устройство для измерения скорости бурения

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости бурения, содержащее механизм передачи с приемной катушкой и измерительным тросом, соединенным одним концом с подвижным приводом бурового станка, а другим с приемной катушкой, преобразователь угловых перемещений с ведущим и ведомым звеньями, ведомое звено которого связано с импульсным датчиком, а ведущее звено расположено на валу приемной катушки, отличающееся тем, что ведомое звено преобразователя угловых перемещений расположено на валу импульсного датчика, при этом ведущее и ведомое звенья образуют поводковую муфту с величиной радиального зазора между ними, равной или превышающей амплитуду вибраций ведущего звена, механизм передачи снабжен спиральной пружиной, расположенной на валу приемной катушки с возможностью поддержания измерительного троса в натянутом состоянии, а на корпусе импульсного датчика установлен фрикционный тормоз, воздействующий на ведомое звено для притормаживания вала датчика.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике, применяемой в области контроля параметров процесса бурения, и касается средств контроля механической скорости бурения геологоразведочных скважин.

Известно устройство для измерения скорости бурения скважин, содержащее измерительный шкив с измерительным тросом, один конец которого соединен с подвижным талевым блоком-механизмом привода бурового станка, а второй - с барабаном измерительного шкива, соединенного через вал с чувствительным элементом датчика линейных перемещений [1].

Также известно устройство для измерения скорости бурения, содержащее механизм передачи с измерительным тросом, соединенным одним концом с подвижным приводом бурового станка, а другим концом - с приемной катушкой, преобразователь угловых перемещений с ведущим и ведомым звеньями, ведомое звено которого связано с импульсным датчиком, а ведущее звено расположено на валу приемной катушки [2].

В указанном устройстве привод бурового станка выполнен в виде подвижного талевого блока, а преобразователь угловых перемещений включает зубчатое колесо, смонтированное на валу приемной катушки и контактирующее с ведомым звеном, соединенным с упругим рычагом, связанным механической связью с пульсирующим переключателем, включенным в схему измерения датчика.

Во всех перечисленных устройствах имеется общий недостаток, заключающийся в передаче угловой вибрации, являющейся следствием пространственной вибрации бурильной колонны на вал датчика, и, следовательно, в снижении точности измерения.

Задача изобретения состоит в повышении точности измерения в условиях вибрации.

Для решения этой задачи в устройстве для измерения скорости бурения, содержащем механизм передачи с приемной катушкой и измерительным тросом, соединенным одним концом с подвижным приводом бурового станка, а другим с приемной катушкой, преобразователь угловых перемещений с ведущим и ведомым звеньями, ведомое звено которого связано с импульсным датчиком, а ведущее звено расположено на валу приемной катушки, ведомое звено преобразователя угловых перемещений расположено на валу импульсного датчика, при этом ведущее и ведомое звенья образуют поводковую муфту с величиной радиального зазора между ними, равной или превышающей амплитуду вибраций ведущего звена, механизм передачи снабжен спиральной пружиной, расположенной на валу приемной катушки с возможностью поддержания измерительного троса в натянутом состоянии, а на корпусе импульсного датчика установлен фрикционный тормоз, воздействующий на ведомое звено для притормаживания вала датчика.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где изображены:

на фиг.1 - устройство для измерения скорости бурения, общий вид;

на фиг.2 - преобразователь угловых перемещений.

Устройство для измерения скорости бурения скважин содержит подвижный привод 1 бурового станка, например, подвижный вращатель, механизм передачи, преобразователь угловых перемещений и импульсный датчик 2. Механизм передачи включает измерительный трос 3 и приемную катушку 4 со спиральной пружиной 5. Измерительный трос 3 соединен одним концом с вращателем 1, а вторым - с приемной катушкой 4. Спиральная пружина 5 одним концом зафиксирована на валу 6 приемной катушки 4, а другим - закреплена на корпусе. Преобразователь угловых перемещений представляет собой поводковую муфту, образованную ведущим звеном 7, расположенным на валу 6 приемной катушки 4, и ведомым звеном 8, расположенным на валу 9 импульсного датчика 2. Между ведущим звеном 7 и ведомым звеном 8 преобразователя угловых перемещений образован радиальный зазор, величина (S) которого равна или превышает амплитуду угловых вибраций ведущего звена 7. На корпусе импульсного датчика 2 установлен фрикционный тормоз 10, воздействующий на ведомое звено 8 для притормаживания вала 9 импульсного датчика 2.

Устройство работает следующим образом.

В процессе бурения измерительный трос 3 механизма передачи приводит во вращение приемную катушку 4. При вращении приемной катушки 4 ее вал 6 с ведущим звеном 7 преобразователя угловых перемещений также вращается и передает вращение на ведомый вал 8 преобразователя угловых перемещений. При этом спиральная пружина 5, закручиваясь при вращении, поддерживает измерительный трос 3 в натянутом состоянии.

При бурении бурильная труба осуществляет пульсирующую подачу, передавая это движение валу 6 и ведущему звену 7. Обусловленные этой пульсирующей подачей угловые вибрации ведущего звена 7 не передаются на ведомое звено 8 и не допускают отскока ведомого звена 8, так как величина S радиального зазора в соединении между ведущим и ведомым звеньями 7 и 8 муфты выбрана равной или больше амплитуды угловых вибраций ведущего звена 7.

При возникновении однонаправленного вращения приемной катушки 4 ведущее звено 7 передаст его на ведомое звено 8 преобразователя угловых перемещений и на вал 9 импульсного датчика 2 угловых перемещений, что приведет к возникновению электрических импульсов на его выходе. Количество импульсов будет прямо пропорционально величине перемещения подвижного вращателя. Результат подсчета количества импульсов на единицу времени будет соответствовать скорости бурения.

Для фиксации ведомого звена 8 после поворота на переданное угловое перемещение служит фрикционный тормоз 10, исключающий вращение по инерции и угловые колебания вала 9 импульсного датчика 2.

Фрикционный тормоз имеет подпружиненный подвижный элемент, который воздействует на ведомое звено 8, притормаживая его и, следовательно, притормаживая вал датчика.

Описанное устройство позволяет использовать импульсные датчики угловых перемещении с высокой разрешающей способностью для работы в условиях вибрации, что увеличит точность измерения скорости бурения.

Источники информации

1. SU 1446282 A1, кл. Е 21 В 45/00, опубл. 23.12.1988.

2. US 3522727, кл. Е 21 В 45/00, опубл. 04.08.1970.