RU1808958C - Drilling stand unit - Google Patents

Drilling stand unit

Info

Publication number
RU1808958C
RU1808958C SU904878618A SU4878618A RU1808958C RU 1808958 C RU1808958 C RU 1808958C SU 904878618 A SU904878618 A SU 904878618A SU 4878618 A SU4878618 A SU 4878618A RU 1808958 C RU1808958 C RU 1808958C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pressure sensor
strain gauge
housing
gauge pressure
elastic element
Prior art date
Application number
SU904878618A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Григорий Фомич Перлов
Анна Борисовна Левина
Александр Вениаминович Китаев
Геннадий Петрович Чайковский
Юрий Константинович Бочебаров
Александр Дмитриевич Поляринов
Борис Петрович Рыков
Виктор Эдуардович Комм
Original Assignee
Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники filed Critical Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники
Priority to SU904878618A priority Critical patent/RU1808958C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1808958C publication Critical patent/RU1808958C/en

Links

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

Использование: буровые стенды дл  исследовани  технических характеристик гидравлических двигателей и породоразрушающего бурового инструмента в процессе бурени . Сущность: имеетс  тензометрический датчик давлени  5 (10), который расположен на уровне упругого элемента 6. Полости датчика давлени  5 (10) и элемента 6 сообщаютс  между собой. Датчик давлени  5 может быть установлен за пределами корпуса 3 и параллельно упругому элементу .6. Датчик давлени  10 может быть выполнен с глухой внутренней полостью и установлен в корпусе 3. При измерении параметров исключаетс  вли ние давлени  промывочной жидкости на осевую нагрузку. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.Usage: drilling rigs for studying the technical characteristics of hydraulic motors and rock cutting tools during drilling. Essence: there is a strain gauge pressure sensor 5 (10), which is located at the level of the elastic element 6. The cavities of the pressure sensor 5 (10) and element 6 are in communication. A pressure sensor 5 may be installed outside the housing 3 and parallel to the elastic element. 6. The pressure sensor 10 can be made with a blind internal cavity and installed in the housing 3. When measuring the parameters, the influence of the washing fluid pressure on the axial load is excluded. 2 s.p. f-ly, 3 ill.

Description

Изобретение относитс  к буровой технике , а именно к буровым стендам, на которых исследуютс  -технические характеристики гидравлических двигателей и породоразрушающего бурового инструмента в процессе бурени .The invention relates to drilling equipment, namely to drilling stands, on which the technical characteristics of hydraulic motors and rock-cutting drilling tools during drilling are studied.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и качества измерени  силовых параметров процесса бурени  за счет исключени  вли ни  давлени  промывочной жидкости на осевую нагрузку.The aim of the invention is to increase the accuracy and quality of measurement of the power parameters of the drilling process by eliminating the influence of the washing fluid pressure on the axial load.

На фиг. 1 изображен узел бурового стенда; на фиг.2 - принципиальна  схема включени  компенсатора в гидравлическую систему бурового стенда на уровне измерительного упругого элемента; на фиг.З - пример установки компенсатора в корпусе, защищающем упругий элемент.In FIG. 1 shows the site of the drill stand; Fig. 2 is a schematic diagram of the inclusion of a compensator in the hydraulic system of a drill stand at the level of the measuring elastic element; in Fig.3 is an example of the installation of the compensator in the housing protecting the elastic element.

На фиг.1 изображены нагрузочное устройство 1, вращатель 2, измерительный упругий элемент в корпусе 3, долото 4; на схеме фиг.2 - компенсатор 5 - датчик давлени  и измерительный упругий элемент 6; на фиг.З - упругий элемент 6 с тензометриче- QKHMH датчиками осевой силы 7 в защитном корпусе 8, где находитс  соединенный каналом 9 с внутренней полостью упругого элемента датчик давлени  10 с размещенными на нем датчиками 11. Внутренний диаметр упругого элемента D2, внешний - DI. внутренний диаметр датчика давлени  d2, внешний-di .Figure 1 shows the load device 1, the rotator 2, the measuring elastic element in the housing 3, the bit 4; in the diagram of Fig. 2 - a compensator 5 - a pressure sensor and a measuring elastic element 6; Fig. 3 shows an elastic element 6 with axial force strain gauges QKHMH 7 in a protective housing 8, where there is a pressure sensor 10 connected to the channel 9 with the internal cavity of the elastic element and the sensors 11 located on it. Internal diameter of the elastic element D2, external - DI . pressure sensor inner diameter d2, external-di.

