Автоматический регулятор осевого усилия бурового инструмента на забой

 

Изобретение относится к бурению скважин с использованием гидравлического механизма подачи и позволяет повысить надежность за счет предотвращения поломки бурового инструмента при внезапном отключении электроэнергии. Регулятор содержит гидронасос 1 постоянной произв-сти, регулируемые гидродроссели 2 и 7, электрогидравлические распределители (ЭГР) 3 и 5, гидроцилиндры 4 гидравлического механизма подачи, дифференциальный датчик 8 давления, выпрямитель 9, блок 10 управления, задатчики 11 давления, коммутатор 12, элемент 12 сравнения, блок 14 управления серводвигателем 15, датчик 16 числа штанг и компаратор 17. Дополнительно регулятор снабжен третьим ЭГР 6. Управляющий вход ЭГР 6 соединен с выходом блока 10 управления. Выход ЭГР 5 подключен к закрытому в нейтральном положении входу ЭГР 6. В процессе бурения по сигналу с блока 10 вход ЭГР 6 открывается. Поток рабочего агента из полостей гидроцилиндров 4 через ЭГР 5 и 6 поступает в гидробак. При внезапном отключении электроэнергии золотник ЭГР 6 возвращается в нейтральное положение и выход рабочего агента с гидроцилиндров 4 прекращается. Буровой инструмент зависает, чем обеспечивается его сохранность. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 5 Е 21 В 44/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н двтореиоМУ СвиДКтКЛьСтвм (61) 1372034 (21) 4423440/25-03 (22) 10.05.88 (46) 07.03.90. Бюл. И - 9 (71) Научно-производственное объединение самоходной горной техники

"Криворожрудмаш" (72) А.Н.Погорелый, Г.И.Коновалов и А.И.Флидермойз (53) 622.241(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1372034, кл. Е 21 В 44/00, 1986. (54) АВТОМАТИЧЕСИЛЙ РЕГУЛЯТОР ОСЕВОГО УСИЛИЯ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА НА

ЗАБОЙ (57) Изобретение относится к бурению скважин с использованием гидравличес—..SU„„1548418 A 2

2 кого механизма подачи и позволяет повысить надежность за счет предотвращения поломки бурового инструмента при внезапном отключении электроэнергии. Регулятор содержит гидронасос 1 постоянной произв-сти, регулируемые гидродроссели 2 и 7, электрогидравлические распределители (ЭГР) 3 и 5, гидроцилиндры 4 гидравлического механизма подачи, дифференциальный датчик

8 давления, выпрямитель 9, блок 10 управления, задатчики 11 давления, коммутатор 12, элемент 12 сравнения, блок 14 управления серводвигателем 15, датчик 16 числа штанг и компаратор 17.

Дополнительно регулятор снабжен треuD тьим ЭГР 6. Управляющий вход ЭГР 6

1548418 соецинен с выходом блока 10 управления.

Выход ЭГР 5 подключен к закрытому в нейтральном положении входу ЭГР 6. В процессе бурения по сигналу с блока

10 вход ЭГР 6 открывается. Поток рабочего агента из полостей гидроцилиндров 4 через ЗГР 5 и 6 поступает в

Изобретение относится к горной автоматике и может быть использовано на буровых установках, предназначенных для бурения нисходящих скважин, и является усовершенствованием изобретения по авт.св. К 1372034.

Целью изобретения является повышение надежности за счет предотвращения поломки бурового инструмента при внезапном отключении электроэнергии.

На чертеже изображена функциональ- 25

1 ная схема .автоматического регулятора осевого усилия бурового инструмента на забой при проходке скважины.

Регулятор содержит гидронасос 1 постоянной производительности, выход которого соединен с входами регули руемого гидродросселя 2 и первого электрогидравлического распределителя

3. Один выход первого электрогидравлического распределителя 3 соединен со штоковой, а второй — с поршневой полостями гидроцилиндров 4 гидравлического механизма подачи. Полости гидроцилиндров подключены также на входы второго электрогидравлическо- 40

ro распределителя 5, выход с которого подключен на вход третьего электрогидравлического распределителя 6, на выходе из которого может быть установлен регулируемый гидродроссель

7. К штоковой и поршневой полостям гидроцилиндров 4 гидравлического ме, ханизма подачи подключен дифференциальный датчик 8 давления, выход которого через выпрямитель 9 соединен с первым входом блока 10 управления, первый выход, блока 10 управления соединен с управляющими входами первого и второго электрогидравлических распределителей 3 и 5.

