SU1661391A1 - Acoustical vibration modulator - Google Patents
Acoustical vibration modulator Download PDFInfo
- Publication number
- SU1661391A1 SU1661391A1 SU884494125A SU4494125A SU1661391A1 SU 1661391 A1 SU1661391 A1 SU 1661391A1 SU 884494125 A SU884494125 A SU 884494125A SU 4494125 A SU4494125 A SU 4494125A SU 1661391 A1 SU1661391 A1 SU 1661391A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- resonant chamber
- drill
- rotor
- drilling
- turbo
- Prior art date
Links
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к области автоматического контрол технологических параметров при турбинном бурении и м.б. применено дл измерени расхода бурового раствора. Цель - повышение точности измерени расхода бурового раствора с любого места бурильной колонны путем амплитудно-импульсной модул ции частоты в спектре звуковой вибрации, источником которой вл етс турбобур. Устройство содержит корпус 1, резонансную камеру 2, выполненную в виде пустотелого цилиндра с отверстием 3 на торце, заслонку 4, ротор 5, и статор 6, выполненные в виде ободов с направл ющими элементами (лопатками) дл потока бурового раствора. При подаче бурового раствора турбобур начинает генерировать спектр звуковых колебаний, при этом ротор 5 вращаетс с резонансной камерой 2 и заслонка 4 перекрывает отверстие 3. Формируетс волнова пауза в полигармоническом спектре звуковых колебаний турбобура, которые воспринимаютс акустическим приемником в виде последовательности импульсов, частота которых пропорциональна расходу бурового раствора. 2 ил.This invention relates to the field of automatic control of technological parameters during turbine drilling, and may be. applied to measure mud flow. The goal is to improve the accuracy of measuring the flow rate of drilling fluid from any place in the drill string by means of amplitude-pulse frequency modulation in the spectrum of sound vibration, the source of which is a turbo-drill. The device comprises a housing 1, a resonant chamber 2 made in the form of a hollow cylinder with a hole 3 at the end, a gate 4, a rotor 5, and a stator 6 made in the form of rims with guide elements (blades) for the flow of drilling mud. When the drilling fluid is supplied, the turbo-drill starts to generate a spectrum of sound waves, while the rotor 5 rotates with the resonant chamber 2 and the flap 4 blocks the opening 3. A wave pause is formed in the polyharmonic spectrum of the sound waves of the turbo-drill, which the acoustic receiver perceives as a sequence of pulses whose frequency is proportional to the flow rate drilling mud. 2 Il.
Description
Изобретение относитс к автоматическому контролю технологических параметров при турбинном бурении и может быть применено дл измерени расхода бурового раствора с любого места бурильной колонны .The invention relates to the automatic control of technological parameters during turbine drilling and can be used to measure the flow of drilling fluid from any place in the drill string.
Целью изобретени вл етс повышение точности измерени расхода бурового раствора с любого места бурильной колонны за счет амплитудно-импульсной модул ции частоты в спектре звуковой вибрации, источником которой вл етс турбобур.The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring the flow rate of drilling fluid from any part of the drill string due to pulse amplitude modulation of the frequency in the sound vibration spectrum, the source of which is a turbo-drill.
На фиг.1 и 2 представлен предлагаемый модул тор.Figures 1 and 2 present the proposed modulator.
Модул тор содержит корпус 1, резонансную камеру 2, выполненную в виде пустотелого цилиндра, с отверстием 3 на торце, заслонку 4, ротор 5 и статор 6, установленный между корпусом 1 и резонансной камерой 2, на которой установлен ротор 5 между статором 6 и заслонкой 4, котора установлена на корпусе 1 с возможностью перекрыти отверсти 3 на торце резонансной камеры 2, котора выполнена с цилиндрическим горлом 7, установленным внутри резонансной камеры 2 под отверстием 3, ротор 5 и статор 6 выполнены в виде ободов с направл ющими элементами (лопатками) 8 дл потока бурового раствора.The modulator includes a housing 1, a resonant chamber 2, made in the form of a hollow cylinder, with an opening 3 at the end, a flap 4, a rotor 5 and a stator 6 mounted between the housing 1 and a resonant chamber 2 on which the rotor 5 is installed between the stator 6 and the flap 4, which is mounted on the housing 1 with the possibility of blocking the opening 3 at the end of the resonant chamber 2, which is made with a cylindrical throat 7 installed inside the resonant chamber 2 under the opening 3, the rotor 5 and the stator 6 are made in the form of rims with guide elements (blades ) 8 for mud flow.
