SU1761946A2 - Устройство дл стабилизации нагрузки на долото - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к средствам автоматизации процессов бурени  скважин и  вл етс  усовершенствованием изобретени  по авт. св. № 1162954. При разбурива- нии породы снижаетс  нагрузка на долото и крут щий момент, при этом возрастает нат жение неподвижного конца талевого каната , следовательно увеличиваетс  давление в гидравлическом измерителе веса 20, а в гидравлическом измерителе момента 19 давление уменьшаетс . Заслонка 17 на конце трубки Бурдона 2 закрывает сопло4. Командный клапан бподае/гсжатый воздух на вход командного клапана 5. Одновременно заслонка 16 на конце трубки Бурдона 1 закрывает сопло 3. Командный клапан 5 подает сжатый воздух на вход пневмодвигател  10, который через редуктор 11, шкив 13, руко тку 18 растормаживает барабан буровой лебедки 15. Таким образом осуществл етс  подача долота. При увеличении крут щего момента давление в гидравлическом измерителе момента 19 увеличиваетс . Заслонка 16 открывает сопло 3 и командный клапан 5 перекрывает подачу сжатого воздуха к пневмодвигателю 10 до тех пор, пока величина момента не достигнет заданной величины. Таким образом происходит стабилизаци  крут щего момента на долоте. 1 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к средствам автоматизации процессов бурени , в частности к устройствам дл  автоматического поддержани  заданной величины нагрузки и крут щего момента на долоте при роторном и турбинном бурении.

Известен автомат подачи долота, содержащий установленный на неподвижном конце талевого каната гидравлический измеритель веса, выход которого подключен к преобразователю давлени  типа Сопло-заслонка , пневматический вход которого соединен с источником сжатого воздуха через кран и редуктор давлени , а выход соединен

с входом мембранного клапана, другой вход которого соединен с источником сжатого воздуха через регул тор давлени , а выход соединен с пневмодвигателем. Вал пневмодвигател  через дифференциальный планетарный редуктор св зан со шкивом, на котором намотан трос, соединенный с руко ткой тормоза барабана лебедки, с ребордой которого св зан прижимной ролик механизма обратной св зи, установленный на валу черв чного редуктора, выходной вал которого гибким валом соединен с центральным планетарным дифференциальным редуктором.

vi о

ю

Јь

о

ю

Наличие гибкого вала и большого количества зубчатых передач снижает надежность устройства и усложн ет конструкцию, не обеспечивает плавность подачи и стабилизацию нагрузки на долото в широком ди- апазоне механической скорости бурени . Кроме того, устройство не позвол ет осуществить стабилизацию крут щего момента на долоте.

Из известных устройств наиболее близ- ким к предлагаемому техническому решению  вл етс  устройство дл  стабилизации нагрузки на долото, содержащее гидравлический измеритель веса, выход которого соединен с трубкой Бурдона, свободный конец которой установлен с возможностью воздействи  на сопло-заслонку, вход которой соединен с выходом редуктора давлени , выход сопло-заслонки подключен к первому входу пневматического командно- го клапана, второй вход которого соединен с выходом регул тора давлени , пневматический двигатель, вал которого соединен с ведущим звеном планетарного редуктора, на выходном валу которого укреплен шкив с тросом, свободный конец которого прикреплен к руко тке тормоза барабана буровой лебедки, элемент обратной св зи, взаимодействующий с барабаном буровой лебедки посредством фрикционного коле- са, прижимаемого к реборде барабана посредством пневматического цилиндра, вход которого подключен к входу регул тора и редуктора давлени .

Недостатком указанного устройства  в- л етс  невозможность стабилизации крут щего момента на долоте.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства за счет стабилизации крут щего момента.

Это достигаетс  тем, что устройство, состо щее из трубки Бурдона, подключаемой к гидравлическому измерителю веса бурильного инструмента, свободный конец которой воздействует на сопло-заслонку, выходной сигнал которого через командный пневматический клапан управл ет работой пневмодвигател , вал которого соединен с ведущим звеном планетарного редуктора, на выходном валу которого укреплен шкив с тросом, свободным концом который прикреплен к руко тке тормоза барабана буровой лебедки, обратной св зи, фрикционное колесо которой взаимодействует с ребордой барабана буровой лебедки и установле- но на валу последней ступени дифференциального редуктора, снабжено гидравлическим измерителем крут щего момента, второй трубкой Бурдона, вторым устройством сопло-заслонка и вторым командным клапаном, причем выход измерител  крут щего момента соединен со второй трубкой Бурдона, свободный конец которой установлен с возможностью воздействи  на второе сопло-заслонку, вход которой соединен с выходом редуктора давлени , выход второго сопла-заслонки подключен к первому входу второго командного пневмоклапа- на, второй вход которого соединен с выходом первого командного пневмоклапа- на, а выход второго командного пневмокла- пана соединен с входом пневматического двигател .

