SU1689598A1 - Датчик для контроля частоты вращения долота - Google Patents

Description

Изобретение относится к беспроводному контролю информационных параметров при турбинном бурении. Цель - расширение функциональных возможностей датчика за счет получения информации одновременно о частоте вращения долота и диаметре ствола бурящейся скважины. Датчик содержит шлицевую полумуфту 1 для соединения с

валом турбобура, окна 2 для прохода промывочной жидкости, нижний соединительный переводник 3, трубы (Т)4, трубчатый корпус 5, сквозное отверстие 6 в верхней части Т, гильзу 7, цилиндрическую пружину (ЦП) 9. неподвижную втулку 10, верхний соединительный переводник 11, четыре измерительные рессоры 12. Корпус 5 выполнен со щелевой перфорацией 13 в виде звукопоглощающего отверстия. Гильза 7 и корпус 5 образуют кольцевую камеру 2 резонатора. При включении бурового насоса, под действием перепада давления гильза 7 сжимает ЦП 9, что приводит к увеличению изгиба рессоры 12 до контакта со стенками скважины. Вращение Т 4 периодически перекрывает звукопоглощающее отверстие (перфорацию 13), модулируя несущую частоту, принимаемую на поверхности приемником. 2 ил.

СП

с

о

00

о

сл

о

оо

>

Фиг 1

1689598

4

Изобретение относится к области беспроводного контроля информационных параметров при турбинном бурении, в частности для получения информации о частоте вращения вала турбобура и диаметре ствола бурящейся скважины.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей датчика за счет получения информации одновременно о частоте вращения долота и диаметре ствола бурящейся скважины.

На фиг. 1 изображен датчик для одновременного контроля частоты вращения долота и диаметра ствола бурящейся скважины, продольный разрез; на фиг. 2 положение датчика в рабочем положении.

Датчик содержит шлицевую полумуфту 1 для соединения его с вращающимся валом турбобура, окна 2 для прохода промывочной жидкости, нижний соединительный переводник 3, трубу 4, трубчатый корпус 5, сквозное прямоугольное отверстие б в верхней части трубы 4, гильзу 7 (гильза и трубчатый корпус 5 образуют кольцевую камеру 8 резонатора-акустический резонатор), цилиндрическую пружину 9, неподвижную втулку 10, верхний соединительный переводник 11, четыре измерительные рессоры 12, трубчатый корпус 5 выполнен со щелевой перфорацией 13 в виде,прямоугольного отверстия,

Устройство размещается над третьей секцией шпиндельного турбобура типа ЗТСШ-195 (или ЗТСШ-194 ТЛ).

На нижний соединительный переводник 3 наворачивается трубчатый корпус 5 и вставляется в гильзу 7, назначение которой состоит в следующем; во-первых, она совместно с трубчатым корпусом 5 образует кольцевую резонансную камеру - акустический резонатор, а во-вторых, перемещение ее соосно трубчатого корпуса изменяет внутренний объем, изменяя тем самым расстояние между торцом гильзы 7 и неподвижной втулкой 10, сжимая винтообразную цилиндрическую пружину 9.

Кольцевая камера 8 представляет собой полость, сообщающуюся с внутренней полостью бурильной колонны через звукопоглощающее отверстие (перфорацию 13).

Трубчатый корпус 5 установлен между разъемными частями корпуса переводника, а на нем установлены гильзы 7, цйлиндри* ческая винтовая пружина 9 и измеритель ные рессоры в виде пластинчатых пружин изгиба, установленных параллельно пружине.

Труба 4 со сквозным отверстием 6 выполненным на ее образующей на уровне щелевой перфорации 13 трубчатого корпуса

5. Нижний конец трубы 4 через полумуфту 1 соединен с вращающимся валом турбобура, сквозное отверстие 6 выполнено на ее верхнем конце.

Датчик работает следующим образом.

Датчик приводится в рабочее состояние включением бурового насоса (не показан). Под действием перепада давления между внутренней полостью бурильной трубы и полостью резонансной камеры гильза 7 перемещается в сторону неподвижной втулки 10, сжимая винтовую пружину 9, что приводит к увеличению изгиба пластинчатой пружины (рессоры 12) до контакта со стенками скважины (фиг. 2).

Если диаметр ствола скважины равен диаметру долота, например, 245 мм, то объем акустического резонатора максимален и равен 5714 см³ и информационная частота с диаметра ствола скважины составит 1000 Гц,

Однако вращение трубы 4 со сквозным отверстием 6 в ее верхней части, вращаясь вместе с валом турбобура, периодически перекрывает звукопоглощающее отверстие (перфорацию 13), тем самым модулирует несущую частоту 1000 Гц по амплитуде.

На поверхности сигнал принимается приемником-пьезо преобразователем (не показан) и выделяется спектроанализатором (не показан), на котором фиксируется частота на спектрограмме, равная 1000 Гц.

Если в процессе бурения диаметр ствола скважины изменился, например, диаметр оказался 255 ми, то под действием перепада давления увеличивается объем кольцевой резонансной камеры 8 до величины 5087 см'. Гильза 7 перемещается выше и сжимает винтовую пружину 9, увеличивая длину пластинчатой пружины изгиба (рессоры 12) до контакта со стенками скважины (фиг, 2). В этом случае частота поглощения составит 1059 Гц, а вращение трубы 4 со сквозным отверстием 6 промодулирует по амплитуде, т.е, произведет периодическое поглощение ее с частот вращения вала.

На поверхности на спектрограмме зафиксируется частота поглощения, равная 1059 Гц.

В случае дальнейшего изменения диаметра ствола скважины кольцевая резонансная камера - акустический резонатор сдвигает частоту поглощения в сторону ее уменьшения,

Датчик позволяет не только контролировать частоту вращения вала турбобура, но и контролировать состояние ствола скважины в процессе бурения.

Контроль частоты вращения долота осуществляется путем подсчета числа импуль6

1689588сов (волновых пауз) цифровым частотомером или преобразованием их в аналоговый сигнал с выходом на стрелочный прибор, шкала которого проградуирована в об/мин, а состояние ствола путем фиксирования смещения частоты по спектрограмме (шкала прибора градуируется в диаметре ствола скважины).

В результате контроля данного параметра можно увеличить механическую скорость проходки на долото за счет поддержания заданного значения осевой нагрузки ло геолого-технологическому наряду.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Датчик для контроля частоты вращения долота, содержащий корпус переводника, трубу со сквозным отверстием для соединения датчика с валом турбобура и резонансную камеру, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей датчика за счет определения ди5 аметра ствола бурящейся скважины, он снабжен соединенным с корпусом переводника трубчатым корпусом со щелевой перфорацией и установленными на нем гильзой, цилиндрической пружиной и уста10 новленными параллельно ей измерительными рессорами, причем резонансная камера образована гильзой и трубчатым корпусом и соединена с его щелевой перфорацией, корпус переводника выполнен в виде двух

   15 разъемных частей, между которыми установлен трубчатый корпус, внутри которого установлена труба со сквозным отверстием, выполненным на ее образующей на уровне щелевой перфорации трубчатого корпуса.

   20