SU1364707A1 - Устройство дл контрол числа оборотов вала турбобура - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области бурени  и предназначено дл  контрол  забойных технологических параметров в процессе бурени . Цель изобретени  - расширение функциональных, возможностей за счет получени  информации одновременно об осевой нагрузке на долото и числе оборотов вала турбобура. Устройство содержит кор

Description

(Л

Од О 4

пус переводника, на внутренней поверхности которого жестко закреплена резонансна  камера, выполненна  в виде катушки 3 с щелью 4 вдоль образующей . Устройство имеет подпружиненный стержень 9, втулку (в) 7 и шпиндель с валом .6. На последнем последовательно установлены В 7 и стержень 9, взаимодействующий с валом турбобура 5. На В 7 выполнены аксиальные отверсти  10 дл  прохода промывочной жидкости и щель 8 вдоль ее образующей . При создании нагрузки на долото В 7 сжимаетс  и закрывает часть площади щели 4. В результате этого на спектрограмме зафиксируетс  отсутствие .частоты. Число оборотов долота контролируетс  частотой, по вл ющейс  в результате полного открывани  щели 4 вертикальной щелью 8 вращающейс  В 7. Дальнейшее оттормаживание барабана лебедки приводит к увеличению нагрузки, и В 7 еще больше пере- .крывает щели 4,8. 1 табл., 3 ил.

1

Изобретение относитс  к бурению и может быть использовано дл  контрол  забойных технологических параметров в процессе бурени  скважины, в частности дл  одновременного контрол  двух параметров - осевой нагрузки на долото и числа оборотов вала турбобура .

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей устройства за счет получени  информации одновременно об осе вой нагрузке на долото и числе оборотов вала турбобура .

На фиг. 1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - последовательность этапов работы устрой ства; на фиг. 3 - спектрограммы, на которых поглощенные частоты соответствуют глубинной информации.

Устройство содержит вал, корпус 1 переводника, на внутренней поверхности 2 которого закреплена резонансна  камера, выполненна  в виде катушки 3 с щелью 4 вдоль образующей, вал турбобура 5, установленный внутри корпуса , вал 6 шпиндел , на котором последовательно установлены втулка 7 с щелью 8 и подпружиненный стержень 9 квадратного сечени ,.во втулке 7 выполнены аксиальные отверсти  10 дл  прохода промывочной жидкости.

В прикладной акустике под резонансными звукопоглотител ми понимают резонансные системы типа масса-пружина , называемые резонаторами Гельм- гольца, где колеблюща с  масса соответствует массе воздуха в узком отверстии или щели, а пружина - упругому объему воздуха в полости резонатора за пластиной. Резонансна  частота резонатора Гельмгольца определ етс  по формуле

f- F

где V с h

-внутренний объем резонатора;

-скорость звука в среде;

-высота звукопоглощающего горлышка.

Из приведенной формулы видно, что если измен ть площадь сечени  горлышка резонатора, то частота поглощени  мен етс , а если закрывать периодически отверстие, .то в спектре поглощенна  частота то по вл етс , то исчезает.

Следовательно, это свойство резонатора Гельмгольца можно использовать дл  контрол  осевой нагрузки на долото и контрол  числа оборотов вала турбобура .

При бурении нефт ных и газовых скважин примен етс  механическое разрушение горных пород. Энерги  от двигател  к породе передаетс  непосредственно через породоразрушающий инструмент - долото.

При этом энерги -передаетс  не на всю поверхность разрушени  одновре- 35 менно,.а периодически (шарошечные долота ) дискретно и лишь на часть поверхности забо , концентрированно че

рез породоразругаающие элементы инстрмента (зубь , резгцэ, штыри).

В результате перекатывани  шароше по забою возникают и распростран ютс  упругие волны, причем спектр упругих волн полигармонический.

Установленный на пути распространни  упругих волн резонатор Гельмголь ца (гаситель колебаний) поглощает из полигармонического спектра частоту - собственную частоту резонатора .

Поглощенна  таким образом часто-- та из спектра представл ет собой информацию. Распростран  сь с забо  скважины звукова  вибраци  по колонне доходит до ведущей трубы на поверхности , на которой устанавливаетс  акустический датчик приемник - например пьезокерамический элемент (не показан),

Прин тый сигнал на устье скважины акустическим приемником усиливаетс , преобразуетс  спектроанализа- тором в спектрограммы, и через соответствующие полосовые фильтры сигнал поступает на аналоговый или цифровой прибор (не показаны).

Расчетна  зависимость частоты поглощени  резонатора от площади щели приведена в таблице. При заданных геометрических размерах (см. таблицу собственна  частота резонатора при полностью открытой щели соответствует Гц, нагрузка на долото и максимальное число оборотов 600 об/мин дл  турбобура типа ЗТСШ- 195. На спектрограммах (фиг. Зб,г,д) исчезает частота Гц.

Оттормажива  барабан лебедки, т.е создава  нагрузку на долото, .пружина сжимаетс , и втулка закрывает часть площади щели резонатора.

В результате этой операции на спектрограмме (фиг. За) фиксируетс  отсутствие частоты, например,, f 1233 Гц. Это значит, что втулка 7 закрыла частично щель 4 (фиг.2а) на 8 см (см. таблицу) и нагрузка на долото составл ет 8 тс (см. таблицу). Кроме этого,, на спектрограмме (фиг. Зб) периодически по вл етс  частота Гц.

Частота по влени  частоты 1592 Гц характеризует информацию о числе оборотов долота. Она по вл етс  в результате полного открывани  щелн 4 (фиг. 26) вертикальной щелью 8 вращающейс  втулки 7.

10

15 уп

25

647074

Дальнейщее оттормаживание барабана х лебедки приводит к увеличению нагрузки , сжиманию пружины и еще большему перекрытию щели.

В результате второй операции на спектрограмме фиксируетс  отсутствие следующей частоты, например . Это значит, что втулка 7 закрыла щель 4 (см. фиг. 2в) на 13 см (см. таблицу ), и нагрузка на долото составл ет 13 тс (см. таблицу). Кроме этого, на спектрограмме (фиг. Зг) также по вл етс  периодически частота Гц, но частота по влени  ее уже измен етс . .Она соответствует новому числу оборотов долота.

Таким образом, смещение частоты на СПек трограмме (фиг. За,в,г) характеризует осевзпо нагрузку на долото, а частота по влени  частоты , (фиг. 36,г,е) пропорциональна числу оборотов долота.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дп  контрол  числа оборотов вала турбобура, содержащее корпус переводника, на внутренней поверхности которого жестко закреплена резонансна  камера, выполненна  в виде катушки с щелью вдоль ее образующей , отличающеес  тем, что, с целью расширени  его функциональных возможностей за счет

   получени  информации одновременно об осевой нагрузке на долото и числе оборотов вала турбобура, оно снабжено подпружиненным стержнем, втулкой шпинделем с валом, на котором последовательно установлены втулка и одпружиненньтй стержень с возможностью взаимодействи  с валом турбобура , при этом на втулке выполнены аксиальные отверсти  дл  прохода промыочной жидкости и щель вдоль ее обраующей .

   55 1

   355

   19

   503

   18

   616

   17

   51364707

   Продолжение таблицы

   Продолжение таблицы

   cpuz.Z

   fft f-to

   aff

   11.111

   fr ffio

   Sг

   /5 .f f№ f

   Фиг.з