SU1105599A1 - Буровое шарошечное долото (его варианты) - Google Patents

Abstract

1. Буровое шарошечное долото, содержащее лапы, шарошки с зубчатым венцом и установленный на лапе н-ад зубчатым венцом преобразователь вращени  шарошек, включающий размещенные в немагнитном корпусе посто нный магнит и магниторезистор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности работы долота при бурении глубоких сквгжин за счет повышени  достоверности информации об износе вооружени  и опоры долота, преобразователь вращени  шарошек снабжен установленными в немагнитном корпусе коаксиально относительно друг друга двум  цилиндрическими магнитопроводами , а посто нный магнит вы- j полней в виде полого цилиндра с ра (Л диальной намагниченностью и размещен в кольцевом пространстве, образованс ном между магнитопроводами. ел сд да :о

Description

2.Долото по п. 1, отличающеес  тем, что, преобразователь вращени  шарошек снабжен дополнительным магниторезистором, причем магниторезисторы установлены на -торцах Внутреннего цилиндрического магнитопровода .

I .

3.Долото по пп. 1 и 2, отличающеес  тем, что преобразователь вращени  шарошек снабжен ферромагнитным корректирующим элементом установленным на немагнитном корпусе над торцом посто нного магнита с возможностью перемещени  относительно одного из магниторезисторов,

4.Буровое шарошечное долото, содержащее лапы, шарошки с зубчатым вен

.цом и установленный на лапе пад зубчатым венцом преобразователь вращени  шарошек, включающий размещенные в немагнитном корпусе посто нный магнит и магниторезистор, о т л и ч а ющ е е с   тем, что, с целью повыше 1;и  надежности работы долота при бу (Рении глубоких скважин за счет повышени  достоверности информации об износе вооружени  и опоры долота, преобразователь вращени  шарошек снабжен дополнительным посто нным магнитом и призматическим магнитопроводом , причем призматический магнитопровод установлен между посто нными магнитами, примыкающими к нему одноименными полюсами.

5.Долото по п. 4, о т л -и ч а ющ е е с   тем, что преобразователь j вращени  шарошек снабжен дополнительным магниторезистором, причем магниторезисторы размещены на торцах призматического магнитопровода.

6.Долото попп. 4и5, отличающеес  тем, что преобразователь вращени  шарошек снабжен ферромагнитным корректирующим элементом , установленным на немагнитном корпусе над торцом одного из посто нных магнитов с возможностью перемещени  относительно одного из магниторезисторов .

Изобретение относитс  к буровой технике, а именно к шарошечному породоразрушающему инструменту дл  бурени  скважин.

Известно буровое шарошечное долото , включающее корпус, шарошки и первичные индукционные преобразователи их вращен  , при прохождении зубков шарошки около торца датчика преобразуют изменени  магнитног пол  в электрические сигналы l.

Однако величина возникающей при этом ЭДС зависит не только от кратчайшего рассто ни  между зубком и торцом датчика, но и от скорости перемещени  зубка в магнитном поле. Эт исключает использование таких преобразователей при малых скорост х вращени  и искажает поступающую информацию при неравномерном вращении шарошек. Получаемые при этом методе измерений электрические сигналы не позвол ют судить о состо нии износа вооружени  и опоры долота.

Наиболее близким к предлагаемому рвл етс  буровое шарошечное долото, содержащее лaпы шарошки с зубчатым венцом и установленный на лапе,над зубчатым венцом преобразователь вращни  шарошек, включающий размещенные в немагнитном корпусе посто нный магнит и магниторезистор 2.

Однако данное долото характеризуес  недостаточной чувствительностью первичного преобразовател , позвол ющей , пров.одйть -качественные измерени 

только при-прохождении зубков шарошек

в непосредственной близости от торца преобразовател , что  вл етс  причиной недостаточной точности определени  износа нагруженных элементов доота . Кроме того, недостатками известной конструкции долота  вл ютс  значительна  температурна  погрешность, возникающа  при изменении температуры окружающей среды в процессе бурени , и отсутствие достаточной термокомпенсации , что позвол ет использовать указанную конструкцию только при бурении скважин малой глубины.

