RU8033U1

RU8033U1 - DEVICE FOR CONTROL OF WEAR OF CONICAL THREADED CONNECTIONS OF DRILL RODS

Info

Publication number: RU8033U1
Application number: RU98103345/20U
Authority: RU
Inventors: Алексей Александрович Растунов
Original assignee: Алексей Александрович Растунов
Priority date: 1998-03-06
Filing date: 1998-03-06
Publication date: 1998-10-16

Abstract

1. Устройство для контроля износа конических резьбовых соединений бурильных штанг, включающее контрольные муфту и ниппель и мерительное приспособление, отличающееся тем, что мерительное приспособление выполнено в виде генератора акустических колебаний, установленного с возможностью возбуждения колебаний в теле бурильной штанги, акустических датчиков для приема акустических колебаний, укрепленных на контрольных муфте и ниппеле, которые расположены с возможностью соединения соответственно с ниппелем и муфтой контролируемой штанги, а также соединенных между собой посредством линий связи блоков формирования порогового сигнала, соответствующего сигналу контрольных муфты и ниппеля и логических блоков сравнения сигналов от акустических датчиков с заданным пороговым сигналом.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно имеет полосовые фильтры, установленные в линии связи непосредственно за каждым из акустических датчиков.3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что формирования порогового сигнала содержит установку для настройки уровня указанного сигнала.4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в линию связи после полосового фильтра включен умножитель, один из входов которого соединен с выходом фильтра.5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным акустическим датчиком, вход которого акустически связан с генератором акустических колебаний, а выход через полосовой фильтр и блок задержки - со вторым входом умножителя.1. A device for controlling wear of conical threaded joints of drill rods, including a control sleeve and nipple and measuring device, characterized in that the measuring device is made in the form of an acoustic oscillator installed with the possibility of exciting vibrations in the body of the drill rod, acoustic sensors for receiving acoustic vibrations mounted on the control sleeve and nipple, which are located with the possibility of connection with the nipple and sleeve of the controlled rod, respectively, and also interconnected by means of communication lines of the threshold signal generating units corresponding to the signal of the control coupling and nipple and logical units for comparing signals from acoustic sensors with a predetermined threshold signal. 2. The device according to claim 1, characterized in that it has bandpass filters installed in the communication line directly behind each of the acoustic sensors. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the formation of the threshold signal contains a setting for adjusting the level of the specified signal. The device according to claim 2, characterized in that a multiplier is included in the communication line after the bandpass filter, one of the inputs of which is connected to the output of the filter. The device according to claim 4, characterized in that it is equipped with an additional acoustic sensor, the input of which is acoustically connected to the generator of acoustic vibrations, and the output through a band-pass filter and delay unit - with the second input of the multiplier.

Description

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗНОСА Ю СОЕДИНЕНИЙ БУРИЛЬНЫХ DEVICE FOR CONTROL OF WEAR OF DRILL COMPOUNDS

Настояпря полезная модель относится к области горного дела и нефтегазовой промышленности, а именно, бурению скважин различного назначения.Currently, the utility model relates to the field of mining and the oil and gas industry, namely, the drilling of wells for various purposes.

Известны различные методы проверки технического состояния бурильных штанг, применяемых в буровых установках при бурении скважин различного назначения. Цри этом бурильные штанги могут проверяться по многим параметрам. Одним из ваишых парс1метров бурильных штанг является износ резьбового соединения муфты и ниппеля, которыми бурильные штанги соединяются друг с другом.There are various methods for checking the technical condition of drill rods used in drilling rigs for drilling wells for various purposes. In this case, drill rods can be checked in many ways. One of your drill rod pars1 meters is the wear of the threaded joint of the coupling and nipple, with which the drill rods are connected to each other.

