SU1719627A1 - Turbodrill shaft rotation speed controller - Google Patents

Turbodrill shaft rotation speed controller Download PDF

Info

Publication number
SU1719627A1
SU1719627A1 SU904817648A SU4817648A SU1719627A1 SU 1719627 A1 SU1719627 A1 SU 1719627A1 SU 904817648 A SU904817648 A SU 904817648A SU 4817648 A SU4817648 A SU 4817648A SU 1719627 A1 SU1719627 A1 SU 1719627A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
input
frequency
control unit
unit
Prior art date
Application number
SU904817648A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Мансур Гаянович Лугуманов
Владимир Шулимович Дубинский
Владимир Николаевич Рукавицын
Original Assignee
Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики filed Critical Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики
Priority to SU904817648A priority Critical patent/SU1719627A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1719627A1 publication Critical patent/SU1719627A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к бурению скважин и позвол ет повысить точность контрол  частоты вращени  вала турбобура. В устройстве датчиком 1 вибрации регистри7 руютс  вибрации бурильной колонны. Далее полосовым фильтром 3 выдел етс  полоса частот, в которой заключена основна  гармоника исследуемого сигнала. С выхода фильтра 3 информативный сигнал поступает непосредственно на первый вход коррел ционного анализатора 5, а на второй вход - через блок 4 управл емой линии задержки. В анализаторе 5 определ етс  автокоррел ционна  функци  виброакустического сигнала . По частоте вариации максимума этой функции при линейном увеличении временной задержки определ етс  значение частоты основной гармоники вала турбобура. Результат отображаетс  блоком 10 индикации . Блок 11 управлени  обеспечивает синхронную работу блока 4 управл емой линии задержки, анализатора 5 и блока 10 индикации . 2 ил. СП G о о го vjThe invention relates to the drilling of wells and improves the accuracy of monitoring the frequency of rotation of a turbo-drill shaft. In the device, the vibration sensor 1 registers the vibrations of the drill string. Next, band-pass filter 3 allocates the frequency band in which the fundamental harmonic of the signal under study is contained. From the output of filter 3, the informative signal goes directly to the first input of the correlation analyzer 5, and to the second input through the unit 4 of the controlled delay line. Analyzer 5 determines the autocorrelation function of a vibro-acoustic signal. The frequency of variation of the maximum of this function with a linear increase in the time delay determines the frequency of the main harmonic of the shaft of the turbo-drill. The result is displayed by the display unit 10. The control unit 11 ensures synchronous operation of the controllable delay line unit 4, the analyzer 5 and the display unit 10. 2 Il. SP G o o th vj

Description

Изобретение относитс  к телеконтролю забойных параметров в процессе турбинного бурени  нефт ных скважин, в частности к контролю частоты вращени  в ла турбобура .The invention relates to the telecontrol of downhole parameters in the process of turbine drilling of oil wells, in particular, to the monitoring of the frequency of rotation in a turbodrill.

Непрерывный контроль частоты оборотов долота позвол ет поддерживать такие нагрузки на долото, которые  вл ютс  оптимальными дл  работы забойного двигател  и долота, что способствует в конечном счете повышению скорости проходки, увеличению проходки на долото. Точный контроль за оборотами долота наиболее.актуален при ведении турбинного наклонно-направленного бурени , при котором весьма трудно с поверхности оценить значение нагрузки на долото, и частота вращени  долота  вл етс  наиболее приемлемым параметром дл  оптимизации режима бурени .Continuous monitoring of the frequency of revolutions of the bit makes it possible to maintain such loads on the bit that are optimal for the operation of the downhole motor and the bit, which ultimately contributes to an increase in the penetration rate, an increase in the penetration of the bit. Precise control over the bit turn is the most relevant for turbine directional drilling, in which it is very difficult to estimate the bit load from the surface and the bit rotation frequency is the most acceptable parameter for optimizing the drilling mode.

