SU1002544A1 - Преобразователь веса бурового инструмента и осевой нагрузки на долото - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к приборам контрол  за процессом бурени  скважин . Известны измерительные устройств выполненные по мостовой схеме, подключенные к усилителю, в диагональ питани  которых в качестве измерительного прибора подключен логометр В плечи мостов включаютс  датчики сопротивлений и резисторы tl. Однако на точность их измерени  вли ет абсолютна  величина сопротив лени  линии св зи и сопротивление .рамки логомера при изменении температуры среды. Шкалы приборов неравномерны вследствие нелинейной зависимости между напр жением в измерительной диагонали и изменением сопр тивлени  датчиков, что не позвол ет использовать их дл  контрол  за процессом бурени  скважин, так как .они не обеспечивают требуемой точност Наиболее близким по технической сущности -к предлагаемому  вл етс  преобразователь веса бурового инстр мента и осевой нагрузки на долото, содержащий усилитель, подключенные к нему цостовые схемы с датчиками и резисторами, диагонали питани  ко торых соединены с неподвижными конт тами первого переключател , а его подвижный контакт соединен с источником питани , регистрирующий логометр , одна из рамок которого включена между второй клеммной источника питани  и общей, вершиной измерительных диагоналей мостов, причем параллельно ей включен резистор, а втора  рамка регистрирук цего логометра включена между выходом усилител  и подвижным контактом второго переключател , механически св занного с первым , логометр веса бурового инструмента и логометр осевой нагрузки на долото, рамки которых включены в цепь обратной св зи усилител  между Неподвижными контактами второго переключател  и вершинами измерительных диагоналей соответствующих мостовых схем через компенсационные резисторы. Принцип работы заключаетс  в следующем . При изменении сопротивлени  датчиков под действием усили , действующего на них, измен ютс  токи, протекающие через датчики, вследствие -чего нарушаетс  равновесие моста. Напр жение, по вившеес  на измерйт льной диагонали, подаетс  на вход усилител , который измен ет величину тока обратной св зи, протекающего по компенсационным резисторам. Изменени Toica обратной св зи происходит до тех пор, пока мост вновь не уравнове шен. Отноше.ние токов, измер емое логометрами, пропорционально измене нию сопротивлени  датчиков. В данном устройстве вторые рамки логометров веса бурового инструмента и осевой нагрузки на долото вклю чены в плечи последовательно с измер емыми датчиками в мостовую схем Следовательно, номинальные сопротив лени  плеч с датчиками веса буровог инструмента и осевой нагрузки включают сопротивлени  соответствующих рамок логометров, что существенно сказываетс  на точности измерений, так как при изменении температуры окружающей среды мен ютс  величины сопротивлений рамок логометров. Есл в качестве измерительных датчиков используютс  проволочные тензометры у которых приращение сопротивлений составл ет пор дка дес тых, в лучше случае единиц Ом, а изменение сопро тивлени  рамок логометров, выполнен ных из меди, и включенных последова тельно с измер емыми датчиками, при изменении температуры окружающе среды составл ет единицы Ом ( так при сопротивлении рамки логометра Rp - 100 Ом и при изменении температуры на изменение сопротивле ни  рамки 40 Ом ), то погрешность измерени  составл ет сотни процентов 2 . Недостатками известного преобраз вател  веса бурового инструмента и осевой наг-рузки на долото  вл ютс  низка  точность преобра13овани , св  занна  с вли нием преобразовани  сопротивлени  рамок логометров, и низка чувствительность. Цель изобретени  - повышение точ ности за счет устранени  вли ни  преобразовани  сопротивлени  рамок логометров и повышение чувствительности . Поставленна  цель достигаетс  тем, что преобразователь веса бурово го инструмента и осевой нагрузки на долото, содержащий усилитель, подк/поченные к нему мостовые схемы с датчиками и резисторами, диагонали питани  которых соединены с неподвиж ными контактами первого переключател , а подвижный контакт послед шго соединен с источником питани , регистрирующий логометр, одна из рамок которого включена между второй клеммнЪй источника питани  и общей вершиной измерительных диагоналей мостов, причем параллельно ей включр резистор, а втора  рамка регистрирую щего логометра включена между выходом усилител  и подвижным контактом второго переключател , механически св занного с первым, логометр веса . бурового инструмента и логометр осевой нагрузки на долото, рамки которых включены в цепь обратной св зи усилител  между неподвижными контактами второго переключател  и вершинами измерительных диагоналей соответствующих мостовых схем через компенсационные резисторы, он снабжен включенными в диагонали питани  мостовых схем дополнительными резисторами , параллельно которым подключены вторые рамки логометров веса бурового инструмента и осевой нагрузки на долото. На чертеже изображен предлагаемый преобразователь. Измерительна  схема представлена двум  измерительными цеп ми, коммутиуемыми переключателем 1. Перва  цепь образована резисторами 2-5, а также датчиками 6-10 веса бурового инструмента, подсоединенными к прибору трехпроводной линией св зи,, каждый провод которой имеет сопротивление 11. Данна  цепь служит дл  измерени  осевой нагрузки на долото. Мостовые цепи подключены к усилителю 12, в цепь обратной св зи которого включены рамка 13 логометра. 14и через переключатель 1 рамки 15и 16 логометров 17 и 18, а также компенсационные резисторы 5 и 9. В диагональ питани  мостовых цепей, кроме источника питани , включена рамка 19 логометра 14, служащего дл  записи веса бурового инструмента и осевой нагрузки на долото, зашунтированного резистором 20, и рамки 21 и 22 соответственно зашунтированных резисторами 23 и 24 логометров 17 и 18, служащих дл  визуального измерени  веса бурового инструмента и осевой .нагрузки на долото. . Принцип работы индикатора заключаетс  в следук цем. При изменении сопротивлени  датчиков 6 или 10 под действием усили , действующего на них ( датчики, устанавливаемые под углами рамы кронблока , в смежных относительно диагонали питани  плечах получают приращени  разных знаков) , измен ютс  токи, протекагацие через датчики, вследствие чего нарушаетс  равновесие моста. Напр жение, по вившеес  на измерительной диагонали, подаетс  на вход усилител  12, измен ет величину тока обратной св зи tjn, , протекающего по резистору 5 или 9. Изменение тока обратной св зи t. происходит до тех пор, пока мост вновь не уравн.овешен, т.е. пока не выполнитс  равенство 01- Э2 (при равенстве сопротивлений резисторов 2 и 3) .

