Устройство для измерения вертикальных перемещений бурильного инструмента по углу поворота барабана лебедки

 

Изобретение относится к бурению скважин и позволяет повысить точность измерения вертикальных переме щений бурильного инструмента. Устройство содержит датчик I углового перемещения барабана лебедки, генератор 2 импульсов, элемент И 3, блок 4 определения слоя навивки, индикатор 5 номера слоя, блок 6 памяти, сумматор- .накопитель 7, ЦАП 8, усилитель 9, блок 10 выбора оснастки, формирователь 12, делитель 13 и счетчик 14. В зонах блока 6 записаны коды, пропорциональные диаметрам слоев навива каната лебедок. Код номера зоны блока 6, .из которой производится считьтание, а также коэффициент деления для блока 4 задаются блоком 11 выбора типа лебедки . Его численное значение коэффициента деления определяется числом импульсов, соответствующим повороту барабана данного типа лебедки для навива одного полного слоя. Делитель 13 и счетчик 14 числа измерений позволяют накапливать результаты измерений . Формирователь 12 по окончании измерения приводит устройство в исходное состояние. Результаты измерения накапливаются в сумматоре-накопителе 7. 2 Ш1. i СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) (51)4 Е 21 В 45/00

ЕГГЮ3И3 т1 1",. " Щ Щ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4196500/23-03 (22) )7.02.87 (46) 07.02.89 ° Бюл. Ф 5 (71) Специальное конструкторское бю-.ро средств автоматизации Ивано-Франковского производственного объединения "Геофизприбор" (72) С.Я.Зевелев, И.М,Коляджин и Т.Н.Храпач (53) 022.24(088.8} (5e) Авторское свидетельства СССР

В 1146419, кл. Е 21 В 45/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

1Ф 1102907, кл. E 21 В 45/Ooi 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬН11Х ПЕРЕМЕЩЕНИЙ БУРИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА ПО УГЛУ ПОВОРОТА БАРАБАНА ЛЕБЕДКИ (57) Изобретение относится к бурению скважин и позволяет повысить точность измерения вертикальных переме.щений бурильного инструмента. Устройство содержит датчик 1 углового перемещения барабана лебедки, генератор

Л

2 импульсов, элемент И 3, блок 4 определения слоя навивки, индикатор 5 номера слоя, блок 6 памяти, сумматорнакопитель 7, ЦАП 8, усилитель 9, блок 10 выбора оснастки, формирователь

12, делитель 13 и счетчик 14. В зонах блока 6 записаны коды, пропорциональные диаметрам слоев навина каната лебедок. Код номера зоны блока 6, из которой производится считывание, а также коэффициент деления дпя блока

4 задаются блоком 11 выбора типа лебедки. Его численное значение коэффициента деления определяется иислом импульсов, соответствующим повороту барабана данного типа лебедки для наЖ вива одного полного слоя. Делитель

13 и счетчик 14 числа измерений позволяют накапливать результаты измерений. Формирователь 12 по окончании измерения приводит устройство в исходное состояние. Результаты измерения накапливаются в сумматоре-накопителе 7. 2 ил. 4ь

1456541

Изобретение относится к бурению скважин при разведке и добыче полезных ископаемых и может Гить использовано для определения скорости буре5 ния, проходки, глубины скважины и длины :бурового инструмента.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг. 1 показана структурная, схема устройства; на фиг. 2 - зависимость выходного напряжения от угла поворота лебедки.

Устройство для измерения вертикальных перемещений бурильного инстру15 мента по углу поворота барабана лебедки содержит датчик 1 углового перемещения барабана лебедки, генератор

2 импульсов, элемент И 3, блок 4 оп" ределения слоя навивки, индикатор 5 20 номера. слоя, блок 6 памяти, сумматорнакопитель 7, цифроаналоговый преобразователь {ЦАП) 8, усилитель 9, блок

10 выбора оснастки, блок 11 выбора типа лебедки, формирователь 12, дели- 25 тель 13 и счетчик. 14 числа измерений.