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличаетс  наличием гидравлического измерител  крут щего момента, второй трубки Бурдона, второго устройства сопло- заслонки и второго командного пневмокла- пана, а также соединением выхода измерител  крут щего момента со второй трубкой Бурдона, свободный конец которой установлен с возможностью воздействи  на второе сопло-заслонку, вход которой соединен с выходом редуктора давлени , выход второго сопла-заслонки подключен к первому входу второго командного пневмоклапа- на, второй вход которого соединен с выходом первого командного пневмоклапа- на, а выход второго командного пневмокла- пана - с выходом пневмодвигател .

Установка датчика крут щего момента, второй трубки Бурдона, второго сопла-заслонки , второго командного пневмоклапана позвол ет осуществить управление нагрузкой на долото, использу  контур измерени  и регулировани  крут щего момента на долото , при этом увеличиваетс  стабилизаци  нагрузки на долото за счет действи  дополнительной обратной св зи в контуре крут щего момента.

Таким образом, в зависимости от условий бурени  и критериев управлени  работой долота можно автоматически поддерживать заданную величину нагрузки на долото и величину крут щего момента на долоте.

На чертеже представлена принципиальна  схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит трубки Бурдона 1 и 2, сопло-заслонки 3 и 4, командные пнев- моклапаны 5 и 6, редуктор давлени  7, регу- л тор давлени  8, пневмоклапан автоматического отключени  устройстве при подъеме долота 9, пневматический двигатель 10, планетарный редуктор 11, эле- ментобратной св зи 12, шкиве намотанные на нем тросом 13, фрикционное колесо 14 прижатое к барабану буровой лебедки 15.

Неподвижный конец трубки Бурдона 2 соединен с гидравлическим датчиком веса 20, а неподвижный конец трубки Бурдона 1 соединен с гидравлическим датчиком крут щего момента 19, а на подвижных концах каждой трубки Бурдона шарнирно закреплены заслонки 16 и 17. Входы устройства сопло-заслонки 3 и 4 через редуктор давлени  7 св заны с питающей пневматической линией высокого давлени , а выходы соединены с первыми входами командных пнев- моклапанов 5 и 6.

На входе устройства установлен пнев- моклапан автоматического отключени  его при подъеме долота 9, св занный своим входом с пневмоклапаном включени  шин- но-пневматической муфты.

Вал пневмодвигател  10 св зан через планетарный редуктор 11 со шкивом с намотанным на нем канатом 13. Один конец каната закреплен на шкиве 13, а другой соединен с руко ткой 18 тормоза барабана буровой лебедки 15. К реборде барабана буровой лебедки 15 прижато фрикционное колесо 14, установленное на валу элемента обратной св зи 12.

Работает устройство следующим образом .

Нат жение неподвижного конца талевого каната измер етс  гидравлическим измерителем веса 20, а крут щий момент на ротореизмерителем крут щего момента 19. Гидравлический сигнал от измерител  крут щего момента воздействует на трубку Бурдона 1, а от измерител  веса на трубку Бурдона 2. Трубки Бурдона управл ют соответственно пневматическими устройствами сопло-заслонки 3, 16 и 4, 17.

При разбуривании породы нагрузка на долото уменьшаетс , а нат жение неподвижного конца талевого каната увеличиваетс , что вызывает увеличение давлени  в гидравлической системе измерител  веса. При этом заслонка 17 закрывает сопло 4, давление на выходе устройства сопло-заслонка возрастает, командный клапан 6, управл емый этим давлением, открываетс  и сжатый воздух поступает на вход пневматического двигател  10 через второй командный клапан 5.