Известно устройство контрол  частоты вращени  вала турбобура по механическому каналу св зи, в котором упругие колебани  бурильной колонны преобразуютс  в электрический сигнал, который в последствии поступает в измерительное устройство, где входные полосовые фильтры раздел ют данный сигнал на низкочастотные и высокочастотные составл ющие с диапазонами 20-120 и 120-250 Гц соответственно . Полага , что низкочастотные составл ющие вызваны перекатыванием шарошек долота по волнообразной поверхности забо , а высокочастотные- перекатыванием шарошек с зубца на зубец по забою скважины, оценка частоты вращени  вала турбобура в устройстве осуществл етс  по двум алгоритмам - по низким или по высоким частотам. Выбор того или иного алгоритма осуществл етс  путем сравнени  осредненных значений амплитуд сигналов в обоих диапазонах. Если в сигнале преобладают низкочастотные составл ющие , то контроль частоты производитс  по низким частотам по числу провалов бурильной колонны на ухабах, а в случае преобладани  высоких частот - по числу ударов зубьев шарошек о забой за единицу времени.A device is known for controlling the frequency of rotation of a turbodrill shaft via a mechanical communication channel, in which the elastic vibrations of the drill string are converted into an electrical signal, which subsequently enters the measuring device, where the input band-pass filters divide this signal into low-frequency and high-frequency components with ranges of 20- 120 and 120-250 Hz respectively. Considering that the low-frequency components are caused by rolling the bit cones on a wave-shaped bottom surface, and high-frequency components are caused by rolling the cones from tooth to tooth on the bottom of a borehole, evaluation of the frequency of rotation of the turbo-drill shaft in the device is carried out using two algorithms — low or high frequencies. The choice of one or another algorithm is carried out by comparing the averaged values of the amplitudes of the signals in both ranges. If the signal is dominated by low-frequency components, the frequency is controlled at low frequencies by the number of drill string dips on the bumps, and if high frequencies prevail, by the number of blows of the roller cones about the bottomhole per unit time.

Недостатком данного устройства  вл етс  низка  точность и сложность в обслуживании , обусловленна  тем, что ухабистости забо , которыми объ сн етс  происхождение низкочастотных составл ющих , присущи только твердым породам и не характерны дл  относительно м гких пород. Кроме того, аппаратурна  реализаци  устройства сложна и необходима  точность измерени  предполагает привлечение дл  обработки сигналов малых ЭВМ или других .вычислительных устройств, что ограничивает возможность использовани  его как автономного устройства.The disadvantage of this device is low accuracy and maintenance complexity, due to the fact that the bumps in the bottom, which explain the origin of low-frequency components, are inherent only in hard rocks and are not characteristic of relatively soft rocks. In addition, the hardware implementation of the device is complex and the required measurement accuracy implies the use of small computers or other computing devices for processing signals, which limits its use as a stand-alone device.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  контрол  частотыClosest to the proposed device is to control the frequency

вращени  вала турбобура, содержащее датчик вибраций, установленный на вертлюге и предназначенный дл  преоброзовани  механических колебаний бурильной колонны в электрический сигнал, выход которого под0 ключей к входу усилител , предназначенного дл  усилени  и формировани  анализируемого сигнала, выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразовател , предназначенного дл  пол5 учени  цифровой формы анализируемого сигнала, выход которого подключен к блоку пам ти, предназначенному дл  запоминани  ординат анализируемого процесса, выход которого подключен к коррел ционномуrotation of a turbodrill shaft containing a vibration sensor mounted on a swivel and intended to convert mechanical vibrations of a drill string into an electrical signal whose output is sub key to the input of an amplifier intended to amplify and form an analyzed signal whose output is connected to the input of an analog-digital converter designed for a student of the digital form of the analyzed signal, the output of which is connected to a memory block intended for storing the ordinates of the analyzed signal process whose output is connected to the correlation

0 анализатору, осуществл ющему специализированную обработку исходного процесса, один выход которого подключен к блоку управлени , а другой выход соединен с входом блока индикации, предназначенным дл  ви5 зуального отображени  текущей информации . Блок управлени , выходы которого соединены соответственно с управл ющими входами аналого-цифрового преобразовател , коррел ционного анализатора и0 to the analyzer, which performs specialized processing of the initial process, one output of which is connected to the control unit, and the other output is connected to the input of the display unit, intended for visual display of current information. The control unit, the outputs of which are connected respectively to the control inputs of the analog-digital converter, the correlation analyzer and

0 генератора опорных сигналов, служит дл  выработки управл ющих сигналов.0 of the reference signal generator, serves to generate control signals.

Генератор опорного сигнала предназначен- дл  формировани  сигнала опорной частоты, необходимого дл  специализиро5 ванной обработки исходного сигнала. Выход генератора подключен к входу коррел ционного анализатора.The reference signal generator is designed to form a reference frequency signal necessary for specialized processing of the original signal. The generator output is connected to the input of the correlation analyzer.

В коррел ционном анализаторе по сигналу с блока управлени  рассчитываютс In the correlation analyzer, the signal from the control unit is calculated

0 значени  взаимокоррел ционной функции между исходным процессом, поступающим из блока пам ти, и опорным сигналом, вырабатываемым генератором опорных сигналов , Причем временной сдвиг между ними0 values of the mutual correlation function between the original process coming from the memory unit and the reference signal produced by the reference signal generator, and the time shift between them

5 осуществл етс  в блоке пам ти. Максимальное значение взаимокоррел ционной функции получаетс  при совпадении частоты опорного сигнала с частотой полезного сигнала , подаваемого на прибор в смеси со5 is implemented in a memory unit. The maximum value of the mutual correlation function is obtained when the frequency of the reference signal coincides with the frequency of the useful signal supplied to the device in a mixture with

Q случайной помехой.Q random disturbance.