Различие между двум  схемами на фиг.2 и фиг.З заключаетс  в том, что датчик давлени  на фиг.2 работает за счет сжати  продольных волокон рабочей цилиндрической части при расшир ющем действии внутреннего давлени , а на фиг.З - за счет совместного действи  сжати  и, с другой стороны, раст жени  от действи  того же давлени  на дно датчика. Ниже оба эффекта подробно описываютс .The difference between the two circuits in FIG. 2 and FIG. 3 is that the pressure sensor in FIG. 2 works by compressing the longitudinal fibers of the working cylindrical part under the expanding action of internal pressure, and in FIG. 3 due to the combined action of compression and, on the other hand, stretching from the same pressure on the bottom of the sensor. Both effects are described in detail below.

Узел бурового Стенда работает следующим образом.Node Drill Stand works as follows.

С/)WITH/)

СWITH

0000

оabout

0000

ч елate

0000

При подаче нагрузки на долото и жидкости в гидравлическую систему промывки происходит деформирование упругого элемента , причем осевое деформирование происходит как за счет действи  осевой нагрузки, равной заданной нагрузке на-долото , так и за счет действи  внутреннего давлени , а также за счет раст гивающих усилий, возникающих при наличии перепада давлени  на долоте, при этом соответствующие деформации равныWhen the load on the bit and fluid is applied to the hydraulic flushing system, the elastic element is deformed, and axial deformation occurs both due to the action of the axial load equal to the specified load on the bit, and due to the action of internal pressure, as well as due to tensile forces, arising in the presence of a differential pressure on the bit, while the corresponding deformations are equal

00

Дл  определени  путем компенсации неискаженного давлением сигнала осевой нагрузки соедин ют внутреннюю полость упругого элемента с тензометрическим датчиком давлени , электрический сигнал которого используетс  дл  компенсации вли ни  давлени  на осевую нагрузку,To determine the axial load signal by compensating for the pressure-undistorted signal, the internal cavity of the elastic element is connected to a strain gauge pressure sensor, the electrical signal of which is used to compensate for the effect of pressure on the axial load.

Деформаци  стенки датчика давлени  пропорциональна действующему внутри него давлению, так же как и у упругого элементаThe deformation of the wall of the pressure sensor is proportional to the pressure acting inside it, as well as for the elastic element

Есж 4 РосYeszh 4 Ros

Е (Ы-02)E (Y-02)

2vP -gD22vP -gD2

tf-D2tf-d2

браст :brast:

4N4N

 Е(-й ---о2)E (th --- o2)

где ЕСЖ - деформаци  сжати  от действи  осевой силы, равной нагрузке на долото Јос,where ECL is the compression strain from the action of axial force equal to the load on the bit Јос,

Ег деформаци  сжати  вдоль оси упругого элемента от расшир ющего действи  внутреннего давлени  р,Er compression deformation along the axis of the elastic element from the expanding action of internal pressure p,

Јраст- деформаци  раст жени , возникающа  от раст гивающего действи  внутреннего давлени  на колонну при полном или частичном перекрытии промывочных каналов долота, т.е. при возникновении рас; т гйвающей силы противодавлени  N: N Р S, где S - величина перекрыти  сечени .The tensile strain resulting from the tensile action of the internal pressure on the column with full or partial closure of the bit wash channels, i.e. when races occur; T back pressure N: N P S, where S is the amount of overlap of the cross section.

