий момент не совпадает с плоскостьювращения ролика кронблока и может бытьразложен на две составляющие: собственновращающий момент и сдвигающий, которыйвызывает износ ролика из-за проскальзывания.Проскальзывание вызвано также наличием 45смазки талевого каната.Целью изобретения является повышениеточности измерения глубины скважины,Указанная цель достигается тем, что устройство "для измерения глубины скважины в 50процессе бурения, содержащее наПорный гидроцилиндр со свободно перемещающимся внутриштоком, связанным с планкой, и преобразователь, связанный через блок регистрации с бло.ком исключения холостого хода, снабжено 55направляющим цилиндром с установленным внем мерным барабаном с тросом и контргру.зом, а преобразователь выполнен в виде индукционной катушки и сердечника, внутри ко. торого с возможностью свободного неремеще. ния расположен зубчатый диск, при этом последний жестко связан с мерным барабаном, который через трос и планку соединен со штоком.Длину окружности мерного барабана выбира ют кратной величине рабочего хода штока на. парного гидроцнлиндра, а число зубьев диска определяют по формуле тде и - количество зубьев диска;1 - длина буровой штанги;И - длина окружности мерного барабана;Н - заданная точность измерения глуби.ны скважины;ь - величина рабочего хода штока напорного гидроцилиндра.Повышение точности измерения глубины скважины в процессе бурения достигается тем, что тросовая система устройства используется только для измерения поступательного движения бурового инструмента, при этом намотка концов троса во взаимно противоположных направлениях и запасовка его свободных концов на мерном барабане исключает их взаимное проскальзывание, обеспечивая заданную точность измерения глубины скважины,Зубчатый диск, жестко закрепленный на мерном барабане, используют для модуляции магнитного потока. Перемещение зубьев в зазоре сердечника вызывает изменение магнитного потока и величины тока намагничивания, которое фиксируется схемой регисттрации.На чертеже представлена схема устройства для измерения глубины скважины в процессе бурения. Устройство содержит шток 1 напорного гидроцилиндра 2, мерный барабан 3 и жестко закрепленный на нем зубчатый диск 4. Мерный барабан 3 закреплен на кронштейне 5 направ. ляющего цилиндра 6, в котором перемещается контргруз 7, тросовую систему 8, левая ветвь которой соединена со штоком 1 напорного гидроцилнндра 2, правая ветвь с контргруэом 7, а свободные концы каждой ветви тросовой системы 8 эапасованы на мерном барабане 3, ветви тросовой системы 8 навиты на мерный барабан 3 во взаимно противополож. ных направлениях, индукционную катушку 3, намотанную на сердечнике 10 с зазором и соединенную с первым и вторым входами с схемы 11 регистрации, блок 2 исключения холостого хода, соединенный с третьим вхо"дом схемы 11 регистрации.3 114899Перед началом бурения шток 1 напорного гидроцилиндра 2 находится в предельном нижнем положении, что соответствует нулевому значению глубины скважины. При этом левая ветвь тросовой системы 8 навита на мерном барабане 3 с максимальным количеством витков, причем витки уложены в один плотный слой, Контргруз 7 находится внутри направляющего цилиндра 6 в предельном нижнем положении, при этом правая ветвь тросовой О системы 8 смотана с мерного барабана 3.При углублении буровой штанги в горный массив происходит подъем цтока 1 напорного гидроцилиндра 2, при этом мерный барабан 3 получ",ет за счет разматывания левой ветви 15 тросовой системы 8 вращающий момент, кото. рый вызывает подъем контргруза 7 посредством навивания правой части тросовой системы 8 на мерный барабан 3, а также перемещение зубьев диска 4 в зазоре сердечника 10. При этом прохождения зуба в зазоре сердечника 10 вызывает изменение величины тока, протекающего по индукционной катуш ке 9 а в схеме 11 регистрации фиксируется углубление буровой штанги на величину, равную заданной точности измерения. Описанный процесс продолжается до достижения штоком 1 напорного гидроцилиндра 2 предельного верхнего положения, при котором глубина пробуренной скважины равна длине буровой30 штанги и в схеме 11 регистрации фиксируется соответствующее количество импульсов.Подъем буровой штанги в исходное положение достигается опусканием штока 1 напорно. го гидроцилиндра 2, при этом мерному барабану 3 передаетсяпротивоположный вращающий З 5 момент за счет потенциальной энергии контр- груза 7, находящегося в предельном верхнем положении. Наматывание левой ветви тросовой системы 8 на мерный барабан 3 и сматываиие правой ветви с мерного барабана 3 происходи 1 40 одо тех пор, пока шток 1 напорного гидроци.лиидра 2 займет предельно нижнее положение, В этот момент блок 2 исключения холостого хода, соединенный с третьим входом схемы 11 регистрации, сбрасывает его показания внулевое состояние.Устройство для измерения глубины скважины в процессе бурения было установленона буровом станке шарошечного буренияСБШ - 250, который имеет следующие парамет.ры: длина буровой штанги 1. = 8000 мм,величина рабочего хода штока напорногогидроцилиндра Р - 2000 мм, заданная точность измерения ЬН - 50 мм,В устройстве чувствительный элемент снабжен мерным барабаном 3, длина окружностикоторого составляет 200 мм и кратна величи.не рабочего хода штока напорного гидроцилиндра 2000/200=10) . Ветви тросовой системы8 намотаны на мерный барабан во взаимнопротивоположных направлениях, и уложены водин плотный слой, а свободные концы запасованы. Левая ветвь соединена со штокомнапорного гидроцилиндра подачи бурового.инструмента, а правая - с контргрузом,перемещающимся в. направляющем цилиндре,Зубчатый диск имеет шестнадцать зубьев,определенных по выше приведенной формуле,Во время углубления буровой штанги на0,05 м, соответствующему заданной точностиизмерения, в схеме 11 регистрации фиксируется первый импульс, при этом шток напорного гидроцилиндра поднимается на0,01 25 м относительно своего первоначальногоположения, а зубчатый диск поворачиваетсяв зазоре сердечника 10 на один зуб. Максимальному углублению буровой штанги, равному 8 м, соответствует перемещение штоканапорного гидроцилиндра на 2 м, при этомв схеме регистрации зафиксировано 160 импульсов, а зубчатый диск совершает десятьполных оборотов.Конструктивные элементы предлагаемогоустройства позволяют измерять глубину скважины в процессе бурения с заданной точнос.тью, что приводит к исключению перебуровпри бурении, которые в настоящее времясоставляют около ЗУе от общего объемабурения.1148991 В, Сидо Составит Техред Л едактор Г. Волков з 1841(21 ПодписноеССР лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж 540 ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж 35, Раушская наб., орректор М. Максимишинец

Смотреть

Устройство для измерения глубины скважины в процессе бурения