По мере вычислени  функции дл  каждой частоты опорного сигнала в коррел ционном анализаторе происходит выбор максимального значени  этой функции и оп5 ределение частоты, соответствующей этому максимуму. Значение этой частоты соответствует частоте вращени  долота в забое.As the function is calculated for each frequency of the reference signal in the correlation analyzer, the maximum value of this function is selected and the frequency corresponding to this maximum is determined. The value of this frequency corresponds to the frequency of rotation of the bit in the bottomhole.

Выделение из исследуемого сигнала частоты , соответствующей частоте вращени  вал турбобура, с помощью коррел циейной обработки позвол ет исключить вли ние случайной частоты и фазы на результаты измерений, так как случайный сигнал ставитс  в соответствии наиболее веро тному детерминированному сигналу, а конечные результаты формируютс  на основе измерени  соответствующего детерминирующего сигнала, что значительно повышает точность измерений по сравнению с ранее известными устройствами.The selection of the frequency corresponding to the rotation frequency of the turbodrill shaft from the test signal using correlation processing eliminates the effect of the random frequency and phase on the measurement results, since the random signal is set in accordance with the most probable deterministic signal, and the final results are based on corresponding determining signal, which significantly improves the measurement accuracy compared to previously known devices.

Недостатком данного устройства  вл етс  низка  точность измерени , обусловленна  следующими причинами.The disadvantage of this device is low measurement accuracy due to the following reasons.

В данном устройстве частотные диапазоны исследуемого сигнала и генератора опорных частот не ограничены. Это может привести к по влению дополнительных максимумов функции взаимной коррел ции , например, на частотах, вызванных вращени ми шарошек долота или ударами зубьев шарошек о породу. В зависимости от того, какому из данных частот в данный момент времени соответствует большее значение функции взаимной коррел ции, в устройстве выдел етс  то или иное значе- ние частоты, которое при посто нном коэффициенте пересчета его в частоту вращени  вала турбобура приводит к неверным результатам .In this device, the frequency ranges of the signal being studied and the reference frequency generator are not limited. This can lead to the appearance of additional peaks in the cross-correlation function, for example, at frequencies caused by the rotation of bits of bits and the cutting of teeth of the cutters on the rock. Depending on which of these frequencies at a given moment of time corresponds to a larger value of the cross-correlation function, a particular frequency value is selected in the device, which at a constant coefficient of recalculation of it into the rotation frequency of the turbo-drill shaft leads to incorrect results.

Кроме того, в устройстве не учиты- ваютс  фазовые соотношени  между анализируемым сигналом и сигналом, вырабатываемым опорным генератором.In addition, the device does not take into account the phase relationships between the signal being analyzed and the signal produced by the reference generator.

В зависимости от того, в каком фазовом соответствии наход тс  исследуемый и опорный сигналы, значение их функции взаимной коррел ции разное, Например, когда они наход тс  в фазе, функци  взаимной коррел ции имеет положительный максимум , а когда они наход тс  в противофазе, функци  имеет отрицательный максимум. При произвольном фазовом соотношении функци  взаимной коррел ции имеет некоторое промежуточное значение. Таким образом , нельз  адекватно оценивать и сравнивать между собой два произвольных значени  функции взаимной коррел ции дл  разных значений частоты опорного генератора .Depending on the phase correspondence of the studied and reference signals, the value of their mutual correlation function is different. For example, when they are in phase, the mutual correlation function has a positive maximum, and when they are in antiphase, has a negative maximum. With an arbitrary phase relation, the mutual correlation function has some intermediate value. Thus, it is not possible to adequately estimate and compare among themselves two arbitrary values of the cross-correlation function for different values of the frequency of the reference oscillator.

Цель изобретени  - повышение точно- сти контрол  частоты вращени  путем использовани  в качестве опорного сигнала сдвинутого по времени исследуемого сигнала .The purpose of the invention is to improve the accuracy of controlling the rotational speed by using the time shifted test signal as a reference signal.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  контрол  частоты вращени  вала турбобура, содержащее датчик вибраций , выход которого соединен с входом усилител , коррел ционный анализатор, блок индикации и блок управлени , включающийThe goal is achieved by the device for monitoring the frequency of rotation of a turbodrill shaft, comprising a vibration sensor, the output of which is connected to an amplifier input, a correlation analyzer, a display unit and a control unit, including

