Устройство контроля напряжений в бурильной колонне

 

1н1 582382

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.06.76 (21) 2373361/22-03 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.11.77. Бюллетень № 44 (45) Дата опубликования описания 24.11.77 (51) М Кл з Е 21В 47 00

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УД К 622,245 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретепия

В. Л. Оруджев, 3. А. Айзуппе, В. С. Гомберг, 1О. А. Жидков

B. A. Кулишенко, В. В. Кучеров и Я. В. Ким

Всесоюзный научно-исследовательский институт разработки и эксплуатации нефтепромысловых труб (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕНИЙ В БУРИЛЪНОЙ

КОЛОНHE

Изобретение относится к технике бурения, а именно к устройствам для контроля механических напряжений и предельных состояний при комплексном нагружении бурильных колонн.

Известны устройства для измерения усилий в бурильной колонне, содержащие датчики осевой нагрузки, расположенные по периферии упругого элемента под углом 120, и телеметрическую систему, выход которой подключен к счетно-решающему блоку (1).

Однако такое устройство обеспечивает контроль лишь осевых усилий, в то время как фактические нагрузки носят комплексный характер.

Известно также устройство, включающее два датчика, один из которых — датчик веса, блок геометрического суммирования (анализатор), индикатор и сигнализатор, причем блок геометрического суммирования выполнен в виде плоскости из проводящего материала, на которую нанесены координатные оси. Оси являются направляющими для перемещения иглы вдоль координат, а линия предельных значений представляет собой изогнутый соответствующим образом проводник, изолированный от плоскости (2), Недостатком этого устройства является низкая точность измерения, что связано с наличием в блоке геометрического суммирования скользящего электрического контакта, а также сложность перехода на другой типоразмер и материал труб, что требует нанесения новой предельной линии, состоящей из проводника и изоляторов.

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерения.

Это достигается тем, что блок суммирования выполнен в виде преобразователей напряжение — индуктивность и напряжение — сопро10 тивление, одни выходы которых соединены друг с другом, а другие подключены к входам компаратора, параллельно которому на те же входы подключены источник переменного тока и индикатор напряжения, при этом ко вхо15 дам преобразователей подключен блок уставок, выход которого связан с третьим входом компаратора. В качестве датчиков в устройстве используются датчик веса и датчик крутящего момента.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит датчики 1 и 2 соответственно веса инструмента и крутящего момента, сигнализатор 3 и блок суммирования которых выполнен в виде преобразователей 4 и 5 соответственно напряжение — индуктивность и напряжение — сопротивление, одни выходы которых соединены друг с другом, а другие подключены ко входам компаратора 6, парал30 лельно которому на те же входы подключены

582382

Составитель H. Чижикова

Техред Н. Рыбкина Корректор Т. Добровольская

Редактор Д. Павлова

Заказ 2598,/15 Изд. Ко 950 Тираж 778

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2 источник переменного тока 7 и индикатор 8 напряжения, при этом ко входам преобразователей 4 и 5 подключен блок 9 уставок, выход которого соединен с третьим входом компаратора.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы с датчиков 1 и 2, пропорциональные соответственно весу инструмента и вращающему моменту, подают через блок 9 уставок, где они нормируются согласно типо-размеру и материалу трубы, на преобразователи

4 и 5, напряжение — индуктивность и напряжение — сопротивление, связанные с источником переменного тока 7 в последовательную цепь.

Выходное напряжение схемы определяется по формуле: где 1 — ток в цепи;

° r — активное сопротивление, пропорциональное напряжениям растяжения ор, х — реактивное сопротивление, пропорциональное удвоенной величине напряжения кручения 2т;

U»,„— напряжение, пропорциональное суммарным механическим напряжениям, т. е. реализуется зависимость

- = У +-4-. .

Напряжение измеряют индикатором 8 и подают на вход компаратора 6. На другой его вход поступает сигнал с блока 9 уставок, пропорциональный допустимому напряжению о.

При равенстве этих величин компаратор выдает импульс, включающий сигнализатор 3.

Технико-экономический эффект от применения предложенного устройства заключается в увеличении скорости бурения и сокращения числа аварий.

При работе без прибора бурильщик вынужден снижать нагрузку на долото, чтобы не пе5 регрузить трубы. В случае перегрузки нередки аварии. Значение величины о. позволяет увеличить нагрузку до предельной величины и даже работать в зоне пластичных деформаций.

10 Формула изобретения

1. Устройство контроля напряжений в бурильной колонне, содержащее два датчика, подключенные ко входам блока суммирова15 ния, на выходе которого установлен сигнализатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерения, блок суммирования выполнен в виде преобразователей напряжение — индук20 тивность и напряжение — сопротивление, одни выходы которых соединены друг с другом, а другие подключены ко входам компаратора, параллельно которому на те же входы подключены источник переменного тока и инди25 катор напряжения, при этом ко входам преобразователей подключен блок уставок, выход которого соединен с третьим входом компар атора.

2. Устройство по п. 1, отл и ч а ющееся

30 тем, что в качестве датчиков используются датчики веса и крутящего момента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 470587, 35 кл. Е 21В 19/08, 1970.

2. Патент США 3226977, кл, 73 — 99, опублик. 1966.