Выходы задатчиков 11 давления соединены с входами коммутатора 12, выход которого соединен с вторым входом блока 10 управления, Выход элемента гидробак. При внезапном отключении электроэнергии золотник ЭГР 6 возвращается в нейтральное положение и выход рабочего агента с гидроцилиндров 4 прекращается. Буровой инструмент зависает, чем обеспечивается его сохранность. 1 ил.

13 сравнения подключен к первому входу блока 14 управления серводвигателем 15, связанным с регулируемыи гидродросселем 2. Второй выход блока

10 управления подключен к второму входу блока 14 управления серводвигателем, третий и четвертый выходы блока 10 управления соединены соответственно с первым и вторым входами элемента 13 сравнения. Пятый выход блока

10 управления соединен с управляющим входом третьего электрогидравлического распределителя 6.

Выход датчика 16 числа штанг соединен с управляющим входом коммутатора» 12 и через компаратор 17 с третьим входом блока 10 управления.

Элемент 13 сравнения может быть выполнен на операционном усилителе с прямым и инверсным входами. Блоки 10 и 14 управления могут быть выполнены на основе ключевой схемы, управляющей работой электромагнитного реле, переключение контактов которого обеспечивает необходимую для функционирования устройства взаимосвязь элементов. Датчик 16 числа штанг может быть выполнен на основе счетчика и концевого выключателя, контролирующего крайнее переднее положение вращателя.

Автоматический регулятор работает следующим образом.

Перед началом процесса бурения регулируемый гидродроссель 7 находится в положении максимального открьггия сточного отверстия, регулируемый гидродроссель ? — в положении, обеспечивающем постоянное. максимальное по величине осевое усилие на забой. Буровой инсгрумент (штоки гидроцилиндров 4) находится в верхнем исходном положении. Электрогидравлнческие распределители 3, 5 и 6 находятся в положении, показанном на чертеже.

Поток рабочего агента, создаваемый гидронасосом 1,.проходя через первый штанг, находящихся в скважине, поступает импульс счета. После проходки каждых очередных десяти штанг с датчика 16 числа штанг поступает импульс управления иа управляющий вход коммутатора 12, который через блок !О управления подключает следующий задатчик

11 давления на прямой вход элемента

13 сравнения. Выход датчика 16 числа штанг соединен та..же с входом компаратора 17. К инверсному входу элемента 13 сравнения черзе блок 10 управления подключен выход выпрямителя 9.

Условия начала и окончания процесса регулирования, как и сам процесс, аналогичен описанному.

В случае необходимости регулирования осевого усилия па забой осуществляется BQ гсем диапазоне величины шага (10 штанг). Данное значение шага выбирают исходя из повышения устойчивости работы предлагаемого устройства, хотя данное значение может быть уменьшено.

В процессе бурения при увеличении длины (веса) бурового става для поддержания осевого усилия на забой на постоянном максимальном уровне величина дифференциального давления в гидроцилиндрах 4 BIII все время снижается. Зная вес одной буровой штанги и постоянное максимальное осевое усилие, на которое рассчитан буровой инструмент, заранее определяют допустимый вес бурового става (количество штанг, находящихся в скважине) при величине дифференциального давления в штоковой и поршневой полостях гидроцилиндров 4 ГИП, равной приближенно нулю. Регулируемый гидродроссель

2 при этом полностью открыт.

При превышениы допустимого числа штанг (их веса), находящихся в скважине, компаратор 17 посыпает на вход блока 10 управления сигнал управления, который приводит к подаче управляющего сигнала в цепь электромагнитов электрогидраглических распределителей

3 и 5, при этом последние меняют местами штоковую и поршневую полости гидроцилиндров 4 PifII, кроме того, каждый очередной задатчик 11 давления через коммутатор 12 и блок 10 управления поцключается теперь к инверсному входу элемента 13 сравнения. Прямой вход элемента 13 сравнения через блок 10 управления соединен с выходом выпрямителя 9. При срабатывании блока

1548418 электрогидравлический распределитель

3, поступает в штоковую полость гидроцилиндров 4 гидравлического механизма подачи (ГИП), из поршневой полости которых во второй электрогидравличес5 кий распределитель 5, выход из которого перекрыт третьим электрогидравлическим распределителем 6. Буровой став удерживается в верхнем положении.