Модул тор работает следующим образом .The modulator operates as follows.
При турбинном способе бурени устройство устанавливают над турбобуром, при подаче бурового раствора турбобур начинает генерировать спектр звуковых колебаний , при этом начинает вращатьс ротор 5 с резонансной камерой 2 и формируетс волнова пауза в полигармоническом спектре звуковых колебаний турбобура путем периодического перекрыти отверсти 3 заслонкой 4.In the turbine drilling method, the device is installed above the turbo-drill, when the drilling fluid is supplied, the turbo-drill begins to generate a spectrum of sound vibrations, and the rotor 5 starts to rotate with the resonant chamber 2 and a wave pause is formed in the polyharmonic spectrum of the turbodrill by periodically blocking the aperture 3 with gate 4.
Звуковые колебани воспринимаютс акустическим приемником в виде последовательности импульсов, частота которых пропорциональна числу оборотов резонансной камеры 2, подава сигнал через анализатор импульсов на регистрирующий прибор, определ ют расход бурового раствора по формулеSound vibrations are perceived by the acoustic receiver in the form of a sequence of pulses, whose frequency is proportional to the number of revolutions of the resonant chamber 2, giving a signal through a pulse analyzer to a recording device, determine the flow rate of the drilling fluid using the formula
-п, с -n, with
где Q - расход бурового раствора.where Q is the flow rate of the drilling fluid.
с - коэффициент пропорциональности;c is the proportionality coefficient;
F - площадь поперечного сечени потока .F is the cross-sectional area of the flow.
п - число оборотов ротора.n - the number of revolutions of the rotor.
Пример. Размеры устройства: внутренний диаметр корпуса 165 мм внешнийExample. Device dimensions: inner case diameter 165 mm outer
диаметр резонансной камеры 115 мм, внутренний диаметр резонансной камеры 105мм, высота резонансной камеры 350 мм, площадь отверсти F 27 см , высота горла115 mm resonant chamber diameter, 105 mm internal resonant chamber diameter, 350 mm resonant chamber height, F hole area 27 cm, throat height
мм, объем резонансной камеры 3029 см3, собственна частота резонансной камеры 921 Гц, число оборотов турбобура ЗТСШ-195 при расходе буровой жидкости 25 л/с составл ет 590 об/мин, число лопаток на роторной турбине равно 24. По формуле mm, the volume of the resonant chamber is 3029 cm3, the natural frequency of the resonant chamber is 921 Hz, the rotation speed of the ZTSSh-195 turbo-drill at a flow rate of 25 l / s of drilling fluid is 590 rpm, the number of blades on a rotary turbine is 24. The formula
1515
f f
п z 60п z 60
где п - число оборотов вала турбобура;where n is the number of revolutions of the shaft of the turbo-drill;
т. - число лопаток роторной турбины;t. - the number of rotor turbine blades;
f - частота информационного сигнала, определ ют частоту информационного сигнала , генерируемую турбобуром, равной 236 Гц. Принимают частоту поглощени , близкую к третьей гармонике, равной 944 Гц. Оценку доли энергии поглощаемой резонатором из полной энергии определ ют по формулеf is the frequency of the information signal; the frequency of the information signal generated by a turbo-drill equal to 236 Hz is determined. An absorption frequency close to the third harmonic of 944 Hz is taken. The estimate of the fraction of the energy absorbed by the resonator from the total energy is determined by the formula
к-УЬKY
Wo Wo
где Wn - потери энергии колебаний резонатора;where Wn is the vibration energy loss of the resonator;
Wo - полна энерги колебаний на резонансной частоте.Wo is full of vibrational energy at the resonant frequency.
