RU183741U1 - Force reactive torque sensor on the rotor table of a drilling rig - Google Patents
Force reactive torque sensor on the rotor table of a drilling rig Download PDFInfo
- Publication number
- RU183741U1 RU183741U1 RU2018127682U RU2018127682U RU183741U1 RU 183741 U1 RU183741 U1 RU 183741U1 RU 2018127682 U RU2018127682 U RU 2018127682U RU 2018127682 U RU2018127682 U RU 2018127682U RU 183741 U1 RU183741 U1 RU 183741U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- drilling rig
- drilling
- load cell
- force
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B45/00—Measuring the drilling time or rate of penetration
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
Abstract
Полезная модель относится к буровой технике, а именно к буровым установкам, на которых в процессе бурения необходимо измерять крутящий момент на роторе, и используется в буровых установках с цепным и карданным приводом ротора и при турбинном бурении. Силоизмерительный датчик реактивного момента на столе ротора буровой установки включает силоизмеритель, связанный посредством передачи со столом ротора. Согласно полезной модели он содержит соединенные между собой двухстороннюю проушину 1 для жесткого крепления датчика к основанию буровой установки, тензометрический датчик 3 силы с блоком 4 электроники, талреп 5 с воротком 6 для натяжения цепи 7 привода и двухстороннюю проушину 8 для жесткого крепления к столу 9 ротора буровой установки.The utility model relates to drilling equipment, namely to drilling rigs, in which during the drilling process it is necessary to measure the torque on the rotor, and is used in drilling rigs with chain and cardan drive of the rotor and in turbine drilling. The force measuring reactive moment sensor on the rotor table of the drilling rig includes a force meter connected via transmission to the rotor table. According to a utility model, it comprises interconnected double-sided eyelet 1 for rigidly attaching the sensor to the base of the drilling rig, a strain gauge 3 force with electronics unit 4, a lanyard 5 with a winch 6 for tensioning the drive circuit 7 and a double-sided eyelet 8 for rigidly fastening to the rotor table 9 drilling rig.
Техническим результатом полезной модели является упрощение процесса измерения реактивного момента на столе ротора буровой установки. 4 з.п. ф-лы, 3 ил. The technical result of the utility model is to simplify the process of measuring the reactive moment on the rotor table of the drilling rig. 4 s.p. f-ly, 3 ill.
Description
Полезная модель относится к буровой технике, а именно к буровым установкам, на которых в процессе бурения необходимо измерять крутящий момент на роторе и используется в буровых установках с цепным и карданным приводом ротора и при турбинном бурении.The utility model relates to drilling equipment, namely to drilling rigs, in which during the drilling process it is necessary to measure the torque on the rotor and is used in drilling rigs with a chain and cardan drive of the rotor and during turbine drilling.
Процесс бурения нефтяных и газовых скважин характеризуется рядом особенностей – реализация огромных мощностей привода, обусловленных значительным сопротивлением резанию пород буровым инструментом и совокупность осложнений при бурении. Возросшие мощности буровых установок, скорости проходки скважин, переход к наклонно-направленному типу скважин предопределил и необходимость использования более сложных датчиков и систем контроля процесса бурения.The process of drilling oil and gas wells is characterized by a number of features - the implementation of huge drive capacities due to significant resistance to cutting rocks with a drilling tool and a set of complications during drilling. The increased capacity of drilling rigs, the speed of drilling, the transition to a directional type of well predetermined the need for more sophisticated sensors and monitoring systems for the drilling process.
В процессе бурения скважины при роторном бурении, возникает необходимость контролировать вращательный момент буровой колонны. В противном случае, это может привести к аварийным ситуациям (слом инструмента, износ вооружения долота и т. п.). Крутящий момент можно определить по изменению упругих свойств вала, углу его закручивания, тангенциальным напряжениям на поверхности, по изменению силы активного тока электродвигателя.In the process of drilling a well during rotary drilling, it becomes necessary to control the rotational moment of the drill string. Otherwise, it can lead to emergency situations (tool breakage, wear of the armament of the bit, etc.). Torque can be determined by changing the elastic properties of the shaft, the angle of its twisting, tangential stresses on the surface, by changing the active current of the electric motor.
