RU1810524C - Акустический датчик частоты вращени вала турбобура - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к технической акустике и может быть использовано дл  получени  забойной информации в процессе бурени  наклонно-направленных сква- жйн - нефт ных и газовых.. .

. Цель изобретени  - повышение точности измерени  за счет изменени  отношений сигнал/помеха путем увеличени  поглощени  уровн  помехи.

На фиг.1 изображен акустический датчик частоты вращени  вала турбобура, продольный разрез; на фиг.2 - осциллограммы информационного сигнала.

Акустический датчик содержит переводник 1, роторную турбинку 2, конусную втулку 3, корпус датчика 4, первый акустический резонатор 5, кольцо 6, второй акустический резонатор 7, подшипник 8 (выполнен в виде радиальной опоры), верхний переводник 9, вал-модул тор 10, верхнее кольцо 11, звукопоглощающее отверстие 12 второго акусти- Чрского резонатора 7 с шириной щели 160° по окружности, продольный паз 13 с шириной по окружности, равной 10°, звукопоглощающее отверстие 14 первого резонатора 5 с шириной щели 160° по окружности, нижнее кольцо 15, вал турбобура 16.

Статический режим.

Акустический датчик частоты вращени  вала турбобура размещаетс  над третьей секцией шпиндельного турбобура типа ЗТСШ-195 (или ЗТСЩ-195 ТЛ). Сборка датчика: на торец вала трубобура 16 надеваетс  роторна  турбинка 2, конусна  втулка 3 и вал-модул тор 10°. В корпус датчика 4 последовательно вставл етс  нижнее кольцо 15, внутренн   втулка первого акустического резонатора 5 со звукопоглощающим отверстием 14, кольцо 6, внутренн   втулка второго акустического резонатора 7 со звукопоглощающим отверстием 12, подшипник - радиальна  опора 8. Собранные акустические резонаторы в корпусе датчика ст гивают верхним переводником 9 и наворачивают на нижний переводник 1 турбобура .

00

8

g

Действие акустического резонатора с надлежащим затуханием, будучи возбужденной падающей на нее волной отбирает от звукового пол  достаточно большую энергию, в области частот, примыкающих к собственной частоте резонатора.

Максимальное рассе ние звуковой энергии наблюдаетс  на резонансной частоте , котора  определ етс  по формуле

где с - скорость звука в трубопроводе;

V - объем резонансной камеры;

F - площадь звукопоглощающего отверсти ;

h- длина горла.

Пример расчета: внутренний диаметр переводника, 165 мм; длина резонансной камеры, 295 мм; внутренний диаметр камеры , 105 мм; внутренний объем камеры, см3; длина горла, ,5 см; площадь отверсти , ,5 см ; резонансна  частота поглощени , Гц.

Уровень поглощени  .частоты Гц одной резонансной камеры согласно расчетной формуле

( CbV/2STp . f/fo-fo/f

)2L (2)

равен A дБ.

Расположение двух акустических резонаторов на рассто нии Я /4, т.е. одной .четверти длины волны поглощенной .частоты определ етс  по формуле.

Д1 8,69 М arch cos (k |,-L) +

г----Tp .

, Со V /2 Sip. . f. , f N -1

+ f/fp-fp/f 8ln I -Ј).

Исходные данные: частота поглощени  Гц; объем резонатора ,75 x х м3; проводимость горла, ,066 м; площадь сечени  трубопровода 5тр.7,85 х х 10 м ; волновое число ,2; рассто ние между горлами резонаторов ,38 м; текуща  координата Гц; число резонаторов М 2.

Уровень поглощени  частоты Гц двум  резонаторами, расположенными на рассто нии А/4 м, равен .

Динамический режим. При включении буровых насосов промывочна  жидкость по бурильной колонне поступает во внутреннюю полость вала-модул тора 10 и через коническую втулку 3. роторную турбинку 2 в

турбобур. Вращение вала турбины приводит во вращение вал-модул тор 10. На каждый оборот вала трубобура продольное сквозное отверстие 13 вала-модул тора 10

5 совмещаетс  со звукопоглощающим отверстием 12 и 14 акустических резонаторов 7 и 5 и происходит поглощение энергии частоты Гц до 65 дБ, выполн   тем самым операцию амплитудно-импульсной модул Ю ции.

На фиг.2,а приведена осциллограмма звуковой вибрации, а на фиг.2,6 - та же осциллограмма, но уже промодулирован- на .

15 Периодическое перекрывание звукопоглощающих отверстий 12 и 14 вала-моду- л тором 10, который вращаетс  на валу турбины, приводит к формированию волновых пауз со скважностью два (врем  откры20 тых и закрытых звукопоглощающих отверстий 12 и 14 - одинаковое, причем это выполн етс  при условии: ширина продольного паза вала-модул тора по окружности составл ет 160°, а ширина звукопоглощаю25 щего горла резонансной камеры составл ет 10°. Это св зано с тем, чтобы звукопоглощающие горла 12 и 14 были полностью открыты в момент совмещени  с продольным сквозным отверстием 13 вала-модул тора),

30 (см,фиг.2,6), пропорционально числу оборотов вала турбобура.

На поверхности акустическим приемником (не показано) воспринимаетс  спектр звуковой вибрации и через соответ35 ствующие электронные преобразователи несуща  частота, с последующим формированием пр моугольных импульсов (фиг.2,в) на вход аналогового прибора, шкала которого проградуирована в об/мин (не показа40 но),

Предлагаема  конструкци  акустического датчика частоты вращени  вала турбобура при его осуществлении позвол ет увеличить механическую скорость и проход45 ку на долото за счет поддержани  заданного значени  осевой нагрузки по геолого-технологическому нар ду.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Акустический датчик частоты вращени 

   50 вала турбобура, содержащий корпус, в котором размещены жестко св занна  с валом турбобура роторна  турбинка, верхний и нижний переводники, резонансные камеры с звукопоглощающими отверсти ми и вал55 модул тор с продольным сквозным пазом, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  за счет из- менени  отношени  сигнал/помеха путем увеличени  поглощени  уровн  помехи, он снабжен конической втулкой и насаженным

   на верхний конец вала-модул тора подшипником , выполненным в виде радиальной опоры, нижний конец вала-модул тора соединен через коническую втулку с наружным ободом роторной турбины при этом рассто ние между звукопоглощающими отверсти ми резонансных камер равно одной четверти длины волны частоты поглощени , ширина продольного паза вала-модул тора по окружности составл ет ibU. а ширина звукопоглощающего отверсти  резонансной камеры составл ет 10°.

   Фиг.1