CS261745B1

CS261745B1 - Torgue controller for electric drilling systems

Info

Publication number: CS261745B1
Application number: CS871258A
Authority: CS
Inventors: Milan Valas; Daniel Popelar; Josef Ing Mazac; Ladislav Klan; Bretislav Smelik; Rudolf Ing Pavel
Original assignee: Milan Valas; Daniel Popelar; Josef Ing Mazac; Ladislav Klan; Bretislav Smelik; Rudolf Ing Pavel
Priority date: 1987-02-25
Filing date: 1987-02-25
Publication date: 1989-02-10
Also published as: CS125887A1

Abstract

Hlídač kroutioího momentu pro elektrifikované vrtné soupravy s hydraulickým podáváním je zapojen mezi elektrickým motorem vrtné soupravy s hydraulickým systémem vrtne soupravy. Obsahuje převodník střídavého výkonu, který je spojen se zesilovačem řídicího signálu, kt$rý je napojen na přepínač převodových stupňů. Přepínač převodových stupňů je spojen s měřicím přístrojem s nastavitelnou mezi, jehož výstup"je spojen jednak se signálním svítidlem, jednak s oasovým obvodem. Časovači obvod je spojen s výkonovým relé, které je napojeno na elektromotor hydraulického systému a současně na elektromagnetický ventil, připojený k hydraulickému systému vrtací soupravy.Torque monitor for electrified hydraulic drilling rigs by feeding it between the electric motor drilling rigs with hydraulic system drilling sets. Includes converter AC power that is connected to the amplifier control signal that is connected to the gear switch. Switch gears is connected to the meter device with adjustable between which output "is connected to the signal light, on the one hand with the oas circuit. Timers the circuit is connected to a power relay that is connected to hydraulic motor solenoid valve, connected to the hydraulic drilling system sets.

Description

Vynález se týká hlídače kroutícího momentu pro elektrifikované vrtné soupravy s hydraulickým podáváním, zapojeného mezi elektrickým motorem vrtné soupravy a hydraulickým systémem vrtné soupravy.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a torque monitor for electrified hydraulic drilling rigs coupled between a drilling rig electric motor and a drilling rig hydraulic system.

Nejčastšjší příčinou nárůstu kroutícího momentu u vrtných souprav je tak zvané zapékání korunky, které mé za následek havarijní stav a v konečném důsledku ukroucení vrtného soutyčí. Pro obsluhu je tudíž výhodné, aby dostala informaci o velikosti kroutícího momentu působícího na vrtné nářadí.The most common cause of the increase in torque in drilling rigs is the so-called crown baking, which results in a state of disrepair and ultimately the twisting of the drilling rig. It is therefore advantageous for the operator to receive information about the amount of torque applied to the drilling tool.

V současné době převážně nemají jádrovací vrtné soupravy s elektrickým pohonným motorem a s hydraulickým podáváním v základním vybavení žádné zařízení, které by upozornilo obsluhu na nebezpečně narůstající kroutící moment vrtné kolony. Při vrtání se dosud vycházelo z doporučených hodnot jednotlivých parametrů režimu vrtání, jako je například přítlak, otáčky, vrtný nástroj a množství výplachu, a jejich vzájemný vztah se upřesňoval a porovnával na základě dosažených výsledků v daných geologicko-technických podmínkách hloubení vrtu.At present, core drilling rigs with an electric drive motor and a hydraulic feed in the basic equipment mostly do not have any device to alert the operator to the dangerously increasing torque of the drill string. Up to now, the drilling has been based on the recommended values of the individual drilling mode parameters, such as downforce, speed, drilling tool and flushing rate, and their relationship has been refined and compared based on the results achieved in the given geological-technical conditions of drilling.

V některých případech byly na vrtných soupravách montovány jen ampérmetry do jedné fáze napájecí sítě, které umožňovaly jen velice nepřesně usuzovat z nárůstu proudu i na narůstající kroutící moment. Je to věak jen velmi hrubá informace, protože asynchronní motor reaguje na pokles napětí v měřené fázi zvýšením napájecího proudu, ačkoliv příkon do pohonného motoru vrtné soupravy se v tomto případě vůbec nezvýší. Hrubý odhad velikosti kroutícího momentu často vedl k haváriím vrtu a tím i k prostojům v práci. Některé vrtné soupravy jsou opatřeny omezovačem kroutícího momentu, který po obdržení signálu, svědčícího o nadměrném kroutícím momentu, vypíná pohonný motor vrtné soupravy. Zastavením vrtné soupravy v takovém případě dochází ke komplikacím ve vrtu, kzapečeníIn some cases, only ammeters were mounted on drilling rigs in one phase of the power supply network, which made it possible to deduce only very imprecise from the increase in current to the increasing torque. However, this is only very rough information, because the asynchronous motor reacts to the voltage drop in the measured phase by increasing the supply current, although the power input to the drill motor drive does not increase at all. Rough estimation of torque often led to borehole accidents and thus downtime. Some drill rigs are equipped with a torque limiter which, upon receiving an excessive torque signal, turns off the drill motor drive motor. Stopping the drilling rig in such a case causes complications in the borehole, fusing