Известен узел бурового стенда (RU 2021461, кл. Е21В3/04, 194 г.), содержащий вращатель, соединенный с ним карданный вал, взаимодействующий посредством конической передачи с роторным столом и упругий измерительный элемент с тензометрическим мостом измерения крутящего момента. Измерительный элемент выполнен из съемного хомута, установленного на карданном валу и размещенных диаметрально противоположно ребер жесткости, связанных между собой перемычками и закрепленных одним концом на карданном валу. На свободных концах ребер установлены технометрические консольные балочки, взаимодействующие с хомутом посредством точечных упоров. A well-known drill stand assembly (RU 2021461, class Е21В3 / 04, 194), comprising a rotator, a cardan shaft connected to it, interacting by means of a bevel gear with a rotary table and an elastic measuring element with a tensometric bridge for measuring torque. The measuring element is made of a removable clamp mounted on the driveshaft and placed diametrically opposite stiffeners, interconnected by jumpers and fixed at one end to the driveshaft. Technometric cantilever beams are installed at the free ends of the ribs, interacting with the clamp by means of point stops.
Недостатком известного устройства является сложность при определении реактивного момента на столе ротора буровой установки из-за необходимости корректировки измерений с учетом влияний остаточной деформации карданного вала, возникающих вибраций при бурении, а так же необходимость учета свойства металла карданного вала, что не просто из-за широкого диапазона температур окружающего воздуха (±50 °С) на буровых установках. A disadvantage of the known device is the difficulty in determining the reactive moment on the rotor table of the drilling rig due to the need to adjust the measurements taking into account the effects of residual deformation of the driveshaft, vibrations during drilling, as well as the need to take into account the properties of the metal of the driveshaft, which is not just because of the wide ambient temperature range (± 50 ° С) at drilling rigs.
Проблемой полезной модели является устранение указанных недостатков.The problem of the utility model is the elimination of these shortcomings.
Техническим результатом полезной модели является упрощение процесса измерения реактивного момента на столе ротора буровой установки. The technical result of the utility model is to simplify the process of measuring the reactive moment on the rotor table of the drilling rig.
Поставленная проблема и технический результат достигаются тем, что силоизмерительный датчик реактивного момента на столе ротора буровой установки включает силоизмеритель, связанный посредством передачи со столом ротора. Согласно полезной модели он содержит соединенные между собой двухстороннюю проушину для жесткого крепления датчика к основанию буровой установки, тензометрический датчик силы с блоком электроники, талреп с воротком для натяжения цепи привода и двухстороннюю проушину для жесткого крепления к столу ротора буровой установки.The posed problem and the technical result are achieved by the fact that the force measuring sensor of the reactive moment on the rotor table of the drilling rig includes a force meter connected via transmission to the rotor table. According to a utility model, it contains a interconnected double-sided eyelet for rigidly attaching the sensor to the base of the drilling rig, a strain gauge force sensor with an electronics unit, a lanyard with a handle for tensioning the drive chain and a double-sided eyelet for rigidly mounting the rotor of the drilling rig to the table.
Жесткое крепление проушин к основанию буровой установки и к столу ротора выполнено сваркой.Rigid attachment of the eyes to the base of the rig and to the rotor table is made by welding.
При креплении двухсторонних проушин к основанию буровой установки и к столу ротора габаритные размеры ширины проушин выполнены равными 60+1 мм.When attaching double-sided eyes to the base of the drilling rig and to the rotor table, the overall dimensions of the width of the eyes are made equal to 60 + 1 mm.
При его установке на стол ротора плечо, образованное между продольной осью силоизмерительного датчика и осью вращения ротора соответствует формуле:When it is installed on the rotor table, the shoulder formed between the longitudinal axis of the load cell and the axis of rotation of the rotor corresponds to the formula:
где
F= 5 тс – максимальная нагрузка на силоизмерительном датчике.F = 5 tf - maximum load on the load cell.
Силоизмерительный датчик выполнен во взрывозащищенном исполнении, вид взрывозащиты - «Искробезопасная электрическая цепь ia».The load cell is made in explosion-proof design, type of protection - “Intrinsically safe electrical circuit ia”.
Наличие двухсторонних проушин для жесткого крепления датчика к основанию буровой установки и к столу ротора обеспечивают работу датчика на растяжение при крутящем моменте ротора. The presence of double-sided eyes for rigid mounting of the sensor to the base of the drilling rig and to the rotor table ensure the sensor is operating under tension with rotor torque.
Тензометрический датчик силы связан с блоком электроники, для перевода аналогового сигнала в цифровой и обеспечивает питание тензопреобразователя.The strain gauge force sensor is connected to the electronics unit to convert the analog signal to digital and provides power to the strain gauge.