Целью изобретени   вл етс  повышеие .надежности работы долота при бурении глубоких скважин за счет повыени  достоверности информации о частоте вращени  шарошек и износе вооруени  и опоры долота. ,

Указанна  цель достигаетс  тем, что в буровомшарошечном долоте, содержащем лапы, шарошки с зубчатым венцом и установленный на лапе над

зубчатым венцом преобразователь

вращени  шарошек, включающий размещенные в немагнитном корпусе rfocто нный мазгнит и магнито езистор, преобразователь вращени  шарошек

снабженустановленными в немагнитном корпусе коаксиально относительно друг друга двум  цилиндрическими магнит опров одами, а,посто нный магни выполнен в виде полого цилиндра с

радиальной намагниченностью и размещен в кольцевом.пространстве, образованном между магнитопроводами. Преобразователь вращени  шарошек снабжен дополнительным магниторезистором , причем магниторезисторы установлены на торцах внутреннего цилинд рического магнитопровода. Кроме того, преобразователь враще ни  шарошек снабжен ферромагнитным корректирующим элементом, установлен ным на немагнитном корпусе над торцом посто нного магнита с возможностью перемещени  относительно одного из магниторезисторов. Возможно также другое конструктив ное выполнение долота, согласно KOTO рому в буровом шарошечном долоте, содержащем лапы, шарошки с зубчатым венцом и установленный на лапе над зуб-чатым венцом преобразователь вращени  шарошек, включающий размещенные в немагнитном корпусе посто нный магнит и магниторезистор, преобразо ватель вращени  шарошек снабжен допо нительным посто нным магнитом и при зматическим магнитопроводом, причем призматический магнитопровод устано лен между посто нными магнитами, при мыкающими к нему одноименными полюсами , Преобразователь вращени  шарошек снабжен дополнительным магниторезис тором, причем магниторезисторы разм щены на торцах призматического магнитопровода . Кроме того, преобразователь вращ ни  шарошек снабжен ферромагнитным корректирующим элементом, установле ным на немагнитном корпусе над торцом одного из посто нных магнитов с возможностью перемещени  относитель одного из магниторезисторов. На фиг. 1 изображен фронтальный вид предлагаемого шарошечного долота на фиг 2 и 3 - долото по первому варианту исполнени ; на фиг. 4 и 5 то же, по второму. Долото, изображенное на фиг. 1, состоит из корпуса с лапами 1 и шарошек 2, на которых установлены зубки 3. На корпусе долота с помощью крепежного приспособлени  4 соосно d зубком одного из венцов шарошки, на рассто нии до 10-12 мм от его вершин крепитс  первичный преобразователь 5. Преобразователь 5 (фиг. 2 и 3) состоит из посто нного магнита б, цилиндрических центрального 7 и наружного 8 магнитопроводов, немагнитного корпуса 9, магниторезистивных элементов 10 и 11, соединенныхпо мостовой схеме и установленных попарно на торцах центрального магнитопровода 7, и ферромагнитного корректирующего элемента 12, предназ наченного дл  первоначальной балансировки измерительного моста. Преобразователь 5 по второму варианту исполнени  (фиг. 4 и 5) состоит из двух посто нных магнитов 6 и 7, центрЗльного магнитопровода 8 в виде призмы, немагнитного корпуса 9, магниторезистивных элементов 10 и 11, установленных на торцах магнитопровода 8, и ферромагнитного корректирующего элемента 12, установленного с возможностью изменени  его положени  относительно одного из магниторезисторов , Оптимальное рассто ние между вершиной зубка и первичным преобразователем устанавливаетс  с помощью крепежного приспособлени  4. Работа предлагаемого долота аналоги .чна работе обычного шарошечного долота и осуществл етс  путем приложени  к нему осевой нагрузки и вращени  его и шарошек вокруг своих осей. В процессе бурени  зубки 3 одного из венцов шарошки 2 поочередно приближаютс  к торцу преобразовател  на минимальное рассто ние - пространство в котором про вл етс  магнитное поле преобразовател . Каждый зубок, попавший в магнитное поле, измен ет его величину на торцах центрального магнитопровода 7 и соответственно величину магнитных потоков, пронизывающих магниторезистивные элементы 10 и 11. При этом величина магнитного потока, проход щего через торец магнитопровода, расположенный ближе к зубку, увеличиваетс , а через более отдаленный торец - уменьшаетс , соответственно сопротивление магниторезисторов 10 и 11, наклеенных на ближний торец, увеличиваетс , а на дальний - уменьшаетс . Так как магниторезистивные элементы 10 и 11 соединены по мостовой схеме, все плечи моста  вл ютс  активными, что позвол ет получить максимальную величину измер емого сигнала. При прохождении зубка 3 под первичным преобразователем 5 измен ющиес  величины сопротивлений магниторезистивных элементов 10 и 11 преобразуютс  в пропорциональный электрический сигнал, который можно передавать на любое .забойное регистрирующее устройство или по линии св зи на поверхность и т.д. Первичный преобразователь можно многократно использовать - он легко переставл етс  с отработанного долота на новое. Радиальна  намагниченность посто нного магнита обеспечивает создание мощного магнитного потока одноименной пол рности, проход щего через центральный магнитопровоц в сторону движущегос  объекта измерени . Как по первому, так и по йторому вариантам исполнени  преобразовател  магниторезистивные элементы до наклейки подбираютс  поодинаковой вел1 чиНе сопротивлений, после размещени  их на торцах центрального магнитопровода величины их сопротивлений могут отличатьс  между собой до нескольких .процентов. Дл  выравнивани  величины их сопротивлений кажда  половина моста снабжена ферромагнитным корректирующим элементом, расположенным на торце преобразовател  с возможностью изменени  его положени  относительно одного из магниторезистивных элементов. Ферромагнитный корректирующий элемент 12 позвол ет сделать одинаковыми сопротивлени  магниторезистивных эле ментов и тем самым во много раз уменьшить температурную нестабильност мостовой схемы. При размещении на одинаковом рассто нии от зубков с первичного преобразовател  цилиндрической формы (первый вариант) благодар  более мощ ному посто нному магниту и конфигура ции ферромагнитных магнитопроводов при равенстве прочих условий получаю больший по величине электрический сигнал, чем с преобразовател  пр мо угольной формы. Однако в тех случа х когда рассто ние просвета между корпусом долота и его наибольшим диамет ром (диаметром забо  скважины) недос таточно дл  установки преобразовател  цилиндрической формы, устанавливают преобразователь пр моугольной формы (по второму варианту), который более компактен н, кроме того, вместо пр моугольных посто нных магнитов у него по бокам центрального магнитопровода можно установить сплошные дисковые магниты. Необходимо отметить, что минимальные размеры магниторезистивных преобразователей двух представленных вариантов позвол ют выполн ть предлагаемое устройство на базе любого существующего долота и проводить исследовательские работы независимо от величины углублени  долота в породу при бурении. Таким образом, предлагаемое долото по сравнению с известным позвол ет получать более достоверную и качественную информацию о часто7.е вращени  шарошек и износе нагруженных элементов долота при бурении скважин значительно большей глубины. Это ведет к повышению технико-экономических показателей работы шарошечных долот, позвол ет оперативно управл ть технологией бурени , своевременно прекращать процесс бурени , подыма  отработанное долото на поверхность. В конечном итоге это позвол ет усовершенствовать существующие доло-: та и приводит к уменьшению количества шарошечных долот на проводку скважины и времени на спуско-подъемные операции.