Максимальное раст гивающее усилие противодавлени  возникает при полностью перекрытом внутреннем сечении буровой колонныThe maximum tensile back pressure occurs when the inner section of the drill string is completely closed

1 N 4 р Л DZ ,1 N 4 p L DZ,

I I

Из трех составл ющих осевого сигнала, соответствующего суммарной осевой де- формацииеосOf the three components of the axial signal corresponding to the total axial deformation

бос Јсж+ Cz+ Ерзстbos Јсж + Cz + Ерзст

только первый  вл етс  полезным, отвечающим реальной нагрузке на долото, а сумма остальных двух искажает полезный сигнал:only the first one is useful, corresponding to the real load on the bit, and the sum of the other two distorts the useful signal:

Бвред Ъ+ераст О 2v)Bvred b + erast O 2v)

ИAND

ttf-D2E 55ttf-D2E 55

То есть е - пропорциональна величинеThat is, e is proportional to

Р.R.

d d

Ez - -75-Ez - -75-

15fifteen

df - oidf - oi

При глухом торце датчика, как .З,With a blind end of the sensor, such as .3,

-к этому добавл етс  еще деформаци  раст -- to this is added strain deformation -

жени , также пропорциональна  давлениюpressure is also proportional to pressure

20twenty

pdpd

ok ok

Ьраст - - .9 --о-Lrost - - .9 ---

jrE() и суммарна  деформаци  равнаjrE () and the total strain is

ek(1 -2v)ek (1 -2v)

dd

ОтношениеAttitude

Ч Р /pk .т2 / п2H R / pk .t2 / p2

L- Јвред/Ј - ---- /----2 1 - т 1 - гL- Ј harm / Ј - ---- / ---- 2 1 - t 1 - g

55

55

00

55

где т D2/Di, n d2/di, зависит только от размеров датчиков, а не от р, следовательно , оно остаетс  посто нным при колебани х действующего внутреннего давлени , что позвол ет использовать электрический сиг- Q нал AVk, соответствующий деформацииwhere t D2 / Di, n d2 / di, depends only on the sizes of the sensors, and not on p, therefore, it remains constant under fluctuations in the effective internal pressure, which allows the use of an electric signal Qk corresponding to deformation

едо  компенсации сигнала АУвредн, соответствующего Јвредн искажению сигнала осевой нагрузки. Величину L можно назвать коэффициентом компенсации. На показани  датчика момента внутреннее давление не вли ет,A compensation signal for AUvred signal corresponding to Harmful axial load signal distortion. The value of L can be called the compensation coefficient. The pressure sensor is not affected by internal pressure

Электрическа  компенсаци  искажающего вли ни  давлени  на осевую нагрузку происходит следующим образом:Electrical compensation of the distorting effect of pressure on the axial load occurs as follows:

сигналы с тензомостов момента, нагрузки и давлени  поступают на усилители посто нного тока (УПТ). Поскольку внутреннее давление не вли ет на работу тензомоста момента, выходной сигнал с УПТ момента снимаетс  не искаженным.signals from strain gages of torque, load, and pressure are supplied to direct current amplifiers (DC amplifiers). Since the internal pressure does not affect the operation of the torque bridge, the output signal from the torque converter is removed without distortion.

Сигнал с тензомоста нагрузки содержит составл ющую от давлени , Дл  компенсации он подаетс  на электронное устройство, которое суммирует его с определенным знаком с сигналом от датчика давлени  в пропорции , задаваемой путем первичной тарировки при одном значении давлени . Разно- стный сигнал  вл етс  электрическим аналогом осевой нагрузки без искажени .The signal from the load bridge of the load contains a pressure component. To compensate, it is supplied to an electronic device that sums it with a certain sign with the signal from the pressure sensor in the proportion set by primary calibration at a single pressure value. The difference signal is an electrical analog of the axial load without distortion.