Наличие талрепа с воротком создает необходимое первоначальное натяжение цепи и натяжение цепи на измерительном участке с целью обеспечения работы силоизмерителя в зоне линейности номинальной статической характеристики. The presence of a turnbuckle with a winder creates the necessary initial chain tension and chain tension in the measuring section in order to ensure the operation of the load meter in the linearity zone of the nominal static characteristic.
Жесткое крепление проушин к столу ротора буровой установки позволяет исключить изменения длины измерительного участка, что влияет на получение достоверных результатов при измерении реактивного момента на столе ротора.Rigid fastening of the eyes to the rotor table of the rig allows to exclude changes in the length of the measuring section, which affects the obtaining of reliable results when measuring the reactive moment on the rotor table.
Соблюдение габаритных размеров двухсторонних проушин, при их креплении к основанию буровой установки и к столу ротора равным 60+1 мм обеспечивает настроечное первоначальное натяжение цепи на измерительном участке во время бурения из-за возникающих вибраций. The observance of the overall dimensions of the double-sided eyes, when they are fastened to the base of the drilling rig and to the rotor table equal to 60 + 1 mm, provides the initial tuning of the chain in the measuring section during drilling due to vibrations.
Выдерживание размера плеча, образованного между продольной осью силоизмерительного датчика и осью вращения ротора необходимо для обеспечения номинальной статической характеристики во всем диапазоне измерений. Maintaining the size of the shoulder formed between the longitudinal axis of the load cell and the axis of rotation of the rotor is necessary to ensure the nominal static characteristics in the entire measurement range.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен силоизмерительный датчик реактивного момента на столе ротора буровой установки, вид спереди; на фиг. 2 датчик, вид сбоку; на фиг. 3 схема монтажа датчика на буровой установке.The utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a load cell of a reactive moment on a rotor table of a drilling rig, front view; in FIG. 2 sensor, side view; in FIG. 3 diagram of the installation of the sensor on the rig.
Силоизмерительный датчик реактивного момента на столе ротора буровой установки выполнен во взрывозащищенном исполнении, вид взрывозащиты - «Искробезопасная электрическая цепь ia» и включает соединенные между собой двухстороннюю проушину 1 для соединения (приваривания) ее к основанию 2 буровой установки, тензометрический датчик 3 силы на растяжение с блоком 4 электроники, талреп 5 с воротком 6 для натяжения цепи 7 привода и двухстороннюю проушину 8 для соединения (приваривания) ее к столу 9 ротора буровой установки.The force-measuring reactive moment sensor on the table of the rotor of the drilling rig is made in explosion-proof design, the type of explosion protection is “Intrinsically safe electric circuit ia” and includes interconnected two-way eye 1 for connecting (welding) it to the base 2 of the drilling rig,
Силоизмерительный датчик реактивного момента на столе ротора буровой установки работает следующим образом.Force measuring the reactive moment on the table of the rotor of the drilling rig operates as follows.
Силоизмерительный датчик является полностью искробезопасным и взрывозащищенным изделием и не содержат искроопасных цепей. Искробезопасность внутренних цепей достигается соблюдением искробезопасных зазоров и путей утечки между токопроводящими элементами. Электрическая схема датчика не содержит элементов, способных накопить энергию, достаточную для воспламенения взрывоопасных смесей.The load cell is a fully intrinsically safe and explosion-proof product and does not contain spark-hazardous circuits. Intrinsic safety of internal circuits is achieved by observing intrinsically safe clearances and creepage distances between conductive elements. The electric circuit of the sensor does not contain elements capable of storing enough energy to ignite explosive mixtures.