От надежности этого соединения зависит прочность става штанг, т.е. безаварийная проводка скважины. JfeHoc резьбы в резьбовом соединении ведет к потере энергии ударного импульса, передаваемого по ставу штанг при ударном или ударно-вращательном бурении, или к потере устойчивости буровой колонны при врашдтельном бурении. Поэтому своевременное обнаружение изношенного резьбового соединения в ставе штанг имеет очень большое значение для безаварийной производительной работы буровых установок. НИЧЕСКИХ РЕЗЬБОВЫХ ШТАНГThe strength of the rod set, i.e. trouble-free wiring of the well. JfeHoc threads in a threaded connection leads to a loss of shock impulse energy transmitted by the rod set during shock or rotary impact drilling, or to loss of stability of the drill string during direct drilling. Therefore, the timely detection of a worn threaded connection in the rod set is very important for the trouble-free production of drilling rigs. NATIONAL THREADED BAR

трудоемки из - за использования ручного мерительного инструмента и отсутствия методик и оборудования для сштомативации процесса к:нтроля.time-consuming due to the use of a manual measuring tool and the lack of techniques and equipment for the stabilization of the process to: control.

Наиболее близким по технической супщости аналогом является устройство для контроля резьбовых соединений бурильных штанг по патенту России 2019675 С1, кл. Е 1В 17/00, 15.09.94г.The closest analogue in technical durability is a device for controlling threaded joints of drill rods according to Russian patent 2019675 C1, class E 1B 17/00, 09/15/94.

Устройство для контроля износа конических резьбовых соединений бурильных штанг, включает эталонные муфту и ниппель и мерительное приспособление.A device for controlling wear of tapered threaded joints of drill rods includes a reference sleeve and nipple and gauge.

Недостатком этого устройства является невысокая производительность и точность контроля, поскольку используются гидравлические механизмы создания и замера нагрузок, что увеличивает время проведения замеров.The disadvantage of this device is the low productivity and accuracy of control, since the hydraulic mechanisms of creating and measuring loads are used, which increases the time of the measurements.

В основу изобретения положено решение задачи создания такого устройства для проведения контроля износа конического резьбового соединения бурильных штанг, которое позволило бы полностью автоматизировать процесс проведения проверки, повысить надежность измерений и сократить время проведения таких испытаний.The basis of the invention is the solution to the problem of creating such a device for controlling wear of a conical threaded joint of drill rods, which would allow to fully automate the verification process, increase the reliability of measurements and reduce the time for such tests.

Технический результат, который может быть получен при реализации полезной модели заключается в том, что процесс проведения контроля может быть полностью автоматизирован и включен составным элементом в полностью автоматизированный процесс бурения.The technical result that can be obtained by implementing the utility model is that the control process can be fully automated and included as a component in a fully automated drilling process.

Поставленная задача решена за счет того, что в устройстве для контроля износа конических резьбовых соединений буршц ных штанг, включающем контрольные муфту и ниппель и мерительное приспособление, мерительное приспособление выполнено в виде генератора акустических колебаний, установленного с возможностью возбуждения колебаний в теле бурильной штанги, акустических датчиков для приема акустических колебаний, укрепленных на контрольных муфте и ниппеле, которые расположены с возж)жностью соединения соответственно с ниппелем и муфтой контролируемойThe problem is solved due to the fact that in the device for controlling the wear of conical threaded joints of burshits, including the control sleeve and nipple and measuring device, the measuring device is made in the form of an acoustic oscillator installed with the possibility of exciting vibrations in the body of the drill rod, acoustic sensors for receiving acoustic vibrations mounted on a control coupling and a nipple, which are located with the possibility of connection with a nipple and a coupling respectively troliruemoy

штанги, а также, соединенных между собой посредством линий связи, (формирования порогового сигнала, соотвйтств юшего сигналу -юнтрольных муфт:з1 и ниппеля и лоптаеских блоков сравнения сигналов от акустических датчиков с заданным пороговым сигчч.лом,rods, as well as interconnected by means of communication lines, (generating a threshold signal, corresponding to the lower signal of the ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

- --J,- - - . п t-1. . :TJ- Т f: ; Т ТТГ Т . ч- г-х гп т - --J, - - -. n t-1. . : TJ- T f:; T TTG T. h-g-x gp t

устанор- нныр в шгаии связи непосредственно за калщым из акустических датчиков.installed in the communication line immediately after the acoustic sensors.

Кроме того, за счет того, что блок формирования порогового сигнала содержит уставку для настройки уровня указанного сигнала.In addition, due to the fact that the block generating the threshold signal contains a setting for adjusting the level of the specified signal.