В процессе бурения автоматический регулятор осевого усилия бурового инструмента на забой автоматически поддерживает максимальное постоянное по 15 величине осевое усилие на забой. В начале процесса бурения коммутатор 12 подключает первый задатчик 11 давления к прямому входу элемента 13 сравнения через блок 10 управления, одно в 20 временно с блока 10 управления по пятому выходу поступает управляющий сигнал на управляющий вход третьего электрогидравлического распределителя 6 и поршневая полость гидроцилинд- 25 ров 4 ГМП через гидродроссель 7 соединяется с гидробаком. Сигнал с дифференциального датчика 8 давления, про порциональный величине дифференциального давления в полостях гидроцилинд- 30 ров 4 ПЧП, поступает на вход выпрямителя 9 и через блок 10 управления подается ча инверсный вход элемента 13 сравнения. Если величина сигнала с выпрямителя 9 превышает значение сиг35 нала первого задатчика 11 давления, то блок 14 управления серводвигателя включает серводвигатель 15, который служит приводом регулируемого гидродросселя 2. Вращаясь, серводвигатель 4р

15 увеличивает площадь проходного сечения регулируемого гидродросселя 2, тем самым снижая величину дифференциального давления в гидроцилиндрах

4 ГМП, что, в свою очередь, приводит 45 к уменьшению осевого усилия на забой и постоянному поддержанию его на максимальном уровне. Процесс регулированияя заканчивается посл е т ог о, как величина сигнала подключенного за- 50 датчика 11 давления станет больше величины сигнала с выхода выпрямителя 9, после чего блок 14 управления: серводвигателя отключает серводвигатель 15.

После каждой очередной спущенной штанги замыкается концевой выключатель датчика 16 числа штанг и на вход входящего в его состав счетчика числа

1548418

Формула из обр ет ения

Составитель В.Шилов

Редактор В.Бугренкова Техред N.Ходанич Корректор И,Муска

Заказ 123 Тираж 473 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Гагарина,101

10 управления меняется также полярность подключения серводвигателя 15, который теперь включается только после того, как значение сигнала с выхо- 5 да выпрямителя 9 становится меньше значения сигнала соответствующего задатчика 11 давления. Серводвигатель

15 вращается в противоположном направлении, тем самым уменьшая проходное сечение регулируемого гидродросселя

2, что приводит к повышению значения дифференциального давления в штоковой и поршневой полостях гидроцилиндров

4 ГМП и подДержанию осевого усилия на забой на постоянном по величине максимальном уровне вне зависимости от длины {веса) буровбго става, находящегося в скважине.

При установке регулируемого гидро- 20 дросселя 7 в положение, соответствующее зоне чувствительности, устройство обеспечивает работу буровой установки в соответствии с естественным законом регулирования осевого усилия на забой 25 в зависимости от скорости проходки.

При внезапном отключении электроэнергии система обесточивается, золотники электрогидрораспределителей 3, 5 и б становятся в исходное положение, при 30 котором поршневая полость гидроцилиндров 4 ГМП оказывается закрытой третьим электрогидрораспределителем

6, буровой став и рабочий инструмент зависают, так как отсутствует выход рабочего агента с гидроцилиндра 4

ГМП, а за счет перекрытия выхода из гидравлического механизма подачи обеспечивается сохранность бурового инструмента при внезапном отключении электроэнергии, Предлагаемый автоматический регулятор осевого усилия бурового инструмента на забой обеспечивает оптимальный режим его эксплуатации и предотвращает поломку бурового инструмента при внезапном отключении электроэнергии.

Автоматический регулятор осевого усилия бурового инструмента на забой по авт. св. К - 1372034, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности за счет предотвращения поломки инструмента при внезапном отключении электроэнергии, он снабжен третьим электрorидравлическим распределителем, при этом пятый выход блока управления соединен с управляющим входом, а выход второго электрогидравлического р аспределителя — с закрытым в нейтральном положении входом третьего электрогидравлического распределителя, выход которого подключен к гидробаку