Claims (3)

Формула изобретени  1. Узел бурового стенда, содержащий гидравлическую систему, нагрузочный блок, св занный с нагрузочным блоком вращатель , долото, расположённое в нижней части узла, и установленный между вращателем и Долотом корпус с измерительным упругим элементом и тензомостом дл  измерени  осевой силы, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и качества измерени  силовых параметров процесса бурени  за счет исключени  вли ни  давлени  промывочной жидкости наSUMMARY OF THE INVENTION 1. A drilling rig assembly comprising a hydraulic system, a loading unit, a rotator associated with a loading unit, a bit located in the lower part of the assembly, and a housing with an elastic measuring element and a strain gauge for measuring axial force between the rotator and the Chisel, characterized in that, in order to improve the accuracy and quality of measuring the power parameters of the drilling process by eliminating the influence of the pressure of the washing fluid on осевую нагрузку, он снабжен тензометриче- ским датчиком давлени  промывочной жидкости , который расположен в гидравлической системе на уровне упругогоaxial load, it is equipped with a strain gauge pressure sensor for flushing fluid, which is located in the hydraulic system at the level of elastic элемента; полость которого сообщена с полостью тензометрйческого датчика давлени  промывной жидкости.item; the cavity of which is in communication with the cavity of the strain gauge pressure sensor of the washing liquid. 2. Узел по п.1, о т ли ч а ю щ и и с   тем, что тензометрический датчик давлени  устаноелен параллельно упругому элементу за пределами его корпуса, а вход и выход тензометрйческого датчика давлени  соединены соответственно с входом и выходом ynpyrofo элемента.2. The assembly according to claim 1, wherein the strain gauge pressure sensor is mounted parallel to the elastic element outside its housing, and the input and output of the strain gauge pressure sensor are connected respectively to the input and output of the ynpyrofo element. 3. Узел по п.1, отлича ющийс тем, что тензометрический датчик давлени  вы- полйен с глухой внутренней полостью и размещен в корпусе упругого Элемента.3. The assembly according to claim 1, characterized in that the strain gauge pressure sensor is filled with a blind internal cavity and is housed in the housing of the elastic Element. ..с..with
SU904878618A 1990-10-29 1990-10-29 Drilling stand unit RU1808958C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904878618A RU1808958C (en) 1990-10-29 1990-10-29 Drilling stand unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904878618A RU1808958C (en) 1990-10-29 1990-10-29 Drilling stand unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1808958C true RU1808958C (en) 1993-04-15

Family

ID=21543032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904878618A RU1808958C (en) 1990-10-29 1990-10-29 Drilling stand unit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1808958C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Мальцев А.В. и др. Приборы и средства контрол процессов бурени . Спр. пособие, М.Н., 1989, с. 28-38. Отчет по теме № 12 Исследование и разработка новых конструкций шарошечных долот. М., ВНИИБТ, 1977, с. 39-49. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4811597A (en) Weight-on-bit and torque measuring apparatus
CA2129459C (en) Load cells for sensing weight and torque on a drill bit while drilling a well bore
US4359898A (en) Weight-on-bit and torque measuring apparatus
US3855857A (en) Force-measuring apparatus for use in a well bore pipe string
US6662645B2 (en) Apparatus and method for measuring forces on well logging instruments
GB1472128A (en) Well bore force-measuring apparatus
CN109141269B (en) Distributed fiber grating hole wall strain gauge
RU1808958C (en) Drilling stand unit
US4328704A (en) Apparatus for measuring the deformation and stress condition of the string of casing of drilled oil wells
WO2003012385A1 (en) Pressure converter
JPS6221117B2 (en)
US4359899A (en) Weight on drill bit measuring apparatus
SU1170129A1 (en) Hole-bottom apparatus for measuring axial load
RU2131974C1 (en) Self-contained bottomhole device for measurement of force parameters
RU1808960C (en) Drilling stand unit
CN214836307U (en) Hydraulic underground tension device
RU2251617C2 (en) Device for measuring pressure during well-boring
RU2087702C1 (en) Digital device for measuring drilling parameters
CN216482839U (en) Optical fiber type inclinometer
FR2425650A1 (en) Measuring mechanical characteristics of terrain - is performed by vertical and horizontal jacks in bore hole with manometers indicating pressures exerted by jack
SU939643A1 (en) Apparatus for testing soil
SU1146447A1 (en) Apparatus for measuring deformation in wells
SU1182156A1 (en) Hole-bottom transmitter of bit axial load
SU1657643A1 (en) Method for measuring rock mass strains
CN1514217A (en) High precision steel wire type strain (stress) sensor