Устройство для предупреждения прихвата бурильного инструмента

 

Союз Советских

" 8789!4

ОЛИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Социалистических

Реснубаик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.06.79 (2() 2784113 22-03 с присоединением заявкн ¹â€” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.11.81. Бюллетень ¹ 41 (45) Дата oui бликования описания 67.11.81 х,1 К з

E 21 В 451 00 тосударстеенный комитет по иенам изобретений и открытий (53) УДК 622.241 (088.8) (72) Авторы изобрет (71) 3а яви

ПРИХВАТА БУРИЛ Ь НОГО И НСТРУИКИТА

Изобретение отвосн1ся к устройствам, предотвращающим прихваты бурильных труб и предназначено для подачи сигнала по истечении допустимого, заранее установленного времени неподвижности бурильных труб в скважине.

Устройство может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности.

Известно автоматическое устройство для предупреждения прихвата бурильного инструмента, состоящее из датчика пути, pe;Ip времени и выходных сигнальных приборое (I). Это устройство автоматически включается по достижении бурильными трубами прихватооотасной зоны, границы которой заданы. При этом учитывается вертикальное движение труб, находящихся в прихватоопасной зсне, т. е. сигнал не подается, если остановка труб не превышает заданного безопасного интервала времени.

Однако устройством не предусмотрен контроль за временем непсдвижности бурильных труб, спущенных в прихватсопасную зону и разгруженных на роторе, наприvip, при неисправности лебедки, так как при разгрузке талевой системы устройство отключается. Устройство не учитывает .вращения труб ротором, а это значит, что при бурениями с малой проходкой из-за частого периодического срабатывания сигнальных приборов оно может быть отключено буровой бригадой.

Целью изобретения является повышение точности за счет обеспечения надежного контроля за временем неподвижности труб в скваж|ине.

Цель достигается тем. что устройство снабжено гидроцилиндром с подпружиненным поршнем и штоком, направляющими, ползуHoM с коромыслом и двнжтсом, установсч;ным винтом, ходовой гайкой с подпружиненной зубчатой рейкой и контактной пластиной, при этом гидроцплнндр связан с гидравлическим трансформатором, а шток g гидроцилиндра становлен с возможностью взаимодествпя с движком, свободно перемещающимся в ползуне, а коромысло пэ лед него имеет на одном конце выступ, а на другом зуб для храпового взаимодействия с

20 зубьями рейки.

Кроме того, движок снабжен подпружиненным упором для взаимодействия с выступом коромысла.

25 На по.чзуне размещен один .из мпкровыключателей для взаимодействия с контактной пластиной.

Другой микровыключатель расположен зо на ходовой гайке.

На фиг. 1 изображена гидроме аническая схема устройства; на фиг. 2 — электрическая схема устройства.

Гидроцилиндр 1 с подпружиненным по ршнем и штоком 2 соединен каналом 3 с гид,ротрансформаторо м 4, установленным на неподвижном ко нце талевого канала 5.

Шток цилиндра упирается B двиисок 6, который снабжен подпружиненным упором 7 и овободно помещен в полость ползуна 8.

Шток перемещает движок и по;Iay!1 в направляющих 9. На ползуне установлено коромысло с выступом 10 и зубом 11, входящим ы зацепление с зубчатой рейкой 12, помещенной в корпусе ходовой гайки 13, которая может передвигаться с помощью установочного винта 14. Зубчатая рейка подпр) чинена кнопкой микровыкл|очател! 15.

На ползуне также установлен микрсвыключатель 16, который может касаться контактной пластины 17, жестко «оединсниой с ходовой гайкой, включая устройство в сеть.

На валу барабана лебедки и корпусе стола ротора установлены постоянные маг. ниты 18 и 19, а .на раме лебедки и картере ротора установлены герметичные магнитоуправляемые контакты, так назыьаемыс герконы 20 и 21. Геркон лебедки электрически соединен. со счетчиком-фиксатором оборотов 22, а геркон ротора — со счетчиком- фиксатором обо ротов 23, В цепи от геркона лебедки установлен микравыключатель 15 (фиг. 1).

При вращении барабана лебедки или стола ротора счетчики-фиксаторы выдают импульсы на реле времени 24 через дискретные выключатели 25 или 26 соответственно.

К реле времен и подключен звонок (сирена)

27.

Микровыключатель 16 (фиг. 1) производит включение устройства в сеть.

Работа гидромехани !еской части устройства осуществляется следующим образом.