SpasHeHHe шкалы логометров 17 (18) при этом условии можно выразить формулой:

ДЗ, Rb()

uRbUR-IQ)

mir 2 R5(R9)

31 R5(R9)

де 4Rb(dRlO) соответственно приращение тенэорезисторов б (10).

При этом в формуле учитываетс  то, что измерительные резисторы, ключенные в плечи мостовой цепи оследовательно с компенсационными езисторами R 5 (R 9), получают поожительные приращени , а измерительные резисторы, включенные в смежные относительно диагонали питани  плечи мостов, имеют равные, но отриательные приращени  сопротивлений (дл  мессдоз с тензосопротивлени ми с чистым изгибом ).

Так как из плеча моста устран етс  сопротивлениерамки логометра уменьшаетс  выходное сопротивление епи ), то соответственно повьпиаетс  увствительность моста по напр жению .

При спуске инструмента логометр 17 показывает, а логометр 14 регистрирует процесс спуска, инструмента. Регистрирующий логометр 14 имеет две градуировки: пр мую дл  записи веса инструмента и обращенную дл  записи осевой нагрузки. Шкалы логометров отградуированы в тоннах. Перед началом бурени , когда долото не касаетс  забо , переключатель 1 переводитс  в положение измерени  осевой нагрузки и с помощью изменени  подстрочного резистора 25 стрелка логометра 18 и перо логометра 14 выводитс  на нуль шкалы.

После этого часть веса инструмента передаетс  на забой, т.е. создаетс  требуема  осева  нагрузка. В этом случае логометр 18 показывает, а логометр 14 записывает ее. При подъеме инструмента переключатель 1 возвращаетс  в положение измерени  веса инструмента. При этом логометр 17 показывает, а логометр 14 регистрирует операцию подъема инструмента.

Таким образом, из описанного видно , что поставленна  цель - увеличение точности преобразовани  и повышение чувствительности устройства достигаетс  исключением из измерительного плеча рамок логометров и включением в диагонали питани  мостовых цепей дополнительных резисторов , параллельно которым подключены вторые рамки логометров веса бурового инструмента и осевой нагрузки на долото.

Автокомпенсационна  схема дл  измерени  веса инструмента и осевой нагрузки на долото исследуетс  экспериментально на кафедре автоматизации производственных процессов Уфимского нефт ного института. Пределы измерени  госз|х Номинальные значени 

0 тензосопротивлений составл ли 4000 м, их суммарное максимальное изменение составл ет соответственно 0,8 и 0,2 Ом. Приведенна  погрешность измерений О, и Р составл ет

5 соответственно 0,4 и 0,5%.

Claims (2)

1.Срнатский П.П. Автоматические измер Гтельные приборы. Киев, Техника , 1965, с. 142.

0

2.Авторское свидетельство СССР № 229378, кл. Е 21 В 45/00, 1968.