Датчик частоты вращения вала турбобура

 

Изобретение относится к бурению и м.б. использовано при проводке скважин. Цель изобретения - повьппение надежности работы датчика. Для этого датчик имеет чехол 9 из изоляционного материа.ча, ностоянный .магнит, эксцентрично установленный на стержне (С) 2, катушку (К) 7 индуктивности с сердечником, подключенную к электронной аппаратуре 12. Один из полюсов магнита размешен внутри С 2, расположенного внутри соединенного с корпусом 1 чехла 9, выполненным в виде стакана. Вн) три последнего размещена К 7, которая с С 2 расположены параллельно оси датчика. Для расширения эксплуатационных возможностей за счет обеспечения работоспособностей датчика в широком диапазоне вылета вала турбобура длина сердечника К 7 равна или больше диапазона вылета вала турбобура, а витки К 7 равномерно расположены по всей длине сердечника. Такая конструкция датчика обеспечивает насышение участка сердечника, расположенного напротив магнита в момент приближения полюса последнего к К 7, включенной в резонансный контур нагрузки генератора, форми о (Л

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (Sg 4 Е 21 В 45 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4146082/22-03 (22) 10.11.86 (46) 30.08.88. Бюл. ¹ 32 (71) Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро по погружному электрооборудованию для бурения скважин и добычи нефти Всесоюзного научно-производственного объединения <сПотенциал» (72) М. Н. Салимон и В. И. Лагутин (53) 622.241.621.3! 6.06 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 607960, кл. Е 21 В 45/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 197314, кл. G 01 Р 3/42, 1965.

Грачев Ю. В. и др. Автоматический контроль в скважинах при бурении и эксплуатации. М.: Недра, 1968, с. 50.

Авторское свидетельство СССР № 1222826, кл. Е 21 В 45/00, 1984. (54) ДАТЧИК ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

ВАЛА ТУРБОБУРА (57) Изобретение относится к бурению и м.б. использовано при проводке скважин.

„„SU„„1420140 А 1

Цель изобретения — повышение на тежности работы датчика. Для этого датчик имеет чехол 9 из изоляционного материала, постоянный магнит, эксцентрично установленный на стержне (С) 2, катушку (K) 7 индуктивности с сердечником, подключенную к электронной аппаратуре 12. Один из полюсов магнита размещен внутри С 2. расположенного внутри соединенного с корпусом 1 чехла 9, выполненным в виде стакана. Внутри последнего размещена К 7, которая с

С 2 расположены параллельно оси да((нка.

Для расширения эксплуатационных возможностей за счет обеспечения работоспособностей датчика в широком диапазоне вылета вала турбобура длина сердечника К равна или больше диапазона вылета вала турбобура, а витки К 7 равномерно расположены по всей длине сердечника. Такая конструкция датчика обеспечивает насыщение участка сердечника, расположенного напротив магнита в момент приближения полюса последнего к К 7, включенной в резонансный контур нагрузки генератора, форми1420140 рование импульсов напряжения в измери тельной цепи при каждом обороте вала

Изобретение относится к области буре; ния, а именно к устройствам для измере; ния частоты вращения вала турбобура, и может быть использовано при проводке скважин для получения достоверной и оперативной информации о режиме работы турбобура.

Пелью изобретения является повышение надежности работы датчика и расширение эксплу атационных возможностей за с .ет обеспечения работоспособности датчика в широком диапазоне вылета вала турбобура.

На фиг. 1 представлен датчик частоты вращения вала турбобура, продольный разрез; на фиг. 2 — сечение А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — схема включения измерительной катушки индуктивности.

Датчик частоты вращения вала турбобура содержит корпус 1, немагнитный стержень 2, укрепленный на валу 3 турбобура 4 накидной гайкой 5, постоянный магнит 6, размещенный в стержне 2 эксцентрично одним из полюсов внутрь стержня 2, и катушку 7 индуктивности.

Катушка 7 выполнена на насышаюгдемся полем якоря ферромагнитном сердечнике, по длине равном диапазону возможных вылетов вала 3 турбобура 4, витки ее равномерно распределены по длине сердечника.

Катушка индуктивности с сердечником размешена в цилиндрическом патроне 8, который заформован внутри чехла 9, выполненного заодно с соединительным кабелем

10 из изоляционного материала, например резины.

Чехол 9 укреплен в металлической корзине 11, в свою очередь, прикрепленной к корпусу 1, в котором размещается электронная аппаратура, блок 12 с генератором.

Один вывод катушки 7 индуктивности по кабелю 10 подсоединен к электронной аппаратуре, а второй винтом 13 -- к металлической корзине 11, а через нее к «земле».