Как известно, спуско-подъемные операции характеризуются периодичностью нагрузки и разгрузки талевой системы. Например, при спуске труб нагрузка на талевую систему возрастает дискретно с каждой навинчен ной свечой, чередуясь с полной разгрузкой при установке колонны бурильных труб на ipompe.

3та особенность нагружения талевой системы использована при создансии узла, производящего автоматическое включение устройства при спуске труб в опасную зону и отключение при подъеме из нее.

Так, по мере спуска труб количество жидкости, вытесняемой из гидротрансформатора 4 в гидроцилиндр 1 увеличивается с каждой свечой, соответственно возрастает выдвижение штока 2 и ползуна 8 с двикком б внутри, которые перемещаются ы направляющих все дальше и дальше, возвращаясь в исхо дное положение при разгрузке труб на роторе.

66 виснет, оставив включенным устройство, несмотря на то, что трубы из опасной зоны л!се подняты.

Для предотвращения подобного зависания ползуна предусмотрен значитсльный ход ползуна от момента его соскакивания

878914

Ходовая гайка 13 с зубчатой рейкой 12 устанавливается с помощью винта 11 i!a

i аком уровне, чтобы при спуске груб на глубину, соответствующую началу прихватоопасной зоны, ползун " своим зубом 11 вошел в зацепление с нижни vi зубосм зубча- той рейки 12. При этом микроыыключатель

16 коснется контактной пластины 17 и включит устройство в сеть. !

О По мере дальнейшего спуска труб ползун будет по1дниматься все выше и выше, поочередно входя в зацепление СО вторым, третьим, наконец, четвертым зубом зубчатой рейки. При этом будет происходить следую16 IЦсс.

Выдвигаясь, шток 2 упираегся ы движок

6 и перемещает его ыыерх (ио.|зун 8 в этот момент нсиодынжеи, так как 1 держиварТсН От своооднОГО дВижен и|1 ы:1из с помощью коромысла, ко|орое своим зубом 11 находится в зацеплении с зубчатой рейкой

12) прн этом, подпружиненный упор 7 оТводит в сторону e! Ic i I! 10 и тем самым выводит зуб 11 коромысла:|з зацепления с зубчатой рейкой 12. Осыобождснный иолзун под действием своего веса скользит вниз

;1О упора В движок 6 и затем вместе с ним поднимается вверх штоком 2;1а величину его Выд В ижс и и 51.

Таким образом, войдя ири спуске труб в зацепление с зубчатой рейкой, иолзун при далы|ейшем спуске совершает периодически по вторя!Ощ|!еся действия: соскакивает вниз с зубчатой рейки, затем поднимается, уылскасмый штоком, выше нее, потом снова опускается до зацепления с зубчатой рейкой и т. д.

При подьсме труб из скважины., т. е. когда выдвижение штока уменьшается с

40 каждой поднятой свечой, наступает такой

xIoMQHT, когда ползун, соокочсив с зубчатой рейки, уже не поднимается (после отвинчиыания очередной свечи) до такого уровня при котором зуб 11 входит в зацепление с зубчатой рейкой 12. Так, по мере подъема труб ползун выйдет из зацепления поочередно со всеми четырьмя зубцами зубчатой рейки, что будет соответствовать выходу труб из прихватоопасной зоны и, как пока60 занО Вышс, приведет к Откл10 Iени10 устройства от сети.

При резком подъеме талевого блока могут возникнуть динамические нагрузки, ко торые вызовут подъем ползуиа 8 выше уровня, соответствующего нормальной нагрузке, От спущенных в скважину труб. В момент снятия ползуна с зубчатои рейки 12, т .е. при выхо де труб из опасной зоны, такой взлет нагрузки может поднять ползун опять до зацепления с зубчатой рейкой, где он за878914

I3IIIId с 3 0 111 l Ои Рейки ДО lloP U 13 ДВижОк

6. Этот ход а (фиг. 1) принят равным выдвижению штока от нагрузки в четыре свечи.

На спущенные в прихватоопасную зону и установленные на роторе трубы с помощью лебедки может оыть прило?кена случайная натяжка по какой либо причине не на полный вес колонны. При этом талевая систеча может испытывать нагрузку, при ко ГО1?ОЙ ВыдВИ?lсение штока " произойдет лишь на высоту, достаточную только для снятия ползуна с зубчатой рейки, ITQ вызовет отключение устройства.

