Глубинный датчик оборотовb:'ib/ihor?;-ia

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Ресоу6лик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Кл. 42о, 13/10

Заявлено 31.Ч11.1965 (Л" 1022644122-3) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опмбликовано ОЗ.Х11,1970. Бюллетень ¹ 36

МПК О 01р

Иовтитет оо делов изооретений и аткрытир ори Совете Министров

СССР

УДК 531.771:622.24.08 (088.8) Дата опубликования описаш1я 28.1.1971

Авторы изобретения

В. П. Варламов, A. А. Погарский и К. А. Чефранов

Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники

Заявитель С" .":.)l-УЗНА.г, P.",- = -. .:", . --.--::: -- ..; 1

ГЛУБИННЫЙ ДАТЧИК ОБОРОТОВ

Глу0111! III Ii! д.атчик оборотов предназначен для непрерывного контроля оборотов вала турбобура в процессе бурения сква>кин с передачей информации иа повер. ность по гидравлическому каналу связи в скважине.

Извсстныс в настоящее время глубинные датчики оборотов представляют собой клапаниую систему, связанную через промежуточные элементы с контролир) емым забойным механизмомм.

Промежуточные элементы известных датчиков выполняются в виде редуктора или другого редуцируюшсго обороты механизма, воздействукпцсго непосредственно на клапан, при периодическом закрытии которого создаются тахосигиалы, или через гидроусилительиос устройство для облегчения условий работы и повышения надежности редуцирующего механизма. Однако при работе в скважине в потоке абразивной промывочной я идкости датчики быстро выходят из строя из-за разрушения поверхности клапаниого узла, в связи с чем прием сигналов на поверхности становится невозможным; величина сигналов в значительной степени зависит от расхода промывочной жидкости через турбобур и от состояния клапапа при его засорешги шламом, от регулировки и изменения зазора в клапане и други.;

E l P И Ч E I I I

Все это затрудняет эксплуатацию гпдротурботяхомстров и пс ласт возможности длитель1IO, ДОСТЯТОЧНО НЯДСЖНО 11 ТОЧНО КОПТРО IIIPOвать и устанавливяTü ири этом I;lèáîëåå вы5 годную скорость вращения вала турбобура и соответственно долота в процессе бурения скваж)шы.

Предлагаемый датч 1к отличается тем. что

10 его исполнительный клапан до))олнен одним (или более) II. II Io)!,;lâòoìà Tè÷åñêil стабил;1зируюшим велич)шу сигналов на исполпичельном клапане при износс или другом изменении его параметров. 1ля этого в доиолип15 TQ Ib!Io)1 OTBoil I!13!I>) ) IQII1o)I 1,лапанс сквозные отверстия, так что площадь для проходя жидкости через этот клапан после его закрытия остается неизменной, равной площади сечения указанных отверстий. Этим огра20 ничивастся перепад давления ия клапане, передаваемый в камеру п)дроусилителя, а следовательно, и стабилизируется величина гидравлических сигналов, создаваемая суммой перепадов давлен1я на исполнительном и стя25 билизируюшем клапанах. Кроме того, стабилизирующий клапан значительно уменьшает изНос IIoïoлиитсльиОГ0 клапана потоком жид) .Ости, так как c llã:I ÿë создастся двумя (ll;I!I более) клапанами, в сгязи с чем скорость

30 потока через кя>к Eый из шгх резко снижается.

288433

3

Чтобы вслич1ша сигналов fie завпселя от изменения количества жидкости, прокачпваемой через турбобур, и, следовательно, через клапан датчика, между управляющим клапаном гидроусилптеля и редуцирующим устройством датчика введена пру)кипа. Опа дает возмо)кность управляющему клапану следить за давлением в камере гпдроусилптеля и поддерживать его почти постоянны м, д1то тяl()ке стабилизирует вслпчш1у сигналов.

Схема датчика приведена на чертеже.

Вал турбобура 1 связан со входным валиком 2 таходатчика. Через редуцирующсе устройство 8 с кулачковым или каким-либо другим механизмом 4 вращение входного валика преобразуется в возвратно-поступательное движение поршня управляющего клапана 5.

Через определенное число оборотов вала турбобура происходит полный цикл закрытияоткрытия седла б управляющего клапана. При открытом управляющем клапане клапаны 7

l I 8 T 3 K )K 0 O T K p f>f T f>f > 1 f П е р е и 2 д ы 1 3 13.1 C I I I I B н 1 них Р1 и Р, как и силы Fl и Fg, незначительны.

Когда управляющий клапан 5 закрыт, В камере 9 создается давление Р,, передаваемое в нее через полый шток 10 с отверстиями II.

Это давление достаточно для создания па поршне 12 силы F>, которая больше суммы противополо)кпо направленных спл Ft u Fq na клапанах 7 и 8 (образующих общую клапанную систему в потоке жидкости в трубе) и спл трения в данной системе. После этого

ШТОК 10 С К "13II2 II2 XII 7 II 8 П11 !ПИ IOT дВИГ)IТЬся в сторону закрытия последшгх. COOTIICTOTi3e."-If-I0 нарастают перепады давления Р1 и Р. и силы Г„F и F;3.