Клапан 5 настроен таким образом, что при отсутствии крут щего момента на долото он полностью открыт и режим работы пневмодвигател  10 определ етс  работой пневмоклапана 6. При увеличении нагрузки на долото клапан 6 закрываетс  (не полностью ) и двигатель 10 уменьшает обороты, при этом еще продолжает сохран тьс  достигнута  нагрузка на долото, но также сохран етс  увеличенный крут щий момент

на долоте, что вызывает дополнительное закрытие клапана 5, а это в свою очередь вызывает полное прекращение вращени  двигател  10 и в дальнейшем уменьшение и

нагрузки на долото и крут щего момента за счет постепенного выбуривани  породы на забое при заторможенной лебедке. Когда нагрузка на долото уменьшитс  до такой степени, что пневмоклапан 6 откроетс  пол0 ностью, тогда же и клапан 5 будет открыт в соответствии с величиной крут щего момента , т.к. одновременно с уменьшением нагрузки на долото уменьшаетс  крут щий момент на долоте, что вызывает уменьше5 ние давлени  в гидравлической системе датчика момента. При этом заслонка 16 закрывает сопло 3. а командный клапан 5 открываетс , в результате чего пневмодви- гатель 10 начнет вращатьс . Лебедка рас0 тормаживаетс , происходит подача инструмента. Это приводит к увеличению нагрузки на долото. Подача инструмента будет осуществл тьс  до тех пор, пока нагрузка на долото не достигнет заданного

5 значени , а после достижени  заданной нагрузки на долото нат жение неподвижного конца талевого каната и давление в гидравлической системе измерител  веса будут уменьшатьс , заслонка 17 откроет сопло 4,

0 а клапан 6 закрываетс  и пневмодвигатель 10 останавливаетс .

При дальнейшем разбуривании породы циклы работы устройства повтор ютс . Если по каким-либо причинам увеличитс  кру5 т щий момент без увеличени  нагрузки (это может случитьс  при заклинивании шарошек , прихватах инструмента и т.д.), это вызовет увеличение давлени  в гидравлической системе измерител  крут 0 щего момента, при этом заслонка открывает сопло 3, а клапан 5 закрываетс , в результате пневмодвигатель перестает вращатьс ,а груз,подвешенный в руко тке тормозит лебедку .

5 Уменьшение нагрузки происходит до тех пор, пока она не достигнет такой величины , котора  обеспечит уменьшение крут щего момента на долото до заданной величины, после этого циклы работы устрой0 ства поддерживающего крут щий момент на долото на заданном уровне повтор ютс . Взаимодействие лебедки 15, фрикционного колеса 14, элементов 12 обратной св зи и шкива 13 в процессе работы устройства

5 происходит следующим образом.

Фрикционное колесо 14 находитс  в зацеплении с ребордой барабана лебедки 15 и при заторможенной лебедке неподвижно. Оно находитс  на одной оси с центральной шестерней планетарно-дифференциального редуктора, наружн   шестерн  которого  вл етс  элементом обратной св зи 12 и соединена со шкивом 13. При заторможенной лебедке и при вращении двигател  10 через редуктор и поводок вращение передаетс  на элемент обратной св зи 12 и на шкив 13. При этом лебедка растормаживаетс , начинает вращатьс  фрикционное колесо 13, которое приводит во вращение центральную шестерню и наружные шестерни дифференциального редуктора в обратном направлении, Это вызывает прекращение растормаживани  лебедки, она останавливаетс , соответственно останавливаетс  и фрикционное колесо и вновь по вл етс  возможность при вращении пневмодвигател  вращени  шкива , что вновь при соответствующих услови х приведет к растормаживанию лебедки.

Изобретение позвол ет стабилизировать заданную нагрузку на долото и заданный крут щий момент на долоте,

Claims (1)

1. что обеспечивает большую плавность подачи и повышает срок службы долота. Формула изобретени  Устройство дл  стабилизации нагрузки

   на долото по авт. св. № 1162954, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей устройства за счет стабилизации крут щего момента, оно снабжено гидравлическим измерителем

   крут щего момента, второй трубкой Бурдо- на, вторым устройством сопло-заслонка и вторым командным пневмоклапаном, причем выход измерител  крут щего момента соединен с второй трубкой Бурдона, свободный конец которой установлен с возможностью воздействи  на второе сопло, вход которого соединен с выходом редуктора давлени , выход второго сопла заслонки подключен к первому входу второго командного пневмоклапана, второй вход которого соединен с выходом первого командного пневмоклапана, а выход второго командного пневмоклапана соединен с входом пневматического двигател .