Выполнение зубчатой рейки с четырьмя зубцами устраняет вероятность снятия ползуна с зубчатой рейки из-за случаиных нагрузок при нахождении труб в опасной зоне. Соскочив с верхнсго зубца, ползун зависнет на следующеч нижестоящем зубце и так до первого зубца. Для опускания ползуна ниже зубчатой рейки необходимо 4 ра за прило?кить к талсвой системе 11агрузку, равную той, при которой ползун соскакивает с каждого зубца, причем в тсчеьи3с относительно короткого интервала времени, установленного на реле времени (до 15 мин) .

Таким образом, случайное соскакиванис ползуна с зубчатой рейки при Hахожденпи труб в опасной зоне практически исключаeòñÿ.

Электромеханическая часть устройства работает следующим образом.

При включении устройства В сеть, т. е. когда трубы при спуске достигли прихватоопасной зоны, реле времени 24 (см. фиг. 2) начинает Отсчет минут, и, если имеет место остановка, то по окончании установленного отрезка времени, например, 10 мин, включается звонок (сирена) 27. Но если до истечения 10 мин начинает работать лебедка или ротор, то импульсы при замыкании соответствующих герконов поступают на счетчики-фиксаторы, которые после определенного (установленного) числа оборотов, например, на восьмом обороте барабана лебсдки, выдают импульсы через дискретныс выключатели 25 и 26 на реле врсмени 24. Это приводит к сбросу сделанного отсчета и началу нового.

Таким образом, при спуско-подъемных операциях или при бурении в прихватоопасной зоне, т. е. во всех случаях, когда длительность остановки лебедки или ротора в!енее установленного на реле 24 промежутка времени, включения звонка 27 не происходит.

Схемой устройства предусмотрено про изводить Выключенис звонка только путем страгивания бурильных труб, т. е. их подьемом или спуском, например, на 3 м или проворотом ротора на заданное число оборотов.

На буровой может быть такой случай, когда магнит на валу лебедки или валу

2. Устройство по п. 1, от ли ча ющеес я тем, что движок снабжен подпружиненным упором для взаимодействия с выступом коромысла.

60 привода ротора окажется 130 время oc IHíoèкп против соответствующего геркона, причем это может совпасть с окончанием, напримср, Восьмого оборота барабана лебедки, т. с. когда счетчик фиксатор лебедки замкнет контакты в цепи катушки сброса отсчета на рслс времени. В этом случае катч111ка Останется под !Запря?ксниех1, IlpHтянув ведомый диск. Сделанный отсчет будст сброшен, а новый отсчет производиться

Не 03 дет, таl: KBK нап1?яженис с катушки Нс снято, т. е. реле грсчени перестает выполнять свои функции. Во изосжании этого импульсы счетчиков-фиксаторов лебедки и ротора поступают на реле времени 24 через дискретные выключате.ти 25 и 26, которые пропускают лишь короткие импульсы вне зависимости от длительности импульсов на них поступивших.

На буровой может быть следующее.

Трубы, спущенные в прихватоопасную зону, установлень: на роторе, а лебедка работает, т. с. происходит спуск или подъем талевого олока и, следователь !о, поступают импульсы от гсркона 20 лебедки,. создавая видимость спуска или подъема труб. В подобных слу lаях для отключения геркона лебедки используется микровыкл1очатсль 15, уста новленный под зубчатой рейкой 2 (фиг. 1) .

При установке труб на роторе, когда талевая система разгружается, ползун зависает на зубчатой рейке и своей тя?кестью перемещает ее вниз до контакта с кнопкой мпкровыключатсля, что приводит к его сраОатыванию, т. е. отключению геркона лебедки.

Формула изобретения

1. Устройство для предупреждения прихвата бурильного инс грумента, содержа ш,ее датчик пути, индикатор веса, (рормирователь импульсов пути, реле времени и сиг нализатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет обеспечения надежного контроля за временем неподвижности труб в скважине, оно снабжено гидроцилиндром с подпружиненным поршнем и штоком, направляющими, ползуном с коромыслом и движком, установочным винтом, ходовой гайкой с подпружиненной зубчатой рейкой и контактной пластиной, при этом гидроцилиндр связан с гид. равлическим трансформатором, а шток гидроцилиндра установлен с возможностью

Взаимодействия с движком, свободно перемещающимся в ползуне, а коромысло последнего имеет на одном конце выступ, а на другом зуб для храпового взаимодействия с зубьями рейки.