Устройство для измерения усилий в колонне бурильных труб в процессе бурения

Авторы патента:

E21B44 - Системы автоматического управления или регулирования процессом бурения, т.е. самоуправляемые системы, осуществляющие или изменяющие процесс бурения без участия оператора, например буровые системы, управляемые ЭВМ (неавтоматическое регулирование процесса бурения см. по виду процесса; автоматическая подача труб со стеллажа и соединение бурильных труб E21B 19/20; регулирование давления или потока бурового раствора E21B 21/08); системы, специально предназначенные для регулирования различных параметров или условий бурового процесса (средства передачи сигналов измерения из буровой скважины на поверхность E21B 47/12)

E21B19/08 - устройства для подачи штанг или тросов (E21B 19/22 имеет преимущество; автоматическая подача E21B 44/02; барабаны подъемников B66D); устройства для увеличения или уменьшения нагрузки на буровой инструмент; устройства для уравновешивания веса штанг

E21B17 - Буровые штанги или трубы; гибкие колонны штанг; буровые трубы с подводом горючего и кислорода; насосные штанги; обсадные трубы; эксплуатационные трубы; рабочие трубы (соединение валов вообще F16D; трубы и соединения труб вообще F16L)

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<и> 470 587

Союз Советскик фоциалистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.06.70 (21) 1451682/22-3 (51) М. Кл. E 21Ь 19/08

Е 21b 47/12 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

Совета Мииистров СССР во делам изооретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.75. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 20.08.75 (53) УДК 622.24.082 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. П. Любарский и Н. Н, Лебедева (71) Заявитель Куйбышевский государственный научно-исследовательский институт нефтяной промышленности (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ В КОЛОННЕ

БУРИЛЬНЫХ ТРУБ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ

Предлагаемое устройство предназначено для измерения осевых и изгибающих усилий в колонне бурильных труб в процессе бурения нефтяных и газовых скважин.

Известно устройство для измерения осевых усилий в колонне бурильных труб в процессе бурения, содержащее упругий элемент, индуктивные преобразователи, расположенные по периферии цилиндра упругого элемента под углом 120 один относительного другого, генератор, усилители, фильтры, блок питания, частотный генератор.

Предлагаемое устройство отличается тем, что обмотки индуктивных преобразователей соединены по схеме «звезда» и подключены к генератору через глубинный переключатель, а выход частотного детектора через наземный переключатель подключен к счетно-решающему блоку. Это обеспечивает одновременное измерение осевых и изгибающих моментов.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.

Забойный датчик содержит упругий элемент

1, три индуктивных преобразователя малых перемещений 2, расположенных в плоскости, перпендикулярной к оси,,по периферии цилиндра упругого элемента под углом 120 один относительно другого, обмотки которых соединены по схеме «звезда», глубинный переключатель 3, электронную схему, состоящую из генератора частотно-модулированных ко Ieбаний 4, усилителя напряжения 5, усилителя мощности 6, фильтра верхних частот 7, и глубинного блока питания 8.

На поверхности устанавливается наземная приемная аппаратура, состоящая из полосового фильтра 9, частотного детектора 10, наземного переключателя 11 и счетно-решающего блока, состоящего из узлоь 12, 13, 14, 15 и 16.

В зависимости от величин, действующих на упругий элемент осевых и изгибающих усилий, меняется зазор в индуктивных преобразователях 2, что вызывает изменение пх ппдуктивностп, а так как преобразователи 2 под15 ключаются поочередно,в контур генератора 4, то в соответствии с изменснием усилий меняется и частота измерительного сигнала. Модулированный по частоте сигнал усиливается в усилителях 5 и 6 и передастся по линии свя20 зп на поверхность.

В наземной приемной аппаратуре посла присоединительного фильтра 9, служащего для разделения частоты измерительного сиг25 нала и тока промышленной частоты, сигнал поступает на вход частотного детектора 10, на выходе которого создается напряжение, пропорциональное измерительному сигналу.

Частотный детектор 10 имеет характерпсти30 ку, которая,по знаку выходного напряжения

470587

Составитель А. Наааретова Редактор JI. Тюрина Корректор А. Николаева

ЦНИИПИ Заказ 1997/9 Изд. Л% 1464 Тираж 648 Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2 позволяет определять работает упругий элемент 1 на сжатие или растяжение.

Для определения величины осевого усилия в узле 12 счетно-решающего блока производится суммирование сигналов хь х2 и хз, полученных с преобразователей. На выходе узла

12 имеем величину х, „, пропорциональную осевому усилию. Определяя осевую нагрузку суммированием на поверхности, исключаем погрешность, обусловленную не идентичностью преобразователей, так как система градуируется предварительно по каждому каналу.

В узлах 13, 14 и 15 счетно-решаю;цего блока производится вычитание из величин хь х2, хз значения х, „. На выходе этих узлов получаем сигналы, соответствующие изгибающим усилиям в точках расположения преобразователей. В узле 16 счетно-решающего блока по алгоритму определяется значение максимального изгибаю|,его усилия.

5 Предмет изобретения

Устройство для измерения усилий в колонне бурильных труб в процессе бурения, содержащее упругий элемент, индуктивные преобразователи, расположенные по периферии цилиндра упругого элемента под углом 120 один относительно другого, генератор, усилители, фильтры, блок питания, частотный детектор, отличающееся тем, что, с целью

15 обеспечения одновременного измерения осевых и изгибающих усилий, обмотки индуктивных преобразователей соединены по схеме

«звезда» и подключены к генератору через глубинный переключатель, а выход частотно20 -o детсктора через наземный переключатель подключен к счетно-решающему блоку.