в себ  генератор, выход коррел ционного анализатора соединен с входом блока индикации , выход блока управлени  подключен к первому управл ющему входу коррел ционного анализатора, снабжено полосовым фильтром и блоком управл емой задержки. а в блок управлени  введены счетчик, преобразователь код - период.делитель частоты , первый и второй формирователи, причем выход усилител  подключен к входу полосового фильтра, выход которого соединен одновременно с первым входом коррел ционного анализатора и входом блока управл емой задержки, выход последнего подключен к второму входу коррел ционного анализатора, а в блоке управлени  выход генератора подключен к входу делител , выход которого,  вл ющийс  одновременно первым выходом блока управлени , соединен с первым управл ющим входом коррел ционного анализатора и входом счетчика, первый выход которого соединен с объединенными входами первого и второго формирователей , а второй выход подключен к входу преобразовател  код - длительность , выход которого,  вл ющийс  одновременно вторым выходом блока управлени , подключен к управл ющему входу блока управл емой задержки, выход второго формировател ,  вл ющийс  одновременно четвертым выходом блока управлени , подключен к управл ющему входу блока индикации.The generator, the output of the correlation analyzer is connected to the input of the display unit, the output of the control unit is connected to the first control input of the correlation analyzer, equipped with a bandpass filter and a controllable delay unit. and a counter is entered into the control unit, the code transducer is a period-frequency divider, the first and second drivers, the amplifier output being connected to a bandpass filter input, the output of which is connected simultaneously with the first input of the correlation analyzer and the control delay block input, the output of the latter is connected to the second input of the correlation analyzer, and in the control unit, the generator output is connected to the input of the divider, the output of which, being simultaneously the first output of the control unit, is connected to the first control the correlation analyzer and the counter input, the first output of which is connected to the combined inputs of the first and second drivers, and the second output is connected to the converter input; the code is the duration, the output of which is simultaneously the second output of the control unit, connected to the control input of the control unit delays, the output of the second driver, which is simultaneously the fourth output of the control unit, is connected to the control input of the display unit.

Существенное отличие данного устройства заключаетс  в том, что оно позвол ет измерить частоту, соответствующую основной гармонике оборотов вала турбобура в определенной полосе частот, тогда как в известном устройстве диапазон исследуемых частот не ограничиваетс  и измер етс  преобладающа  частота, имеюща  в данный момент времени максимальную амплитуду , и по этой преобладающей частоте вычисл етс  частота оборотов турбобура, хот  и эта преобладающа  частота может быть обусловлена другими, например геологическими или технологическими факторами . Кроме того, в известном устройстве данна  частота определ етс  по наилучшему коррелированию исследуемого сигнала с опорной частотой перестраиваемого генератора без учета фззопых соотношений между ними, а в предлагаемом устройстве в качестве опорного сигнала используетс  сам исследуемый сигнал, сдвинутый по времени , и вычисл етс  его автокоррел ционна  функци , котора  уже  вл етс  функцией не от частоты, а от временного сдвига. Преоблэдающлч частота, равна  основной гармонике оборотов турбобура, определ етс  по видимой частоте повторени  максимума автокоррел ционной функции при линейном увеличении временной задержки, Таким образом, в данном устройстве автокоррел ционным методом выдел етс  и регистрируетс  именно та частотна  составл юща , котора  имеет максимальное значение спектральной плотности в полосе прозрачности полосового фильтра.The essential difference of this device is that it allows to measure the frequency corresponding to the main harmonic of the revolutions of the turbo-drill shaft in a certain frequency band, whereas in the known device the range of frequencies under study is not limited and the prevailing frequency having the maximum amplitude, and the frequency of rotation of the turbodrill is calculated from this dominant frequency, although this dominant frequency may be due to others, for example, geological or technological factors for them. In addition, in the known device, the given frequency is determined by the best correlation of the signal under study with the reference frequency of the tunable generator without taking into account the fzzopy relations between them, and in the proposed device, the time-shifted signal itself is used as a reference signal, and its autocorrelation a function that is already a function not of frequency, but of a time shift. The prevailing frequency, equal to the main harmonic of the turbodrill speed, is determined by the apparent frequency of repetition of the autocorrelation function maximum with a linear increase in the time delay. Thus, in this device, the frequency component that has the maximum spectral density is detected by the autocorrelation method in the band pass filter transparency.

Таким образом повышаетс  точность измерени  частоты оборотов вала турбобура в процессе бурени .Thus, the accuracy of the measurement of the frequency of revolutions of the turbo-drill shaft during the drilling process is improved.

На фиг. 1 приведена структурна  схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - временна  диаграмма работы устройства.FIG. 1 shows a block diagram of the proposed device; FIG. 2 is a time diagram of the operation of the device.