Кроме того, за счет того, что в линию связи после полосового фильтра включен умножитель, один из входов которого соединен с выходом фильтра.In addition, due to the fact that a multiplier is included in the communication line after the bandpass filter, one of the inputs of which is connected to the output of the filter.

Кроме того, за счет того, что оно снабжено дополнительным акустическим датчиком, вход которого акустически СВЯЗЁШ с генератором акустических колебаний, а выход - через полосовой фильтр и блок задержки, со вторым входом умножителя.In addition, due to the fact that it is equipped with an additional acoustic sensor, the input of which is acoustically connected to the generator of acoustic vibrations, and the output is through a band-pass filter and a delay unit, with the second input of the multiplier.

Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена блок-схема первого варианта предлагаемого устройства для контроля износа конических резьбовых соединений бурильных штанг, на фиг 2 блок-схема второго варинта.A utility model is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of a device for controlling wear of tapered threaded joints of drill rods; FIG. 2 is a block diagram of a second embodiment.

Устройство по первому варианту включает в себя контрольную муфту 1 и контрольный ниппель 2, которые выполнены и размещены с возможностью соединения с ниппелем 3 и муфтой 4, соответственно, контролируемой бурильной штанги 5. 1 и ниппель 2 снабжены датчиками 6 регистрации сигнала. Ук 1занные датчики совместно с генератором акустических колебаний 7, и блоком (|юрмирования порогового сигнала 8, соединенным посредством линии связи с логическим блоком 9 сравнения сигналов, образуют в ее резьбовых соединениях. При этом j.-iHKft - имеет свой датчик 6 тг-;Л.-1The device according to the first embodiment includes a control sleeve 1 and a control nipple 2, which are made and placed with the possibility of connection with the nipple 3 and the sleeve 4, respectively, of a controlled drill rod 5. 1 and the nipple 2 are equipped with sensors 6 for recording signal. These sensors together with the acoustic oscillation generator 7 and the unit (| setting the threshold signal 8, connected via a communication line to the signal comparison logic unit 9, are formed in its threaded connections. Moreover, j.-iHKft - has its own sensor 6 tg-; L.-1

тт ,-..rTV-..-. тт,--. TTTT.-.TV тт,- тг,-ч,1 т - ,-.m П TTTTO г UTiTi ( TTntJQ .-.т- гп .- il..-Ln Uiii - a /iernnUii llU JlUwDi IClU J. U J. i ir-itL-FbUi и-.i-ij. ilC4™-l-i . r . „tt, - .. rTV -..-. TT, -. TTTT.-.TV TT, - tg, -h, 1 t -, -. M T TTTTO g UTiTi (TTntJQ .-. T-tp .- il ..- Ln Uiii - a / iernnUii llU JlUwDi IClU J. U J. i ir-itL-FbUi and .i-ij. IlC4 ™ -li. R. „

TT i m т т т т T f - ;ir- TI тл ттт/гтл i 1ТЯ птт- 1 ттгг.н- m тт., .. o т .г-- - VT „ .(TT i m t ttt t T f -; ir- TI ttt ttt / gtl i 1ТЯ PTT- 1 tttgg.n- m ttt. .. o tg-- - VT „. (

fld-T4 --ijvdu i-iUj. иа.-1лЛ1ч .ili , . ji /Жг1-. iiu.jj.u- w 5Dit- u ., -- -1-Аттг л-.m .v-. т ттг T-t т/- тгт,- тт1--. тт гт,-«,-I TTi-i тт,-. тэ nm Г1- ТТТ- тт.-, .-i T-I ;-i. г т т ту С ттт-..- -fld-T4 --ijvdu i-iUj. Ia.-1lL1ch .ili,. ji / Zhg1-. iiu.jj.u- w 5Dit- u., - -1-Attg l-.m .v-. t ttg T-t t / - tgt, - tt1--. TT TT, - “, - I TTi-i TT, -. te nm G1- TTT- TT.-,.-i T-I; -i. g t t that s ttt -..- -