Выход датчика 1 углового перемещения барабана лебедки соединен с первым входом элемента И 3; выход которого подключен к счетному входу блока

4 определения слоя навивки и через делитель 13 к тактовому входу сумматора 7, выход которого подключен к цифровому входу ЦАП 8. Первый выход блока 11 выбора типа лебедки соединен с цифровым входом блока 4 определения слоя навивки, выход которого подключен к информационному входу индикатора 5 номера слоя и к первому адрес- 40 ному входу .блока 6 памяти. Второй выход блока 11 выбора типа лебедки соединен с вторым адресным, входом блока

6 памяти, выход которого соединен с цифровым входом сумматора 7. Выход 45 генератора 2 импульсов соединен с вторым входом элемента И 3 и через счетчик 14 измерений с входом формирователя 12, первый выход которого подключен к управляющему входу ЦАП 8, а второй — к управляющему входу индикатора 5 номера слоя и входам сброса блока 4 определения слоя навивки и сумматора 7. Выход ЦАП 8 соединен с входом усилителя 9,. в обратную связь которого включен блок 10 выбора оснастки.

Устройство работает следующим образом. где i

k п с

C. 1 номер текущего слоя, число полных слоев; число импульсов, соответствующее одному слою, коэффициент, пропорциональный диаметру i-ro слоя;

Выходной широтно-импульсный сигнал с датчика 1 углового перемещения барабана лебедки поступает на первый вход элемента И 3. Длительность единичного импульса заполняется высокочастотными импульсами генератора 2 и число-импульсный код через элемент

И 3 поступает на счетный вход блока

4 определения слоя навивки и через делитель 13 на тактовый вход сумматора-накопителя 7 ° Блок 4 определения слоя навивки состоит из счетчика с управляемым модулем, трехразрядного счетчика слоя и регистра кода слоя.

Коэффициент деления первого счетчика с управляемым модулем . задается блоком 11 выбора типа лебедки. его численное значение определяется числом импульсов, соответствующим повороту барабана данного типа лебедки для навина одного полного слоя, в связи с чем в процессе полного измерения угла поворота второй счетчик блока 4 определения слоя навивки подсчитывает число слоев.

Формирование нелинейной зависимости (фиг..2, линия 1) осуществляется сумматором-накопителем 7. С каждым входным импульсом в сумматоре 7 происходит сложение кодов, записанных в блоке 6 памяти, который разделен на 8 зон, а в каждой зоне записайо по 8 кодов, пропорциональных диаметрам сло-ев навива каната лебедки. B нулевой ячейке записан код минимального диа" . метра, а в 7-й — максимального диаметра ° Следовательно, в процессе одного измерения сумматором-накопителем 7 производится многократное сложение кодов, считываемых поочередно согласно номеру слоя, код которого поступает на первый адресный вход блока 6 памяти. Номер зоны, из которой производится считывание, задается кодом с второго выхода блока 11 выбора типа лебедки и подается на второй адресный вход блока 6 памяти.

Результат суммирования соответствует формуле.

N= 7: п,С,+(и-lm ) С„„, 1-1 з 14565

n — число импульсов, соответствующее текущему углу поворота лебедки.

Ио окончании измерения формирователем !2 вырабатываются два сдвинутых

5 во времени коротких импульса, пер-. вым импульсом осуществляется запись результата измерения в регистр ЦАП 8, а вторым импульсом — перепись кода слоя в регистр хранения индикатора 5 номера слоя, сброс. счетчиков блока 4 определения слоя и сумматора 7. Применение делителя 13 и счетчика 14 позволяет повысить точность вычисления эа счет накопления результатов измерения.