Устройство содержит датчик 1 вибраций , усилитель 2, полосовой фильтр 3, блок 4 управл емой задержки, коррел ционный анализатор 5, включающий умножитель 6, интегратор 7, компаратор 8, двоично-дес тичный счетчик 9, блок 10 индикации, блок 11 управлени , включающий преобразователь 12 код-период, генератор 13, делитель 14 частоты, счетчик 15, первый формирователь 16 импульса и второй формирователь 17 импульса.The device contains a vibration sensor 1, amplifier 2, a band-pass filter 3, a controllable delayed unit 4, a correlation analyzer 5, including a multiplier 6, an integrator 7, a comparator 8, a binary-decimal counter 9, an indication unit 10, a control unit 11 that includes a code-period converter 12, a generator 13, a frequency divider 14, a counter 15, a first pulse shaper 16 and a second pulse shaper 17.

Функциональные узлы соединены следующим образом.Functional nodes are connected as follows.

Выход датчика 1 вибрации через усилитель 2 подключен к входу полосового фильтра 3. Выход полосового фильтра соединен одновременно с первым входом коррел ционного анализатора 5 и входом блока 4 уп- рэвл емой задержки, выход которого подключен к второму входу коррел ционного анализатора 5. Первый выход блока 11 управлени  подключен к первому управл ющему входу коррел ционного анализатора , второй выход соединен с управл ющим входом блока 4 управл емой линии задержки, а третий и четвертый выходы подключены соответственно к второму управл ющему входу коррел ционного анализатора 5 и к управл ющему входу блока 10 индикации. Вход последнего соединен с выходом коррел ционного анализатора 5, причем в последнем выход умножител  6 соединен с входом интегратора 7, эыход которого подключен к входу компаратора 8. Выход последнего подключен к входу двоично-дес тичного счетчика 9. Первый и второй входы умножител  6  вл ютс  соответственно первым и вторым входами коррел ционного анализатора 5, управл ющий вход интегратора 7  вл етс  первым управл ющим входом коррел ционного анализатора 5, управл ющий вход двоично- дес тичного счетчика 9  вл етс  вторым управл ющим входом коррел ционногоThe output of the vibration sensor 1 through the amplifier 2 is connected to the input of the band-pass filter 3. The output of the band-pass filter is connected simultaneously to the first input of the correlation analyzer 5 and the input of block 4 of the controlled delay, the output of which is connected to the second input of the correlation analyzer 5. First output of the block 11 of the control is connected to the first control input of the correlation analyzer, the second output is connected to the control input of the unit 4 of the controlled delay line, and the third and fourth outputs are connected respectively to the second control Valid yuschemu correlation analyzer 5 and to a control input of the display unit 10. The input of the latter is connected to the output of the correlation analyzer 5, and in the latter the output of multiplier 6 is connected to the input of integrator 7, the output of which is connected to the input of the comparator 8. The output of the latter is connected to the input of the binary-decimal counter 9. The first and second inputs of the multiplier 6 are respectively, the first and second inputs of the correlation analyzer 5, the control input of the integrator 7 is the first control input of the correlation analyzer 5, the control input of the binary decimal counter 9 is the second control input correlation

анализатора, а выход двоично-дес тичного счетчика 9  вл етс  выходом коррел ционного анализатора 5. В блоке 11 управлени  выход генератора 13 через делитель 14 частоты соединен с входом счетчика 15, первый выход которого соединен с входами первого и второго формирователей 16 и 17 импульса соответственно, а второй выход - с входом преобразовател  12 код - период. Выходanalyzer, and the output of the binary-decimal counter 9 is the output of the correlation analyzer 5. In the control unit 11, the output of the generator 13 is connected via frequency divider 14 to the input of counter 15, the first output of which is connected to the inputs of the first and second drivers 16 and 17 of the pulse, respectively and the second output - with the input of the converter 12 code - period. Output

делител  14 частоты  вл етс  первым выходом , выход преобразовател  12 код- период - вторым выходом, а выходы первого и второго формирователей 16 и 17 импульса соответственно  вл ютс  третьим и четвертым выходами блока 11 управлени .the frequency divider 14 is the first output, the output of the code-period converter 12 is the second output, and the outputs of the first and second pulse shapers 16 and 17 of the pulse, respectively, are the third and fourth outputs of the control unit 11.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Электрический сигнал с выхода датчика 1 вибраций через усилитель 2, где сигналThe electrical signal from the output of the sensor 1 vibration through the amplifier 2, where the signal

нормируетс  по уровню в зависимости от величины сигмала с датчика, подаетс  на вход полосового фильтра 3. Последний предназначен дл  подавлени  в сигнале ин- франизких насосных и высокочастотныхis normalized by the level depending on the value of the sigmal from the sensor, is fed to the input of the band-pass filter 3. The latter is intended to suppress the signal of the infrared pumping and high-frequency

