Акустический датчик частоты вращения вала турбобура

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕI+OE ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (я)э E 21 В 47/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4918556/03 (22) 11.03.91 (46) 23.04.93. Бюл. t+ 15 (71) Сибирский научно-исследовательский институт нефтяной промышленности (72) Ю.А.Савиных и А;Ф.Юдин (56) Грачев Ю.В., Варламов В,П. Автоматический контроль в скважинах при бурении и эксплуатации. — M.: Недра, 1968.

Авторское свидетельство СССР

М 1154454, кл. E 21 В 47/12, 1985, (54) АКУСТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ЧАСТОТЫ

ВРАЩЕНИЯ ВАЛА ТУРБОБУРА (57) Назначение: изобретение относится к бурению наклонно-направленных нефтяИзобретение относится к технической акустике и может быть использовано для .получения забойной информации в процессе бурения наклонно-направленных скважин — нефтяных и газовых.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет изменения отноше ния сигнал/помеха путем увеличения поглощения уровня помехи.

На фиг.1 изображен акустический датчик частоты вращения вала турбобура, продольный разрез; на фиг.2 — осциллограммы информационного сигнала.

Акустический датчик содержит переводник 1, роторную турбинку 2, конусную втулку 3, корпус датчика 4, первый акустический резонатор 5, кольцо 6, второй акустический резонатор 7, подшипник 8 (выполнен в виде радиальной опоры), верхний переводник 9, вал-модулятор 10. верхнее кольцо 11, звуко. поглощающее отверстие 12 второго акусти- . фского резонатора 7 с шириной щели 160 по окружности, продольный паз 13 с шири„„5Q 1810524 А1 ных и газовых скважин и может быть использовано для контроля частоты вращения до- лота. Сущность изобретения: расстояние между эвукопоглощающими отверстиями резонансных камер равно одной четверти длины волны частоты поглощения. Ширина продольного паза вала-модулятора по окружности составляет 1600, а ширина звукопоглощающего отверстия резонансной камеры 10 .. При этом верхний конец валамодулятора вставлен в подшипник, выполненный в виде радиальной опоры, а нижний конец соединен через коническую втулку с наружным ободом роторной турбинки, жестко соединенной с валом турбобура. 2 ил. ной по окружности, равной 10, звукопоглощающее отверстие 14 первого резонатора 5 . с шириной щели 160 по окружности, нижнее кольцо 15, вал турбобура 16.

Статический режим.

Акустический датчик частоты вращения вала турбобура размещается над третьей секцией шпиндельного турбобура типа

ЗТСШ-195 (или ЗТСШ-195 ТЛ). Сборка датчика: на торец вала трубобура 16 надевается роторная турбинка 2, конусная втулка 3 и . вал-.модулятор 100, В корпус датчика 4 последовательно вставляется нижнее кольцо

15, внутренняя втулка первого акустического резонатора 5 со звукопоглощающим отверстием 14, кольцо 6, внутренняя втулка второго акустического резонатора 7 со звукопоглощающим отверстием 12, подшипник — радиальная опора 8. Собранные акустические резонаторы в корпусе датчика стягивают верхним переводником 9 и наворачивают на нижний переводник 1 тур.бобура.

1810524

h,L= 8,69 M.arch t cos (k Ic ) +

fp (" ) и

f/fp — fp/f " fp действие акустического резонатора с турбобур. Вращениевалатурбины16привонадлежащим затуханием, будучи воэбуж- дит во вращение вал-модулятоР 10. На каж„и и падающей на нее волной отбирает дый оборот вала трубобура продольное

Ог звукового поля достаточно большую сквозное отверстие 13 вала-модулятора 10 энергию, в области частот, примыкающих к 5 совмещается со звукопоглощающим отверсо ственн обственной частоте резонатора. стием 12 и 14 акустических резонаторов 7 и уаксимальное рассеяние звуковой 5 и происходит поглощение энергии частоты

aHepr наблюдается на резонансной час- fp=1000 Гц до 65 дБ, выполняя тем сам™ тоте, которая определяется по формуле операцию амплитудно-импульсной модуля10 „„. с /1 На фиг,2,а приведена осциллограмма