Однако в отличие от известных датчиков в данном датчике перепад давления Р, и сила

Fz (а также сила F;;) на втором (стабилизирующем) клапане 8 растут до опрсделеппой величины Рд >дд„п Гд д>д„> тяк кяк п017шень I3xoдит в седло 18 полностью, и перепад давления определяется величиной шунтирующих отверстий 14 в седле 18 (илп другом элементе клапана) независимо от дальнейшего движения штока 10. Клапан 7 в этом случае закрывается до тех пор, пока сила Г, .„- уравновесится с сум мои с3!д1 Ft+F д>дд

Если давление Рд на рабочем клапане 7 по какой-либо причине, например при засорепш1 клапана, повысится, сумма сил FI+Fg станет больше силы F„, и клапан 7, автоматически открывшись, останется в этом положении до уравновешивания указанных сил. То же произойдет при износе клапана 7, что имеет решающее значение для обеспечения длительной наде?кпости его действия. Таким образом, величина сигнала (Р, = Р,+Р2) пе будет зависеть от изменения параметров рабочего клапана 7. Наличие двух (или более) последовательно расположен ыx клапанов 7 и 8 увеличивает срок их службы, так как в этом случае прп той же величине сигнала (P, fj

=Р3+Р2) ускорение жидкости в двухклапан5

45 ной системе значительно меньше, чем з c;IcTcме с одним клапаном.

С целью уменьшения зависимости вел11ч:шы спп!яла от изменения «ap;ateTpof3 промызочной жидкости (се удельного веса) пл I ес р2сх0;13 XIC)K3) KI 13 tKOIII>fill механизмом 4 It IIITOком управляющего клапана 5 вставлена пружина 15, рассчитанная таким образом, что ее сжатие начинается с заданной вслич1ны сип1ала Р„т. е. При определенном дявле П

Р> >в камерс 9. Гсли давление Р> >возрастает пз-за увеличения удельного всся и iit расхода жидкости, возрастает сила, действующая на

КЛЯПЯП 5 В CTOpOII> СЖЯТия Ilp > )KIIIII>I 10. ПОследпяя, сжимаясь, приоткрывает управляющий клапан, чем персраспределяется падение дявЛСПИИ В K3113ле LUTOI(3 10 II 3330pi K. >!Iпаня 5 (СП11Ж311 Hclp3СT3II IIC СИ1Ы F>3), ЧTО TllК)ке стяоилпзпрует 13е.1П П1нъ сигна Ià (Iзпжепие

ЖИДKOCTII ГIОКЯЗЯПО ПЯ IQPTQ)KC CTPC, IK;I%it!) .

Датчик >xfo?KcT 0I>ITI 10П0111clf Р>!3гР) ?KIIK)щимп клапанами, что псобхоTIflto для телеконтроля друfIIx параметров бур It.!it, когда измеряемый параметр преобразуется также в возвратно-поступательное двп)кеif;tc уп равля1ощего клапана 5. Чтобы указанный к?чапаи мог перемещаться, псобходимо сп:!зить усилие Гд. В этом случае стабилизированную клаII2IIII3 систему дополняют разгружяющим клапаном, состоящим из камеры 16 и !3оршпч

17, полость 18 штока которого соединена с полостью штока 10 и таким оорязом с зоной

ДСИ СТ13П71 J 381ÑÏ пя Pg II 33, кл Яп I IIO II. П17:1 этом на поршень 17 компепс кляIt3l1f3 действует сила F t 70;topflпопальпая перепаду да13лспия пя кляп;п1е 7 (Р1 — Р2) и площади поршня 17, которая направлена против силы Fl. При соответствуюЩЕМ ИСПОЛНЕНИИ KO:iiIICIICIIPl 101ЦЕГО К1ЯПЯПЯ силу Fl, необходимую для закрыт!!я клапанпой системы датчика, можно сделат:> очень малой. Это дает возможность значительно снизить перепад давления Р, действующий в камере 9, и соответственно уменьи!Ить силу

F7, необходимую для перемеще1пя поршня управляющего клапана 5.

Прсдмет изобретения

1. Глуби!Иный датчик оборотов, например, для забойного двигателя, содержащий рсдуцирующее устройство и гидроусплптел с ncl101IIIfTBЛ1 ПЫМ И УПР)1!3.1Я101ЦПМ К12 .ЯНЯМИ, отличии) и1 ийся Tåм, что, с целью сîxð анен: Iÿ постоянства величины сигнала прп изменении параметров и колебаш!и расхода и узе13iroro веса промывочной жидкости, oil снабжен, например, одним дополнительным стабилизирующим клапаном с фпксироваш!ыми сквозными отверстиями, установленным па штоке исполнительного клапана, а редуцирующее устройство соединено с управляющим клапаном гидроусилителя с помощью пружины.

288433

17 г У Ф У 2

1 17 1I 7 10

Редактор Б. Б. Федотов Техред Т. П. Курилко 1,орректор T. A. Джаманкулова

Заказ 3984, 18 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам пзобретеииа и сткрытии1 г:p;; Со.",ете Мии .строп СССР

Москва, К-35. Раугпская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2

2. Дат .: о и. от.ата ошийся тем, что, с целью уменьшения усилия перемещения управляющего клапана гидроусилителя, в него встроен компенсирующий (разгру кающий) клапан, соединенный с исполнительным клапаном гидроусилителя.