зубцовых частотных составл ющих и выделени  полосы частот, в которой присутствует основна  гармоника от оборотов вала турбобура. Полоса прозрачности фильтра 2- 15 Гц. Отфильтрованный информативныйtooth frequency components and allocation of a frequency band in which the main harmonic from the revolutions of the turbo-drill shaft is present. The transparency band of the filter is 2–15 Hz. Filtered informative

сигнал с выхода полосового фильтра 3 поступает на первый вход коррел ционного анализатора 5, на второй вход которого поступает тот же сигнал через блок 4 управл емой задержки с определенным запаздыванием по времени. Величина временного сдвига т определ етс  значением управл ющей частоты, поступающей с первого выхода блока 11 управлени .the signal from the output of the bandpass filter 3 is fed to the first input of the correlation analyzer 5, the second input of which receives the same signal through the controlled delay unit 4 with a certain time lag. The magnitude of the time shift t is determined by the value of the control frequency supplied from the first output of the control unit 11.

В коррел ционном анализаторе 5 производитс  вычисление автокоррел ционной функции К (t, г) исследуемого виброакустического сигнала U(t) при линейно измен ющемс  временном сдвиге:In the correlation analyzer 5, the autocorrelation function K (t, g) of the vibroacoustic signal U (t) under study is calculated with a linearly varying time shift:

K(t,T) K (t, T)

J ТJ t

t +Тt + t

/ U(t)-U(t-.T)dt, t/ U (t) -U (t-.T) dt, t

где Т - врем  оценки автокоррел ционной функции (или врем  интеграции),where T is the evaluation time of the autocorrelation function (or integration time),

При линейном во времени изменении задержки т (t) видимый период (частота) автокоррел ционной функции по оси тс.о- ответствует преобладающему периоду (частоте ) анализируемого сигнала U(t) вWith a linear in time change in the delay m (t), the visible period (frequency) of the autocorrelation function along the axis c. Corresponds to the prevailing period (frequency) of the analyzed signal U (t) in

реальном времени, т.е. частота повторени  максимума автокоррел ционной функции по оси времени г равна преобладающей частоте сигнала. За один полный цикл измерени , за который r(t) пробегаетreal time i. the frequency of repetition of the maximum of the autocorrelation function along the time axis r is equal to the prevailing frequency of the signal. In one complete measurement cycle over which r (t) runs

значени  от тМин до гмах, осредненна  частота оборотов вала турбобура F определ етс  выражениемvalues from tMin to gmah, the average frequency of rotation of the shaft of the turbo-drill F is determined by the expression

г g

NN

ГмаксGmax

где N - число периодов вариации автокоррел ционной функции.where N is the number of periods of variation of the autocorrelation function.

В компараторе 8 частота вариации значени  автокоррел ционной функции преобразовываетс  в пр моугольные импульсы той же частоты, которые в последующем считываютс  двоично-дес тичным счетчиком 9.In the comparator 8, the frequency of variation of the value of the autocorrelation function is converted into square pulses of the same frequency, which are subsequently read out by a binary-decimal counter 9.

Блок 11 управлени  предназначен дл  выработки управл ющих сигналов, которые обеспечивают совместную согласованную работу блока 4 управл емой задержки, коррел ционного анализатора 5 и блока 10 индикации . Импульсы с частотой 1 мГц с выхода генератора 13 поступают на вход делител  14, с выхода которого импульсы с частотой 1 Гц подаютс  на вход счетчика 15 и интегратора 7 (фиг. 1 и 2). Код на втором выходе счетчика 15 после каждого импульса с делител  14 увеличиваетс  на один разр д . .Соответственно на выходе преобразовател  12 код- период также увеличиваетс  период управл ющих импульсов - ТуПр. По мере увеличени  периода управл ющих импульсов увеличиваетс  также врем  задержки в блоке 4 управл емой задержки. После каждого 100-го импульса на входе на первом выходе счетчика по вл етс  пр моугольный импульс, по переднему фронту которого второй формирователь 17 импульсов формирует короткий импульс Перезапись , по которому информаци , соответствующа  значению частоты оборотов вала турбобура за данный цикл измерени , с выхода двоично-дес тичного счетчика 9 перезаписываетс  в блок 10 индикации. По заднему фронту указанного импульса счетчик 15 сбрасываетс  в нулевое состо ние , а в первом формирователе 16 формируетс  короткий импульс Сброс, который обнул ет двоично-дес тичный счетчик 9. После этого автоматически начинаетс  следующий цикл измерени .The control unit 11 is designed to generate control signals that ensure the joint coordinated operation of the controllable delay unit 4, the correlation analyzer 5 and the display unit 10. Pulses with a frequency of 1 MHz from the output of the generator 13 are fed to the input of the divider 14, from the output of which pulses with a frequency of 1 Hz are fed to the input of the counter 15 and the integrator 7 (Fig. 1 and 2). The code on the second output of counter 15 after each pulse from divider 14 is incremented by one bit. . Accordingly, at the output of the code-period converter 12, the period of the control pulses - TUr also increases. As the period of the control pulses increases, the delay time in block 4 of the controlled delay also increases. After each 100th pulse, a rectangular pulse appears at the input of the first counter output, on the leading front of which the second pulse shaper 17 forms a short pulse. Overwrite, which information corresponding to the frequency value of the turbo-drill shaft speed during the measurement cycle, is output binary - the internal counter 9 is overwritten in the display unit 10. On the trailing edge of the indicated pulse, the counter 15 is reset to the zero state, and in the first driver 16 a short pulse is generated, which resets the binary-decimal counter 9. After this, the next measurement cycle automatically begins.