261 745 korunky”, které má ze následek, že vrtná nářadí nelze z vrtu vytěžit, je nutné likvidovat havárii, což je komplikované a časové náročné.261 745 crowns ”, which has the consequence that drilling tools cannot be extracted from the well, it is necessary to liquidate the accident, which is complicated and time consuming.

Uvedené nedostatky odstraňuje hlídač kroutícího momentu podle vynálezu, obsahující převodník střídavého výkonu, zesilovač, přepínač převodových stupňů, měřící přístroj, časovači obvod a relé. Podstata vynálezu spočívá v tom, že převodník střídavého výkonu je spojen se zesilovačem řídícího signálu, který je napojen na přepínač převodových stupňů. Přepínač převodových stupňů je spojen s měřícím přístrojem s nastavitelnou mezí, jehož výstup je spojen jednak se signálním svítidlem, jednak s časovacím obvodem. Časovači obvod je spojen s výkonovým relé, které je napojeno na elektromotor hydraulického systému a současně na elektromagnetický ventil, připojený k hydraulickému systému vrtací soupravy.These shortcomings are overcome by a torque monitor according to the invention comprising an AC power converter, an amplifier, a gear switch, a meter, a timing circuit and a relay. The principle of the invention is that the AC power converter is connected to a control signal amplifier which is connected to a gear switch. The gear selector is connected to a gauge with an adjustable limit, the output of which is connected to both a signal lamp and a timing circuit. The timing circuit is connected to a power relay that is connected to the electric system of the hydraulic system and simultaneously to the solenoid valve connected to the hydraulic system of the drilling rig.

Hlídač kroutícího momentu podle vynálezu umožňuje automatické pozvednutí vrtné kolony za rotace a proplachu při nebezpečném zvýšení kroutícího momentu, čímž zamezuje havárii následkem ukroucení vrtné kolony nadměrným kroutícím momentem. Jeho použití vede ke zvýšení efektivnosti vrtání a snížení havarijnosti. Hlídač kroutícího momentu pracuje nezávisle na obsluze a jeho reakce na daný stav je pohotovější a přesnější než reakce člověka na vzniklou situaci.The torque monitor of the present invention allows the drill string to be automatically lifted during rotation and flushing at a dangerous torque increase, thereby preventing the drill string from crashing with excessive torque. Its use leads to increased drilling efficiency and reduced accident rate. The torque monitor operates independently of the operator and its response to a given condition is more responsive and accurate than a human response to a situation.

Na přiloženém výkresu je znázorněno příkladné schéma zapojení hlídače kroutícího momentu podle vynálezu.The accompanying drawing shows an exemplary circuit diagram of a torque monitor according to the invention.

Hlídač kroutícího momentu je zapojen mezi pohonným elektrickým motorem vrtné soupravy, například třífázovým asynchron ním motorem s kotvou nakrátko, a hydraulickým systémem 20 vrtné soupravy. Obsahuje převodník 10 střídavého výkonu, který je spojen se zesilovačem 11 řídícího signálu. Zesilovač 11 je napojen na přepínač 12 převodových stupňů, který je spojen s měřícím přístrojem 13 s nastavitelnou mezí, který je opatřen běžným magnetoelektrickým měřícím systémem a doplněn přesouvatelným jazýčkem. Výstup měřícího přístroje 13 je spojen jednak se signálním svítidlem 14« jednak s časovacím obvodem s nastavitelnou prodlevou. Časovači obvod 15 je spojen s výkonovým relé 16 s prosvětlovacím tlačítkem. Výkonové relé je napojeno na elektromotor 21 hydraulického systému 20 a současně na elektromagnetický ventil 17. připojený k hydrau- 3 261 745 lickému systému 20 vrtací soupravy. Tím, že je hlídač kroutícího momentu připojen k elektromotoru 21 hydraulického systému 20. je zajištěno, že je v provozu jen při vrtání, kdy je zapnut hydraulický systém 20 a kdy vzniká i řídící signál odvozený z příkonu do pohonného motoru vrtné soupravy.The torque monitor is connected between a drilling rig drive electric motor, for example a three-phase short-circuit asynchronous motor and a drilling rig hydraulic system 20. It comprises an AC power converter 10 which is coupled to a control signal amplifier 11. The amplifier 11 is connected to a gear shift switch 12, which is connected to an adjustable limit measuring device 13, which is provided with a conventional magnetoelectric measuring system and supplemented with a movable tab. The output of the measuring device 13 is connected on the one hand to a signal lamp 14 «on the other hand and to a timing circuit with an adjustable delay. The timing circuit 15 is connected to a power relay 16 with a backlight button. The power relay is connected to the electric motor 21 of the hydraulic system 20 and at the same time to the solenoid valve 17 connected to the hydraulic system 20 of the drilling rig. By connecting the torque monitor to the electric motor 21 of the hydraulic system 20. it is ensured that it is only operating during drilling, when the hydraulic system 20 is switched on and the control signal derived from the power input to the drilling rig drive motor is also generated.