-- :wiVUcii--iTL-U. -L w . .ru-а iiUi.-лН Д1.-х:с1-1 Ь JiJjiiw - rr wcrr/ij о .. -.иг.: :-: wiVUcii - iTL-U. -L w. .ru-a iiUi.-lN D1.-x: c1-1 b JiJjiiw - rr wcrr / ij o .. -.ig .::

1 rMLj J. -- i-ii-L 1 ..uA1 rMLj J. - i-ii-L 1 ..uA

Канал генератора акустических колебаний 7 снабжен линией задержки с блоком задержки 11, обеспечиваюшэй одновременное поступление сигнала с датчиков 6 регистрации сигнала, размещенных на генераторе акустических колебаний 7 и на контрольных муфте 1 и ниппеле 2, на второй вход умножителя 12. Усреднение умноженного сигнала производит интегратор 13, включенный в линию связи последовательно с умножителем 12.The channel of the acoustic oscillation generator 7 is equipped with a delay line with a delay unit 11, ensuring simultaneous signal from the sensors 6 of the signal registration, located on the acoustic oscillation generator 7 and on the control coupling 1 and nipple 2, to the second input of the multiplier 12. The integrator 13 is averaged by the integrator included in the communication line in series with the multiplier 12.

Логический блок 9 сравнения сигналов - поступающего от интегратора 13 и порогового образцового сигнала, закладьюаемого в логический блок 9 и соответствующего сигналу, полученному с резьбового соединения контрольный ниппель - контрольная муфта, включен последовательно с интегратором 13. Периодическая поднастройка образцового сигнала производится блоком форкшрования порогового сигнала 8.Logic block 9 comparing the signals coming from the integrator 13 and the threshold reference signal, which is laid in the logic block 9 and corresponding to the signal received from the threaded connection of the control nipple - control sleeve, is connected in series with the integrator 13. Periodic adjustment of the reference signal is performed by the threshold signal 8 forcing unit .

Устройство по второму варианту, представленному на фиг. 2 отличается от вышеописаного варианта тем, что в нем отсутствует канал генератора акустических колебаний с датчиком 6 регистрации сигн.ала и полосовым фильтром 10. При этом блок задержки 14 выполнен регу тируемым.The device according to the second embodiment shown in FIG. 2 differs from the above-described variant in that it does not have a channel of an acoustic oscillation generator with a signal registration sensor 6 and a band-pass filter 10. Moreover, the delay unit 14 is adjustable.

Устройство по первому варианту работает следующим образом. Предварительно производятся контрольные испытания для получения образцового порогового сигнала, для чего акустические колебания пропускают через образцовый резьбовой стык, обрабатывают соответствующим обрЕшом после фильтрации и заводят в блок ф эрмирования порогового сигнала 8 и в логичесршй блок сравнения сигналов 9. генератор акустических копегистоации сигнала.The device according to the first embodiment works as follows. Control tests are preliminarily performed to obtain an exemplary threshold signal, for which acoustic vibrations are passed through an exemplary threaded joint, processed with an appropriate obresh after filtering, and placed in a unit for generating threshold signal 8 and in a logical signal comparing unit 9. acoustic signal co-histo generator.

pojibHbtf: ниппель 2. После ввинчивания в теле контролируемой рильной штанги 5 генератором 7 возбувдаются случайные акустические колебания, которые, распространяясь по телу всей штанги,pojibHbtf: nipple 2. After screwing in the body of the controlled rile bar 5 with the generator 7, random acoustic vibrations are excited, which, propagating through the body of the entire bar,

проходят через резьбовой стык муфты 4 контролируемой штанги иpass through the threaded joint of the coupling 4 of the controlled rod and

KL)HTU-Jw iDlU НИППЕЛЯ iC. lipOIiltrД1 ИИ рУЗЬООВОИ L Tbjr clir;, u-L,ческий сигнал снимается датчиком 6 регистрации сигнала, установленным на контрольном ниппеле 2 и преобразуется в аналоговый электрический сигналKL) HTU-Jw iDlU NIPP iC. lipOIiltr Д1 AI RUSOEVOI L Tbjr clir ;, u-L, the signal is detected by the signal recording sensor 6 installed on the control nipple 2 and converted into an analog electrical signal

Одновременно аналогичный акустический сигнал снимается датчигаЗМ 6 регистрации сигнала с генератора 7 и так же преобразуется в аналоговый электрический сигнал.At the same time, a similar acoustic signal is removed by the ZM sensor 6 of signal registration from the generator 7 and is also converted into an analog electrical signal.