Катушка 7 индуктивности с конденсатором 14 образует резонансный контур, настроенный на частоту генерации генератора !5. К обшей точке катушки 7 индуктивности и конденсатора 14 подключен вход детектора !6, выход которого соединен с входом усилителя-формирователя 7.

Датчик частоты вращения вала турбобура работает следуюшим образом. турбобура с частотой, соответствующей частоте вращения вала. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Г1ри вращении вала 3 турбобура 4 с ним вращается и стержень 2 с укрепленHblM на нем якорем 6. При приближении полюса магнита 6 к катушке 7 участок сердечника катушки 7, расположенный напротив магнита 6, насыпается. При этом резко падает величина индуктивности катушки 7, что приводит к изменению резонансной частоты контура, образованного катушкой 7 и конденсатором 14, и следовательно, к резкому уменьшению напряжения частоты генератора 15 на катушке 7. Продетектированное напряжение с катушки 7 усиливается усилителем 17.

При удалении магнита 6 от катушки 7

15 сердечник выходит из насышения, индуктивность катушки 7 увеличивается, контур входит в квазирезонансный режим и напряжение на нем резко увеличивается. Таким образом формируется импульс напряжения при каждом обороте вала турбобура.

Изменение индуктивности остается одинаковым независимо от участка насышения сердечника катушки 7, так как ее витки расположены равномерно по всей длине сердечника. Таким образом, применение катуш25 ки с длинным сердечником делает независимыми результаты и качество измерений от фактического вылета вала турбобура, а также от изменения положения конца вала, которые могут быть значительными в процессе выработки опор турбобура. Кроме того, амплитуда выходного импульса определяется только выходным напряжением генератора и не зависит от скорости вращения, вплоть до инфранизких ее значений, Расположение якоря в нема гнитном стержне эксцентрично, одним из полюсов магнита внутри стержня позволяет изолировать один из полюсов якоря от бурового раствора, что исключает шунтирование поля якоря ферромагнитным и компонентами, содержащимися в буровом растворе.

4р При концентрации имеюшихся в растворе ферромагнитных включений на свободном полюсе якоря создаются условия, улучшающие характеристики работы датчика, так как уменьшается зазор между якорем и катушкой индуктивности, что способствует повы45 шению чувствительности датчика.

Размещение катушки индуктивности с сердечником параллельно оси датчика между немагнитным стержнем с якорем и корпусом

1420!40 турбобура в чехле из изоляционного материала, прикрепленном к корпусу, обеспечивает насыщение участка сердечника, расположенного напротив магнита, в моменты приближения полюса магнита к катушке, включенной в резонансный контур нагрузки генератора, изменение ее индуктивности и как следствие этого формирование импульсов напряжения в измерительной цепи при каждом обороте вала турбобура с частотой, соответствующей частоте вращения вала турбобура.

Выполнение изоляционного чехла в виде стакана, в стенке которого размещена катушка индуктивности с сердечником, и расположение нема гнитного стержня внутри стакана позволяет обеспечить более надежную работу датчика в условиях быстро движущегося потока бурового раствора за счет того, что стакан является преградой для прямого попадания потока раствора в рабочую зону датчика, что дополнительно уменьшает попадание в эту зону ферромагнитных включений, содержащихся в растворе.

Формула изобретения

1. Датчик частоты вращения вала турбобура, содержащий полый цилиндрический корпус, внутри которого размещен контейнер с электронной аппаратурой, стержень, соединенный с валом турбобура, отяинQþùøêÿ тем, что, с целью повышения надежности работы датчика, он снабжен чехлом из изоляционного материала, постоянным магнитом, эксцентрично установленным на стержне, и катушкой индуктивности с сердечником, подключенной к электронной аппаратуре, при этом один из полюсов магнита размещен внутри стержня, расположенного внутри соединенного с корпусом чехла из изоляционного материала, в стенке которого размещена катушка индуктивности, причем катушка индуктивности и стержень расположены параллельно оси датчика.

2. Датчик Ilo и. 1, отличающийся тем, Iro, с целью расширения эксплуBTBLLHoHHhlx возможностей за счет обеспечения рабо1оспособности датчика в широком диапазоне вы20 лета вала турбобура, длина сердечника катушки ипдуктивности равна или больше диапазона вылета вала турбобура, а витки катушки индуктивности равномерно расположены по всей длине сердечника.

3. Датчик по и. 1, orяичающийея тем, что чехол выполнен в виде стакана.

1420140

Составитель Г. Алексеева

Редактор О. Спесивых Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Заказ 4300)31 Тираж 531 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Рау шская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4