Převodník 10 střídavého výkonu mšní přiváděný elektrický příkon do pohonného motoru vrtné soupravy na stejnosměrný proud. Vzniklý stejnosměrný signál postupuje do operačního zesilovače 11. jehož výstupní napětí je možno v širokých mezích nulovat. Funkce nulování je dvojí, jednak je možno vynulovat jalový kroutící moment potřebný k rotaci včetně visící vrtné kolony před dosednutím na čelbu vrtu, jednak umožňuje nastavení ručky měřicího přístroje 13 do kterékoliv plohy i bez přítomnosti řídícího signálu z převodníku 10 střídavého výkonu. Je tak možno kdykoliv ověřit funkci hlídače kroutícího momentu. Ze zesilovače 11 je signál veden do přepínače 12 převodových stupňů a dále do měřícího přístroje 1 3. ^v měřícím přístroji 13 je možno nastavit mez, jejíž překročení uvede do chod’ svítidlo 14 a připojí časovači obvod 15 s nastavitelnou prodlevou. Jestliže obsluha na varovný signál nereaguje a překročení nastavené mezní hodnoty kroutícího momentu trvá déle než je nastavená hodnota zpoždění, přičemž se i krátkodobá překročení meze sčítají do časového úseku prodlevy, sepne se výkonové relé 16. které svými hlavními kontakty připojí k sítovému napětí elektromagnetický ventil 17. Hydraulický systém vrtné soupravy tím dostane pokyn ke zvednutí vrtné hlavy do nejvyěěí polohy bez ohledu na to, zda v daném okamžiku byl přítlak na vrtný nástroj vyvozován dotlačováním nebo nadlehčováním vrtné kolony. Vrtná hlava je v horní poloze držena po neomezenou dobu. Pozdvižení vrtné hlavy do horní úvratě může zruěit pouze obsluha pomocí prosvětlovacího tlačítka u výkonového relé 16 po odstranění příčiny, která nebezpečný kroutící moment způsobila.The AC power converter 10 feeds the electrical power to the DC motor of the drill rig. The resulting DC signal is passed to an operational amplifier 11 whose output voltage can be zeroed within wide limits. The zeroing function is twofold, on the one hand it is possible to reset the reactive torque required for rotation, including the hanging drill string before contacting the borehole face, and on the other hand, allows the meter to be adjusted to any surface without the control signal from the AC converter 10. It is possible to check the function of the torque monitor at any time. From the amplifier 11, the signal is routed to the shift switch 12 and further to the meter 13, ^{in the} meter 13 a limit can be set which is exceeded by actuating the luminaire 14 and connecting the timing circuit 15 with an adjustable delay. If the operator does not respond to the warning signal and exceeds the set torque limit for longer than the set delay value, even if the short-term exceedances are added to the delay time, the power relay 16 closes and connects the solenoid valve 17 to the mains via its main contacts. The hydraulic system of the drilling rig will thereby be instructed to raise the drill head to the highest position, regardless of whether at that time the drilling tool pressure was exerted by pushing or lightening the drill string. The drill head is held in the up position indefinitely. Lifting the drill head to the top dead center can only be canceled by the operator using the backlight button on the power relay 16 after the cause of the dangerous torque has been removed.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

261 745

Torque monitor for electrified hydraulic feed drill rigs connected between a drilling rig drive electric motor and a drilling rig hydraulic system and comprising an AC power converter, amplifier, gear selector, meter, timing circuit and relay, with Se converter (10 ) of the AC power is connected to a control signal amplifier (11) connected to a gear switch (12), which is connected to an adjustable limit measuring device (13), the output of which is connected both to a signal lamp (14) and a timer a circuit (15) connected to a power relay (16) connected to an electric motor (21) of the hydraulic system (20) and simultaneously to an electromagnetic valve (17) connected to the hydraulic system (20). drilling rigs.