Сигнал ЦАП 8 усиливается усилителем 9, причем максимальное значение сигнала соответствует максимальному 20 значению положения талевого блока, например 40 м, Блок 10 выбора оснастки включает. две цепи обратной связи усилителя 9, каждая из которых соответствует одно- 25 му типу оснастки буровой. Так, при переключении на оснастку с меньшим коэффициентом усйление сигнала возрастает (фиг. 2, линия 3).

Основная настройка устройства про- З0 изводится на буровую одного типа. С блока 11 выбора типа лебедки подается двоичный код на блок 4 определения слоя навивки и трехраэрядный код на

; второй адресный вход блока 6 памяти, 35 ко торые с oo TB ет ст вуют геометрическим размерам данной лебедки. При нуле. вом значении длительности входного импульса настраивается нулевое значение на выходном усилителе, а при со- 4п ответствующем повороте — максимальное значение выходного сигнала, после чего блок 10 выбора оснастки переключается на другую оснастку.

Датчик 1 углового перемещения ба- 45 рабана лебедки устанавливается на полный угол, соответствующий другой оснастке, и настраивается на максимальное значение выходного сигнала при данной оснастке. Таким образом, наладка устройства на один тип буровой проводится лри его серийном выпуске, причем допускается работа с двумя типами оснастки,.например 4 5 и 5 6 или 5 6 и 6 7 (зависимости 1 и 3, фиг. 2).

При установке устройства на буровой требуется минимальная настройка.

Лебедка устанавливается на границе

4 первого и второго слоев, датчик угла кинематически отключается от лебедки и медленным вращением устанавливается так, чтобы на индикаторе 5 номера слоя поочередно включались

"0" или "1", после чего датчик 1 подключается к лебедке (точка А, фиг. 2). Таким образом осуществляется привязка нелинейной характеристики устройства к лебедке (зависимость 1, фиг. 2).

Затем талевый блок опускается в нижнюю точку,.которая должна быть принята эа нулевое положение. Регулировкой нуля усилителя 9 осуществляется смещение всей характеристики (зависимость 2, фиг. 2), после чего устройство готово к работе.При перетяжке каната или замене оснастки необходимо выполнять только те операции, которые выполняются на буровой.

Повышенные быстродействие и точность измерения позволяют использовать изобретение не только в процессе бурения, но и при спускоподьемных операциях.

Формула изобретения

Устройство для измерения вертикальных перемещений бурильного инструмента по углу поворота барабана лебедки, содержащее датчик углового перемещения барабана лебедки, блок определения слоя навивки, блок памяти и делитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, устройство снабжено генератором импульсов, элементом И, блоком выбора типа лебедки, индикатором номера слоя, счетчиком числа измерения, сумматором, формирователем, цифроаналоговым преобразователем, усилителем и блоком выбора оснастки, дри этом выход генератора импульсов соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен к счетному входу блока определения слоя навивки и через делитель к тактовому входу сумматора, первый выход блока выбора типа лебедки соединен с цифровым входом блока определения слоя навивки, выход которого подключен к информационному входу индикатора номера слоя и к первому адресному входу блока па-, мяти, второй выход блока выбора типа лебедки соединен с вторым адресным входом блока памяти, выход которого

5 !456541 6 подключен к цифровому входу суммато- управляющему входу индикатора номера

II 1Ю ра, выход датчика углового перемеще- слоя и к входам Сброс блока опредения барабана лебедки соединен с вто- . ления слоя навивки сумматора, причем рым входом элемента И и через счетчик выход сумматора соединен с цифровым числа измерений с входом формировате- входом цифроаналогового преобразова5 ля, первый выход которого подключен теля1 выход которого подключен к вхок управляющему входу цифроаналогового ду усилителя, а в обратную связь усипреобразователя, а второй выход — к лителя включен блок выбора оснастки.

fO

Составитель В,Шипов

Редактор В.Петраш Техред М.Дидык Корректор Н. Король

Заказ 7467/26 Тираж 514 Подписное

ВНИИХИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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