В преобразователе 12 код - период производитс  сравнение кода счетчика 15 с кодом внутреннего счетчика, значение которого с частотой fC4 100 кГц возрастает с нулевого значени . Период (частота) управл ющих импульсов на выходе преобразовател  12 измен етс  со скоростью смены кода на выходе счетчика 15, т.е. один раз в 1 с, а диапазон изменени  определ етс  максимально возможным значением кодаIn the code-period converter 12, the counter code of the counter 15 is compared with the code of the internal counter, the value of which increases with a frequency of 100 kHz fC4 from zero. The period (frequency) of control pulses at the output of converter 12 varies with the rate of code change at the output of counter 15, i.e. once per second, and the change range is determined by the maximum possible code value

на выходе счетчика 15 и частотой счетных импульсов W на входе внутреннего счетчика преобразовател  12, и определ етс  по формулеat the output of the counter 15 and the frequency of the counting pulses W at the input of the internal counter of the converter 12, and is determined by the formula

Тупр. Код(сч. 15) -Tupr. Code (account 15) -

TiTi

1one

Так как в предлагаемом устройстве код 10 счетчика 15 измен етс  в пределах 1-100. а Тсч 100 кГц, то диапазон изменени  периодаAs in the proposed device, the code 10 of the counter 15 varies in the range of 1-100. and Tsch 100 kHz, the range of the period change

1515

Тупр. (мин) 1 10/г S ;Tupr. (min) 1 10 / g S;

10ten

1 ТуПр (макс) 100 1000м S . 10Ь1 TuPr (max) 100 1000m S. 10b

5five

00

5five

00

5five

00

Блок 4 управл емой задержки включает в себ  две последовательно соединенные линии задержки (выход первого канала подключен к выходу второго канала). Задержка в блоке 4 задаетс  периодом (частотой) управл ющих импульсов Тупр:Controlled delay unit 4 includes two serially connected delay lines (the output of the first channel is connected to the output of the second channel). The delay in block 4 is determined by the period (frequency) of the control pulses Tupr:

г 1024-Тупр, отсюдаg 1024-Tupra, from here

т„ин 1024-10 10м5;t „in 1024-10 10m5;

гмакс 1024-1000-1 с.gmax 1024-1000-1 s.

В устройстве точность повышаетс  за счет измерени  частоты, соответствующей оборотам вала турбобура, путем измерени  периода повторени  максимума автокоррел ционной функции исследуемого виброакустического сигнала.In the device, the accuracy is improved by measuring the frequency corresponding to the revolutions of the turbo-drill shaft, by measuring the repetition period of the maximum of the autocorrelation function of the vibro-acoustic signal under study.

Высока  точность измерений способствует успешному решению задачи оптимизации режима турбинного бурени , позвол ет получать более высокие технико-экономические показатели бурени . .The high accuracy of measurements contributes to the successful solution of the problem of optimizing the turbine drilling mode, and allows obtaining higher technical and economic drilling performance. .