ОСВ аналоговых сигнала проходят полосовые фильтры 10, которыми фильтруются в определенной полосе частот, чувствительных к изменению акустического сопротивления, обусловленного зазорами в резьбовом соединении. Сигнал с генератора 7 проходит через &ЮК задержки 11 с задержкой, равной времени прохохдания акустических колебаний сквозь тело бурильной штанги и резьбового стыка и обеспечиваюпрй одновременное поступление сигналов на умножитель 12.The analogue waveforms of the analog signal pass bandpass filters 10, which are filtered in a certain frequency band that are sensitive to changes in acoustic resistance due to gaps in the threaded connection. The signal from the generator 7 passes through the delay UK 11 with a delay equal to the travel time of the acoustic vibrations through the body of the drill rod and the threaded joint and provides simultaneous input of signals to the multiplier 12.

На умножителе 12 сигналы перемножаются для увеличения полезного сигнала в квадрат раз над шумом. После умножения сигнал поступает на интегратор 13, который производит усреднение за время коре.нляции. Усредненный сигнал поступает в логический блок сравнения сигналов 9, где он сравнивается с пороговым образцовым сигналом.On the multiplier 12, the signals are multiplied to increase the useful signal by a square times above the noise. After multiplication, the signal enters the integrator 13, which averages over the time of the core inflation. The averaged signal enters the signal comparing logic 9, where it is compared with a threshold exemplary signal.

На основании сравнения сигналов делается вывод о годности конической внутренней резьбы муфты. Аналогичный процесс происходит при контроле наружной резьбы ниппеля. Цри необходимости периодически производят поднастройку порогового образцового сигнала в логическом блоке сравнения сигналов 9 посредством блока фэрмирования порогового сигнала 8.Based on a comparison of the signals, a conclusion is drawn about the suitability of the conical internal thread of the coupling. A similar process occurs when controlling the external thread of the nipple. If necessary, periodically make adjustments to the threshold model signal in the logic unit for comparing signals 9 by means of the unit for framing the threshold signal 8.

ром7 в :манту является то, что отфильтрованный сигнал с датчика г регис рации сигнала, размепрнного на контрольном ниппеле (или MJ :ге 1), разветвляется по двум каналам, один из которых снабжет- регулируе лым блоком задержки 14, и поступает по двум каналак; на умножитель. Сравнение полученного и образцового поргового сигналов производится путем сравнения времени интегрирования каждого иэ сигналов.Rom 7 in: the mantle is that the filtered signal from the d sensor for registering the signal measured at the control nipple (or MJ: ge 1) branches out into two channels, one of which is equipped with an adjustable delay unit 14, and comes in two channels ; by the multiplier. Comparison of the received and exemplary trading signals is made by comparing the integration time of each signal.

А. А. Растуж вA. A. Rastuzh in

Claims

1. A device for controlling wear of conical threaded joints of drill rods, including a control sleeve and nipple and measuring device, characterized in that the measuring device is made in the form of an acoustic oscillator installed with the possibility of exciting vibrations in the body of the drill rod, acoustic sensors for receiving acoustic vibrations mounted on the control sleeve and nipple, which are located with the possibility of connection with the nipple and sleeve of the controlled rod, respectively, and the threshold signal corresponding to the signal of the control clutch and nipple and logical blocks for comparing signals from acoustic sensors with a given threshold signal, interconnected by means of communication lines,

2. The device according to claim 1, characterized in that it has band-pass filters installed in the communication line directly behind each of the acoustic sensors.

3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the formation of the threshold signal contains a setting for adjusting the level of the specified signal.

4. The device according to claim 2, characterized in that a multiplier is included in the communication line after the bandpass filter, one of the inputs of which is connected to the output of the filter.

5. The device according to claim 4, characterized in that it is equipped with an additional acoustic sensor, the input of which is acoustically connected to the generator of acoustic vibrations, and the output through a band-pass filter and delay unit with the second input of the multiplier.