Акустический резонатор в первом приближении может быть описан как гармонический осцилл тор с резонансной частотой fo и добротностью Q. Врем периода осцилл тора г при внешнем воздействии определ етс по формулеIn the first approximation, an acoustic resonator can be described as a harmonic oscillator with a resonant frequency fo and a quality factor Q. The time period of an oscillator g with an external influence is determined by the formula
г 1,5Q/fo.g 1,5Q / fo.
Задава врем открыти отверсти резонансной камеры t из услови T«t, принимают t 0,2 с. Максимальна добротность резонатора равнаGiven the opening time of the opening of the resonant chamber t from the condition T T t, take t 0.2 s. Maximum quality factor of the resonator is equal to
Q fot/1,5 133.Q fot / 1.5 133.
Принимают верхнюю границу дл добротности резонатора 0 10. Потер энергии колебаний резонатора определ етс по формулеThe upper limit is taken for the quality of the resonator 0 10. The energy loss of the oscillations of the resonator is determined by the formula
Wn Wn
2л: О2n: About
WK 0,6WKWK 0,6WK
(1)(one)
где WK - максимальна энерги резонатора, WK 2aJtma2fo2,(2)where WK is the maximum resonator energy, WK 2aJtma2fo2, (2)
где m р Fh - эквивалентна масса резонатора;where m p Fh is the equivalent mass of the resonator;
р - плотность жидкости;p is the density of the liquid;
а - амплитуда колебаний.and - amplitude of fluctuations.
Если резонатор возбуждаетс внешним акустическим полем, у которого гармоника резонансной частоты имеет амплитуду ai, то ai и а св заны соотношениемIf the resonator is excited by an external acoustic field whose harmonic of the resonant frequency has an amplitude ai, then ai and a are related by
акустический резонатор на резонансной частоте поглощает 76% энергии из объема звукового потока.The acoustic resonator at the resonant frequency absorbs 76% of the energy from the volume of the sound stream.
Ширина резонансной кривой Afi, т.е. между точками, в которых амплитуда равна 0,7 от резонансной, определ етс на основании соотношени The width of the resonance curve Afi, i.e. between the points at which the amplitude is 0.7 of the resonance is determined based on the ratio
Af fo/Q.Af fo / Q.
(3)(3)
Из (1НЗ) получают, что из внешнего пол резонатор за один период может дисси- мировать энергииFrom (1NZ), it is obtained that the resonator can dissipate the energy
Wn 1,2 /oFh (aiQfo л)2. (4)Wn 1,2 / oFh (aiQfo l) 2. (four)
Эта энерги поглощаетс из объема V жидкостиThis energy is absorbed from the volume V of the fluid.
VV
-s-c- ,-s-c-,
TOTO
(5)(five)
где Swhere s
сг2cr2
- площадь поперечного сечени колонны;- cross-sectional area of the column;
С - скорость звука в буровом растворе, С 1500м/с;C is the speed of sound in the drilling fluid, C 1500 m / s;
fo - частота резонатора;fo is the resonator frequency;
d - диаметр.d is the diameter.
Полна энерги колебаний на резонансной частоте в этом объеме определ етс по формулеThe total vibration energy at the resonant frequency in this volume is determined by the formula
Wo 1р V(r aifo)2 р 2- ;. С ai2fo . (6)Wo 1p V (r aifo) 2 p 2-;. With ai2fo. (6)
Из (5) и (6) определ ют долю энергии, поглощаемую резонатором, из полной энергии , наход щейс в объемеFrom (5) and (6), the fraction of the energy absorbed by the resonator from the total energy in the volume
К . W0To W0
F h Q2 f0F h Q2 f0
(7)(7)
TttfCTttfc
Подставл расчетные данные в формуполучают , что к - 0,76. Таким образом,Substituting the calculated data into the form, that k - 0.76. In this way,
10ten
Дл расчетного примера Af 921/10 92 Гц. Выделение полезного сигнала на устье скважины осуществл етс многоканальным анализатором амплитуды импульс .овАИ-1024.For a reference example, Af 921/10 92 Hz. The selection of the useful signal at the wellhead is carried out by a multichannel pulse amplitude analyzer. AI-1024.