Перед установкой силоизмерительного датчика на месте эксплуатации необходимо установить цепь 7 на нужную длину, закрепив крайнее звено съемным пальцем 10, при этом установить талреп 5 в среднее положение (расстояние между осями пальцев приблизительно 590 мм), для возможности регулировки. Длина цепи 7 выбирается, исходя из соображений удобства установки, эксплуатации и обслуживания датчика персоналом буровой.Before installing the load cell sensor at the place of operation, it is necessary to install
При установке и эксплуатации силоизмерительного датчика нужно следить за тем, чтобы параметры эксплуатации тензометрического датчика 3 силы соответствовали и находились в диапазонах указанных ниже значений: When installing and operating the load cell, it is necessary to ensure that the operating parameters of the
Приваривают двухсторонние проушины 1 к основанию 2 (к полу) буровой установки или неподвижной опоре (выдерживающей нагрузку до 5 тс), а двухстороннюю проушину 8 к столу 9 ротора. При выборе места установки двухсторонних проушин 1 и 8 необходимо выдержать размер между их сторонам равный 60+1 мм, а также плечо L, которое определяется по формуле:Double-sided eyelets 1 are welded to the base 2 (to the floor) of the drilling rig or to a fixed support (withstanding loads up to 5 tf), and the double-sided eyelet 8 to the rotor table 9. When choosing the installation location of the double-sided eyes 1 and 8, it is necessary to maintain a size between their sides of 60 + 1 mm, as well as a shoulder L, which is determined by the formula:
где
F=5 тс – максимальная нагрузка на датчике силы.F = 5 tf - maximum load on the force sensor.
Перед установкой датчика силы необходимо проверить положение ротора. Корпус ротора должен плотно касаться бокового упора 11 со стороны установки силоизмерительного датчика.Before installing the force sensor, check the position of the rotor. The rotor housing must be firmly in contact with the
С противоположной стороны от силоизмерительного датчика, между ротором и боковым упором должен быть зазор около 1 см. Зазор необходим для корректного измерения момента на роторе. Если зазора нет, то боковой упор 11 будет принимать на себя часть нагрузки, и показания силоизмерительного датчика будут существенно занижаться. Величина зазора в процессе бурения может изменяться, но ротор не должен касаться бокового упора 11.There should be a gap of about 1 cm between the rotor and the side stop on the opposite side of the load cell. The gap is necessary for the correct measurement of the moment on the rotor. If there is no gap, then the
Устанавливают силоизмерительный датчик на приваренные проушины 1 и 8. Вращая талреп 5 руками, создают небольшое предварительное усилие растяжения для того, чтобы выбрать зазоры в соединениях. При необходимости можно использовать вороток 6. Усилие на конце воротка 6 должно быть не более 0,5 кг. После предварительного натяжения цепи 7, устанавливают вороток 6 в отверстия пальцев 10 для предотвращения самопроизвольное вращение талрепа 5 во время бурения из-за вибраций.Install the load cell on the welded eyes 1 and 8. Rotating the lanyard with 5 hands, create a small preliminary tensile force in order to select the gaps in the joints. If necessary, you can use the
При эксплуатации силоизмерительный датчик должен подвергаться систематическому (ежесменному) осмотру, при котором необходимо проверить затяжку резьбовых соединений, а также повреждения защитного рукава 12 кабеля.During operation, the load cell must undergo a systematic (shift) inspection, in which it is necessary to check the tightness of the threaded connections, as well as damage to the
Силоизмерительный датчик с помощью тензометрического датчика 3 силы измеряет реактивный момент роторного стола 9 относительно станины. При установке силоизмерительного датчика, тензометрический датчик 3 должен быть предварительно нагружен при нулевом крутящем моменте. При увеличении крутящего момента на роторе будет возрастать усилие растяжения на цепи 7 и, следовательно, усилие растяжения на силоизмерительном датчике.The force sensor using a
Сигнал, с выхода тензометрического датчика 3, пропорциональный измеряемой силе, поступает на вход блока 4 электроники, который осуществляет преобразование аналогового сигнала в цифровой и обеспечивает питание тензопреобразователя.The signal from the output of the
Силоизмерительный датчик прост в изготовлении и надежен при эксплуатации с одновременной высокой точностью определения реактивного момента на столе ротора буровой установки.The force-measuring sensor is simple to manufacture and reliable in operation with simultaneous high accuracy in determining the reactive moment on the rotor table of the drilling rig.