W

Claims (6)

1. Буровое шарошечное долото, содержащее лапы, шарошки с зубчатым венцом и установленный на лапе над зубчатым венцом преобразователь вращения шарошек, включающий размещенные в немагнитном корпусе постоянный магнит и магниторезистор, отличающееся тем, что, с целью повышения надёжности работы долота при бурении глубоких скважин за счет повышения ’достоверности информации об износе вооружения и опоры долота, преобразователь вращения шарошек снабжен установленными в немагнитном корпусе коаксиально относительно друг друга двумя цилиндрическими магнитопроводами, а постоянный магнит выполнен в виде полого цилиндра с радиальной намагниченностью и размещен в кольцевом пространстве, образованном между магнитопроводами.

2. Долото по π. 1, отличающееся тем, что, преобразователь вращения шарошек снабжен дополнительным магниторезистором, причем магниторезисторы установлены на -торцах внутреннего цилиндрического магнитопровода.

I

3. Долото по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что преобразователь вращения шарошек снабжен ферромагнитным корректирующим элементом, установленным на немагнитном корпусе над торцом постоянного магнита с возможностью перемещения относительно одного из магниторезисторов.

4. Буровое шарошечное долото, содержащее лапы, шарошки с зубчатым вен цом и установленный на лапе пад зубчатым венцом преобразователь вращения шарошек, включающий размещенные в немагнитном корпусе постоянный магнит и магниторезистор, отличающ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы долота при бу рении глубоких скважин за счет повышения достоверности информации об износе вооружения и опоры долота, преобразователь вращения шарошек снабжен дополнительным постоянным магнитом и призматическим магнитопроводом, причем призматический магнитопровод установлен между постоянными магнитами, примыкающими к нему одноименными полюсами.

5. Долото поп. 4, отлича ющ е е с я тем, что преобразователь ^: вращения шарошек снабжен дополнитель— ным магниторезистором, причем магниторезисторы размещены на торцах призматического магнитопровода.

6. Долото попп. 4и5, отличающееся тем, что преобразователь вращения шарошек снабжен ферромагнитным корректирующим элементом, установленным на немагнитном корпусе над торцом одного из постоянных магнитов с возможностью перемещения относительно одного из магниторезисторов.