2уг Vh звуковой вибрации, а на фиг.2,б — та же осциллограмма, но уже промодулировангде с — скорость звука в трубопроводе; ная, / — объем резонансной камеры; 15 Периодическое перекрывание звукоF — площадь звукопоглощающего отвер- поглощающих отверстий 12 и 14 вала-модустия; лятором 10, который вращается на валу турбины, приводит к формированию волноПример расчета, внутренний диаметр вых пауз со скважностью два (время открыпереводника, 165 мм; длина резонансной 20 тых и закрытых звукопоглощающих камеры, 295 мм; внутренний диаметр каме- отверстий 12 и 14 — одинаковое, причем зто ры, 105 мм; внутренний объем камеры, выполняется приусловии. ширинапродольV=3750 сМ; длина гоола, h=2,5 см; площадь ного паза вала-модулятора по окружности

Отверстия. F=16,5 см: резойансная частота составляет 1600, а ширина звукопоглощаюпоглощения, рения, f =1000 Гц. 25 щего горла Резонансной камеры составляет уровень поглощения. частоты f=1000 Гц 10О, Зто связано с тем, чтобы звукопоглощаодной резонансной камеры согласно рас- ющие горла 12 и 14 были полностью открычетной ормуле ты в момент совмещения с продольным сквозным отверстием 13 вала-модулятора), V V /2 S, N (cM,ôèã.2,6j, пропорционально ниллу оборо10 Ig (I + (flf — f lf тов вала турбобура, Р Р

На поверхности акустическим приемником (не показано) воспринимается

Расположение двух акустических резо- спектр звуковой вибрации и через соответнатОРОВ на расстоянии стоянии 1!4 т,е, одной.чет- 35 ствующие электронные преобразователи верти длины волны и гл о ны поглощенной частоты несущая частота, с последующим формироопределяется по формуле о формуле, ванием прямоугольных импульсов (фиг,2,в) на вход аналогового прибора, шкала которого проградуирована в об/мин (не показа40 но), Предлагаемая конструкция акустического датчика частоты вращения вала турбобура при его осуществлении позволяет увеличить механическую скорость и проход3ОН атОра V=3 75 „ку на долото за счет поддержани заданного

0 3 мз р д рла C 0 066 м значениЯ осевой «агРУзки по гео ого- е но- х 10 м; проводимость горла, логическому наряду, площадь сечения трубопровода S».=7,85 х х 10 3 м ; волновое число К=4,2; расстояние

1=0 38 м: теку- Акустический датчик частоты вращения ая координата 1=975 Гц; число резонатоf-975 Гц сло резонато- 5 вала турбобура, содержащий корпус, в котором размещены жестко связанная с валом

УРовеньпоглощениЯчастотыfp=1000гц ТУРбобУРа РОТОРнаЯ ТУРбинка, веРхний и дв мя езонаторами, расположенными на нижний переводчики, резонансные камеры

/ р с звукопоглощающими отверс1иями и валрассто / Р асстоянии А /4 м, равен Л L=65 дб.

55 модулятор с продольным сквозным пазом, Динамический режим, При включении овых насосов промывочная жидкость по отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет изб ильной колонне поступает во внутренбурильной коло у менения отношения сигнал/помеха путем нюю полость вала-модулятора 10 и через коническую втулку 3. Роторную тур инку в коническую в у у 3. р орную турбинку 2 в у еличения поглощения уровня помехи. он снабжен конической втулкой и насаженным

1810524 на верхний конец вала-модулятора подшипником, выполненным в виде радиальной опоры, нижний конец вала-модулятора соединен через коническую втулку с наружным ободом роторной турбины при атом расстояние между звукопоглощающими отверстиСоставитель Ю.Савиных

Редактор Е.Полионова Техред M,Mîðãåíòàë Корректор M.Màêñèìèøèíeö

Заказ 1428 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

П

Ц ями резонансных камер равно одной четверти длины волны частоты поглощения. ширина продольного паза вала-модулятора по окружности составляет 1ЫГ. а ширина

5 звукопоглощающего отверстия резонансной камеры составляет 10 .