В настоящее время силоизмерительный датчик испытан в полевых условиях и готовится его серийное производства для нефтегазодобывающей промышленности.At present, the load cell has been field tested and is preparing serial production for the oil and gas industry.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018127682U RU183741U1 (en) | 2018-07-27 | 2018-07-27 | Force reactive torque sensor on the rotor table of a drilling rig |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018127682U RU183741U1 (en) | 2018-07-27 | 2018-07-27 | Force reactive torque sensor on the rotor table of a drilling rig |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU183741U1 true RU183741U1 (en) | 2018-10-02 |
Family
ID=63793857
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018127682U RU183741U1 (en) | 2018-07-27 | 2018-07-27 | Force reactive torque sensor on the rotor table of a drilling rig |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU183741U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU217711U1 (en) * | 2023-02-15 | 2023-04-13 | Денис Юрьевич Баскаков | Rotary drilling rig torque measurement device |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU696314A1 (en) * | 1978-05-15 | 1979-11-05 | Предприятие П/Я А-1373 | Torque meter |
US4584884A (en) * | 1985-03-22 | 1986-04-29 | Lesko Gerald J | Torque sensor |
RU2021461C1 (en) * | 1992-03-16 | 1994-10-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники | Drilling stand unit |
RU2179632C2 (en) * | 2000-04-24 | 2002-02-20 | Открытое акционерное общество "Саратовнефтегаз" | Torque indicator of rotor of drilling rig |
RU111649U1 (en) * | 2011-04-06 | 2011-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Петролайн-А" | VERTICAL LOAD SENSOR FROM DRIVE CHAIN WHEN TRANSMITTING CHAIN TORQUE TO THE ROTOR OF A DRILLING UNIT |
RU126828U1 (en) * | 2012-07-10 | 2013-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | DRILLING ROTOR ROTOR TORQUE METER |
-
2018
- 2018-07-27 RU RU2018127682U patent/RU183741U1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU696314A1 (en) * | 1978-05-15 | 1979-11-05 | Предприятие П/Я А-1373 | Torque meter |
US4584884A (en) * | 1985-03-22 | 1986-04-29 | Lesko Gerald J | Torque sensor |
RU2021461C1 (en) * | 1992-03-16 | 1994-10-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники | Drilling stand unit |
RU2179632C2 (en) * | 2000-04-24 | 2002-02-20 | Открытое акционерное общество "Саратовнефтегаз" | Torque indicator of rotor of drilling rig |
RU111649U1 (en) * | 2011-04-06 | 2011-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Петролайн-А" | VERTICAL LOAD SENSOR FROM DRIVE CHAIN WHEN TRANSMITTING CHAIN TORQUE TO THE ROTOR OF A DRILLING UNIT |
RU126828U1 (en) * | 2012-07-10 | 2013-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | DRILLING ROTOR ROTOR TORQUE METER |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU217711U1 (en) * | 2023-02-15 | 2023-04-13 | Денис Юрьевич Баскаков | Rotary drilling rig torque measurement device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20050103123A1 (en) | Tubular monitor systems and methods | |
CN102141015B (en) | Method of attaching a load sensor to a surface of a rotor blade and rotor blade | |
CN103508288B (en) | Optical fiber grating stretching formula mine hoist equipment steel wire rope tension monitoring device and method | |
EP1380823A2 (en) | Drilling mechanics load cell sensor | |
US20080202810A1 (en) | Apparatus for determining the dynamic forces on a drill string during drilling operations | |
CA2962532C (en) | Pressure sensor containing mechanically deforming elements | |
NO325826B1 (en) | Device and method for free-point detection and cutting of a pipe in a borehole | |
CN109779616B (en) | Method for measuring underground drilling pressure and torque | |
MX2008011530A (en) | Furnace atmosphere activation method and apparatus. | |
CN106872092A (en) | A kind of method of testing of dynamometry bolt and axial force | |
CN112647926B (en) | Sensor and measuring method for synchronously measuring drilling pressure and torque of long-distance drilling rod | |
US10196866B2 (en) | Handling tool with integrated sensor for real time monitoring during operation | |
RU183741U1 (en) | Force reactive torque sensor on the rotor table of a drilling rig | |
US4938059A (en) | Monopiece strain gauge sting mounted wind tunnel balance | |
CN112161582A (en) | Combined range-adjustable optical fiber multipoint delayer and measuring method | |
CN213041181U (en) | Optical fiber multipoint separation layer instrument with adjustable combined measuring range | |
US2645121A (en) | Weight sensing device | |
RU182227U1 (en) | Drilling rig rotor torque sensor | |
JP2008247604A (en) | Removable tension detector for wire rope | |
CN111285234A (en) | Elevator load monitoring system and method based on fiber bragg grating technology | |
CN105973512A (en) | self-generating electricity wireless transmission piezoelectric torque dynamometer | |
CN110082015A (en) | A kind of anchoring dynamic search hydraulic steel gate hoisting capacity dynamic monitor and monitoring method | |
US3417611A (en) | System for determining drill-pipe torque | |
CN203171336U (en) | Steel rope detecting device for counterweight system of numerical control milling boring mill | |
RU2021461C1 (en) | Drilling stand unit |