SU470587A1

SU470587A1 - Device for measuring stresses in a drill string while drilling

Info

Publication number: SU470587A1
Application number: SU1451682A
Authority: SU
Inventors: Александр Петрович Любарский; Нина Николаевна Лебедева
Original assignee: Куйбышевский Государственный Научно-Исследовательский Институт Нефтяной Промышленности
Priority date: 1970-07-22
Filing date: 1970-07-22
Publication date: 1975-05-15

Description

Предлагаемое устройство предназначено дл измерени осевых и изгибающих усилий в колонне бурильных труб в процессе бурени нефт ных и газовых скважин.The proposed device is intended to measure axial and bending stresses in a string of drill pipes during the drilling of oil and gas wells.

Известно устройство дл измерени осевых усилий в колонне бурильных труб в процессе бурени , содержащее упругий элемент, индуктивные преобразователи, распо.тожеиные по периферии цилиндра упругого элемента под углом 120° один относительного другого, генератор , усилители, фильтры, блок питани , частотный генератор.A device is known for measuring axial forces in a string of drill pipes during a drilling process, which contains an elastic element, inductive transducers located around the periphery of the cylinder of an elastic element at an angle of 120 ° relative to each other, a generator, amplifiers, filters, a power supply unit, a frequency generator.

Предлагаемое устройство отличаетс тем, что обмотки индуктивных преобразователей соединены по схеме «звезда и подключены к генератору через глубинный переключатель, а выход частотного детектора через наземный переключатель подключен к счетно-решающему блоку. Это обеспечивает одновременное измерение осевых и изгибающих моментов.The proposed device is characterized in that the windings of the inductive converters are connected according to the "star" circuit and connected to the generator via a depth switch, and the output of the frequency detector is connected to the counting unit via a ground switch. This provides simultaneous measurement of axial and bending moments.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.The drawing shows a block diagram of the proposed device.

Забойный датчик содержит упругий элемент 1, три индуктивных преобразовател малых перемещений 2, расположенных в плоскости, перпендикул рной к оси, ло периферии цилиндра упругого элемента нод углом 120° один относительно другого, обмотки которых соединены по схеме «звезда, глубинный переключатель 3, электронную схему, состо щуюThe downhole sensor contains an elastic element 1, three inductive transducers of small displacements 2 located in a plane perpendicular to the axis, the periphery of the cylinder of the elastic node node at an angle of 120 ° to one another, the windings of which are connected according to the star, depth switch 3, electronic circuit consisting

из генератора частотно-модулированных колебаний 4, усилител напр жени 5, усилител мощности 6, фильтра верхних частот 7, и глубинного блока питани 8.from the generator of frequency-modulated oscillations 4, voltage amplifier 5, power amplifier 6, high-pass filter 7, and depth power supply unit 8.

На поверхности устанавливаетс наземна приемна аппаратура, состо ща из полосового фильтра 9, частотного детектора 10, наземного переключател 11 и счетно-решающего блока, состо щего из узлов 12, 13, 14, 15 и 16.A ground receiving equipment is installed on the surface, consisting of a bandpass filter 9, a frequency detector 10, a ground switch 11 and a counting unit consisting of nodes 12, 13, 14, 15 and 16.

В зависимости от величин, действующих на упругий элемент осевых и изгибающих усилий , мен етс зазор в индуктивных преобразовател х 2, что вызывает изменение их индуктивности , а так как преобразователи 2 подключаютс поочередно .в контур генератора 4, то в соответствии с изменением усилий мен етс и частота измерительного сигнала. Модулированный по частоте сигнал усиливаетс в усилител х 5 и 6 и передаетс по линии св зи на поверхность.Depending on the values of axial and bending forces acting on the elastic element, the gap in the inductive converters 2 changes, which causes a change in their inductances, and since the converters 2 are connected alternately to the generator circuit 4, in accordance with the changes in the forces and the frequency of the measuring signal. The frequency modulated signal is amplified in amplifiers 5 and 6 and transmitted over the communications link to the surface.

В наземной приемной аппаратуре после присоединительного фильтра 9, служащего дл разделени частоты измерительного сигнала и тока промыщленной частоты, сигнал поступает на вход частотного детектора 10, на выходе которого создаетс напр жение, пропорциональное измерительному сигиалу.In the ground receiving equipment after the connecting filter 9, which serves to separate the frequency of the measuring signal and the current of the industrial frequency, the signal enters the input of the frequency detector 10, the output of which creates a voltage proportional to the measuring signal.

Частотный детектор 10 имеет характеристику , котора -по зиаку выходного напр жени Frequency detector 10 has a characteristic that is about voltage output voltage.

позвол ет определ ть работает ynpyrnfi элемент 1 на сжатие нли раст жение.allows you to determine if ynpyrnfi element 1 is working on compressing or stretching.

Дл онределени величины осевого усили в узле 12 счетно-решающего блока производитс суммирование сигналов Xi, Xz и х, полученных с преобразователей. На выходе узла 12 имеем величину Хо.н., пропорциональную осевому усилию. Определ осевую нагрузку сум.мированием на поверхности, исключаем погрешность, обусловленную не идентичностью преобразователей, так как система градуируетс предварительно по каждому каналу. В узлах 13, 14 и 15 счетно-решающего блока производитс вычитание из величин Xi, х, Хз значени Xo.ii.. На выходе этихузлов получаем сигналы, соответствующие изгибающим усили м в точках расположени преобразователей . В узле 16 счетно-решающего блока по алгоритмуTo determine the magnitude of the axial force, node 12 of the counting unit is used to sum the signals Xi, Xz, and x obtained from the transducers. At the output of node 12, we have a Ho.N. value proportional to the axial force. Determining the axial load by summation on the surface, we exclude the error due to the non-identity of the transducers, since the system is calibrated in advance for each channel. At nodes 13, 14, and 15 of the counting unit, Xo.ii values are subtracted from Xi, x, Xs. At the output of these nodes, we receive signals corresponding to bending forces at the points of transducer location. In node 16 of the computing unit according to the algorithm

1/one/

(-«ИЗГ1 -.«ИЗГ,)2 -i ЗХ(- “ISG1 -.“ ISG,) 2 -i SX

±±

определ етс значение максимального изгибаЮ1 ;его усили .the value of the maximum bending of U1 is determined;

Предмет изобретени Subject invention

Устройство дл измерени усилий в колонне бурильных труб в процессе бурени , содержащее упругий элемент, индуктивные преобразователи , расположенные ио периферии цилиндра упругого элемента под углом 120° один относительно другого, генератор, усилители , фильтры, блок питани , частотный детектор , отличающеес тем, что, с цельюAn apparatus for measuring stresses in a drill pipe string during a drilling process, comprising an elastic element, inductive transducers, located at the periphery of the cylinder of the elastic element at an angle of 120 ° to one another, a generator, amplifiers, filters, a power supply unit, a frequency detector, characterized in that with the aim of

обеспечени одновременного измерени осевых и изгибающих усилий, обмотки индуктивных преобразователей соединены по схеме «звезда и подключены к генератору через глубинный переключатель, а выход частотиого детектора через наземный переключатель подключен к счетно-решающему блоку.ensuring the simultaneous measurement of axial and bending forces, the windings of the inductive converters are connected according to the star circuit and connected to the generator via a depth switch, and the output of the frequency detector through the ground switch is connected to the counting unit.

Ш1Ш1

ГR