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  контрол  частоты вращени  вала турбобура, содержащее датчик вибраций, выход которого соединен с входом усилител , коррел ционный анализатор , выход которого соединен с входом блока индикации, и блок управлени , первый выход которого подключен к первому управл ющему входу коррел ционного анализатора , при этом блок управлени  содержит генератор, отличающее с   тем, что, с целью повышени  точности контрол  частоты вращени , устройство снабжено полосовым фильтром и блоком управл емой 5 задержки, а в блок управлени  введены делитель частоты, счетчик, преобразователь код - период и два формировател  импульса , при этом выход усилител  через полосо вой фильтр соединен с порвым входомA device for monitoring the rotational speed of a turbodrill shaft, comprising a vibration sensor, the output of which is connected to the amplifier input, a correlation analyzer, the output of which is connected to the input of the display unit, and a control unit, the first output of which is connected to the first control input of the correlation analyzer, The control unit contains a generator, characterized in that, in order to increase the accuracy of control of the rotational speed, the device is equipped with a bandpass filter and a controllable 5 delay unit, and entered into the control unit a frequency divider, a counter, a code converter — a period and two pulse shapers, while the amplifier output is connected to the broken input through a band-pass filter 00 коррел ционного анализатора и с входом блока управл емой линии задержки, выход которого подключен к второму входу коррел ционного анализатора, второй выход блока управлени  соединен с управл ющим входом блока управл емой линии задержки, а третий и четвертый выходы блока управлени  подключены соответственно к второму управл ющему входу коррел ционного анализатора и к управл ющему входу блока индикации , причем в блоке управлени  выходcorrelation analyzer and with the input of the controllable delay line unit, the output of which is connected to the second input of the correlation analyzer, the second output of the control unit is connected to the control input of the controllable delay line unit, and the third and fourth outputs of the control unit are connected respectively to the second control unit input to the correlation analyzer and to the control input of the display unit, and in the control unit output 00 генератора через делитель частоты соеди нен с входом счетчика, первый выход которого соединен с входами первого и второго формирователей импульса, а второй выход - с входом преобразовател  код - период, при этом выход делител  частоты  вл етс  первым выходом, выход преобразовател  код - период  вл етс  вторым выходом, а выходы первого и второго формирователей импульса  вл ютс  соответственно третьим и четвертым выходами блока управлени .the generator through a frequency divider is connected to the input of the counter, the first output of which is connected to the inputs of the first and second pulse shapers, and the second output - to the converter input code - period, the output of the frequency divider is the first output, the output of the code converter - period is the second output and the outputs of the first and second pulse formers are respectively the third and fourth outputs of the control unit. Зь/х./ЗHw / h. / H Вых. 72 | | Н IOut 72 | | H I зад.ass Сброс сч. 15Сброс ст. /5Reset scores 15 Reset Art. /five Ф№2Ф№2
SU904817648A 1990-07-28 1990-07-28 Turbodrill shaft rotation speed controller SU1719627A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904817648A SU1719627A1 (en) 1990-07-28 1990-07-28 Turbodrill shaft rotation speed controller

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904817648A SU1719627A1 (en) 1990-07-28 1990-07-28 Turbodrill shaft rotation speed controller

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1719627A1 true SU1719627A1 (en) 1992-03-15

Family

ID=21510109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904817648A SU1719627A1 (en) 1990-07-28 1990-07-28 Turbodrill shaft rotation speed controller

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1719627A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2443862C1 (en) * 2010-10-26 2012-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) Method of obtaining downhole data on turbodrill shaft rpm

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N: 652318, кл. Е 21 В 45/00, 1976. Авторское свидетельство СССР № 1055864, кл. Е 21 В 45/00, 1982. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2443862C1 (en) * 2010-10-26 2012-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) Method of obtaining downhole data on turbodrill shaft rpm

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1216353A (en) Vibratory signal sweep seismic prospecting method and apparatus
US5138875A (en) Method of monitoring the drilling of a borehole
US7577528B2 (en) System and method for pump noise cancellation in mud pulse telemetry
US2521130A (en) Seismic exploration by means of periodic excitation
JPS6357727B2 (en)
SU1719627A1 (en) Turbodrill shaft rotation speed controller
NO810399L (en) ACOUSTIC LOG SYSTEM.
JPH0252971B2 (en)
RU2586825C1 (en) Method and device for measuring frequency of rotation
WO1983001120A1 (en) Doppler dropout compensating signal conditioning circuit
SU432463A1 (en) METHOD OF MEASURING THE VELOCITY OF THE TRANSITIONAL PROCESS OF THE ELECTRIC SYSTEM
CN1024152C (en) Hydroacoustic telemetering frequency meter
SU995046A1 (en) Device for measuring elastic wave damping coefficient in acoustic well-logging
SU1460710A1 (en) Acoustic logging apparatus
SU1160012A1 (en) Apparatus for monitoring bit wear
SU1055864A1 (en) Apparatus for monitoring the revolutions of turbo-drill shaft
SU651282A1 (en) Programmed device for control of seismic wave source
SU654922A1 (en) Device for acoustic logging with reflected waves
SU404033A1 (en) ACCESSORIES FOR ACOUSTIC TANNING
SU1176179A1 (en) Digital periodmeter for vibrating wire transducer
SU828150A1 (en) Method and device for acoustic well-logging
SU864162A1 (en) Digital method of measuring frequency
SU771589A1 (en) Device for registering elastic oscillation at acoustic well-logging
SU915040A1 (en) Device for measuring elastic wave damping factor in acoustic well-logging
JPH0980100A (en) Measuring method by spectrum analyzer