Таким образом, предлагаемый модул тор позвол ет определить расход бурового раствора в любом месте бурильной колонны , кроме того, с учетом давлени на выпадеThus, the proposed modulator makes it possible to determine the flow rate of the drilling fluid at any place in the drill string, moreover, taking into account the pressure on the outburst
насоса и глубины бурени можно производить выбор оптимального режима бурени и отработку долотpump and drilling depths, you can select the optimal drilling mode and drill bits
2525
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884494125A SU1661391A1 (en) | 1988-10-17 | 1988-10-17 | Acoustical vibration modulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884494125A SU1661391A1 (en) | 1988-10-17 | 1988-10-17 | Acoustical vibration modulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1661391A1 true SU1661391A1 (en) | 1991-07-07 |
Family
ID=21404176
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884494125A SU1661391A1 (en) | 1988-10-17 | 1988-10-17 | Acoustical vibration modulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1661391A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2655130C1 (en) * | 2017-07-24 | 2018-05-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Turbodrill |
-
1988
- 1988-10-17 SU SU884494125A patent/SU1661391A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N° 1406358, кл. Е 21 В 47/12, 1986. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2655130C1 (en) * | 2017-07-24 | 2018-05-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Turbodrill |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7453372B2 (en) | Identification of the channel frequency response using chirps and stepped frequencies | |
US3096833A (en) | Sonic earth boring drill with jacket | |
SU1661391A1 (en) | Acoustical vibration modulator | |
US4462264A (en) | Acoustic flow sensors | |
RU2291961C2 (en) | Acoustic telemeter system for controlling number of revolutions of shaft of turbo-drill | |
RU2038471C1 (en) | Acoustical emission sensor for controlling of turbodrill shaft rotational speed | |
SU1606694A1 (en) | Modulator of sonic vibration in turbo-drilling | |
SU1640396A1 (en) | Method of transmitting information in turbodrilling of wells | |
SU1677284A1 (en) | Monitor of rotational speed of turbo-drill shaft | |
RU2039233C1 (en) | Turbodrill shaft rotation frequency control sensor | |
RU1810524C (en) | Acoustic transducer of turbodrill shaft rotation speed | |
CA2588059C (en) | Identification of the channel frequency response using chirps and stepped frequencies | |
RU2068495C1 (en) | Method of noise modulation in operational well casing string outside space during periodical liquid pumping off by submerged electrical pump using oil well tubing | |
RU2044878C1 (en) | Telemetering system for monitoring rotation speed of turbodrill shaft | |
RU2070291C1 (en) | Device for control of angle of installation of deflecting tool | |
SU1364707A1 (en) | Apparatus for monitoring the turbodrill revolutions | |
SU1758222A2 (en) | Method of information transmission in turbodrilling | |
SU174860A1 (en) | DEVICE FOR MEASURING THE ROTATION SPEED OF A TURBO DRILL | |
SU1154454A1 (en) | Method of modulating noise in drill string in turbo-drilling of holes | |
SU1587182A1 (en) | Transmitter of bit revolutions in turbo-drilling | |
SU1696664A1 (en) | Transducer of drill bit rotation speed in turbodrilling | |
RU2038472C1 (en) | Turbodrill shaft rotational speed control sensor | |
RU2089859C1 (en) | Method determining physical parameters of gas and liquid systems and gear for its realization | |
SU1390349A1 (en) | Apparatus for monitoring well crookedness | |
RU2055181C1 (en) | Device for control of inclination angle and setting angle of deflecting tool |