Агрегат для проведения направленных скважин сложных траекторий с программным управлением движением рабочего органа

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (13) 61519О (6l) Дополнительное к авт. свид-ву— (51) М. Кл.

Е 21 В 7/08 (22) Заявлено 11.11.74 (21) 2075231/22-0 3 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано150778. Бюллетень № 26 (45) Дата опубликования описания 0906.78

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 622. 243. 27 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.П.Петренко и П.П.Петренко (71) Заявитель Ордена Трудового Красного Знамени институт дела им. A.À.Ñêî÷èíñêoão (54) АГРЕГАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ НАПРАВЛЕЧЧНХ СКВАЖИН СЛОЖЧ1- .Х

ТРАЕКТОРИЙ С ПРОГРАМ(иНЬ Ч УПРАВЛЕНИЕМ ДВИЖЕНИЕМ

РАБОЧЕГО ОРГАНА

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в горнорудной промышленности и туннельном строительстве.

Известно устройство для проведения направленных скважин сложных траекторий 11), включающее пневмобур, центрирующий фонарь, трубчатый невращающийся буровой став, механизмы подачи пневмобура, принудительного управления, автоматической стабилизации прямолинейного направления и механизм закругления траектории скважины.

Недостаток этого устройства — невозможность контроля траектории сква жины в пространстве.

Известно также устройство для проведения направленных скважин сложных траекторий (2$ содержащее пневмобур, трубчатый невращающийся буровой став, механизмы подачи пневмобура и принудительного управления, клапанный распределитель сжатого воздуха> координатную систему, регулировочйые потенциометры, измерительный и индикаторный блоки траектории скважины.

Однако это устройство не позволяет производить программное управление движейием рабочего органа.

С целью повышения точности прове- дения скважин и контроля расположения сложных траекторий в пространстве предлагаемый агрегат снабжен программным задающим блоком, состоящим иэ реэьбового вала, связанного посредством храповой муфты и шестерни с механизмом подачи пневмобура, направляющих и ползуна с закрепленными на нем скользящими контактами, которые взаимодействуют с регулировочнами потенциометрами.

На фиг. 1 показано предлагаемое буровое устройство, общий виду на фиг. 2 — клапанный распределитель сжатого воздуха; на фиг. 3 — программный задающий блок; на фиг. 4 электрическая схема блока автоматического регулирования1 на фиг. 5 координатная система траектории скважины; на фиг. 6: а — индикаторный блок траектории скважины, б — траектория пробуренной скважины.

Буровой агрегат состоит из пневмобура 1, механизмов 2 принудительного управления, клапанного распределителя 3 сжатого воздуха, координатной системы 4 траектории скважины, трубчатого невращающегося подающего става 5, фонарей 6, кабеля 7, 40

Э 615 механизма подачи 8, программного эацающего блока 9 (смЪфиг.3), блока 10 автоматического регулирования (сме фиг.4) и индикаторного блока 11 траектории -скважины -(ом.фиг.6а).

Механизм 2 принудительного управления состоит иэ ориентированных в 8 плоскостях падения и простирания пласта четыр зх отклонителей 12 (см. фиг.4), шарнирно соединенных со штоками-поршнями 13 силовых пиевмоци.линдров 14. 10

Клапанный распределитель 3 сжато-.

r0 воздуха выполнен из четырех клапанов, сОстоящих иэ цилиндров. 15 (см. фиг.2), внутри которых находятся сердечники 16 воэдухоподающие каналы )я

17, пружины 18 и управляющие клапанами электромагниты 19. Воздухоподающие каналы трубками 20 соединены с силовыми пневмоцилиндрами механизма принудительного управления. Корпус распределителя с помощью шарнира Гу" ка 21 соединен с буровым ставом 5 и уплотнен с ним уплотнителем 22.

На шарнире Гука установлены потенциометры 23-25. Обмотки электромагнитов и потенциометры соединены проводами

26 с кабелем 7 °

Нрограммный задающий блок 9 (см. фиг.3) выполнен иэ блока плоскости падения и блока плоскости простирания пласта, которые состоят из токоиэмерительных приборов 27 и 28 и ре гулировочных потенциометров 29 и 30, с помощью которых задается необходимое напряжение, и датчика длийы скважины. Датчик длины скважины состоит иэ резьбового вала 31, кинематически соединенного с помощью шестерни с зубчатой рейкой механизма подачи, и храповой муфты 32, исключающей вращение вала в обратную сторону при спуске шпинделя. На резьбовом валу установлена гайка-ползуH 33, которая при вращении вала передвигается цо направляющим 34. На гайке-ползуне закреплены скользящие контакты 35, 45 снимающие напряжение с программного задающего блока н по кабелю 36 подающие его на зажимы Е и D (см.фиг.4) электрического моста.

Блок 10 автоматического регулиро- Э) вания (см.фиг.4) состоит из электри= ческого моста 37, собранного из сопротивлений, и механизма 38 управления клапанным распределителем сжатого воздуха. На зажимы моста A и Б подается напряжение питания. В цепь

55 моста включен согласующий потенциометр 25, установленный на шарнире пневмобура, а на зажимы E u D подается напряжение с программного блока, моделирующее траекторию скважины. 60

Механизм управления клапанным распределителем выполнен из цилиндрического постоянного магнита 39, внутри которого расположен сердечник 40 с электромагнитной катушкой 41. Обмотб. 65

:ка катушки сердечника подключена к зажимам В и Г цепи управления моста, Сердечник может перемещаться вдоль своей оси при возбуждении катушки. электромагнита. На корпусе постоянного магнита закреплены контакты 42 цепи управления электромагнитами клапанного распределителя сжатого воздуха.

Координатная система 4 траектории скважины состоит из шарниров Гука

43 (см.фиг.5) с уплотнителями 44, установленными через равные интервалы на трубчатом невращающемся буровом отаве.5. На взаимно перпендикулярных осях шарниров, ориентированных в плоскостях падения и простирания пласта, установлены потенциометры 45 и 46. Корпусы потенциометров жестко закреплены на буровом ставе, а их подвижные контакты установлены на крестовинах шарнира Гука. Потенциометры проводами 47 соединены с кабелем 7.

Индикаторный блок 11 траектории скважины (см.фиг.6) выполнен из,блока 48 плоскости падения пласта и блока 49 плоскости простирания пласта, состоящйх иэ токоиэмерительных приборов 50 я 51, которые с помощью кабеля 7 соединены с потенциометрами

45 и 46 соответственно. Потенциометры настраиваются так, чтобы при пря.молинейном положении бурового става, токоизмерительные приборы показывали нулевые отметки.

Агрегат работает следующим образом.

C помощью регулировочных потенциаметров 29 и 30 программного задающего блока на токонзмерительные приборы 27 и 28 подается напряжение, моделирующее траекторию скважины на всю ее длину. Буровая машина ориентируется в основном направлении, и производится бурение скважины. Напряжение,, смоделированное на токоизмерительнйх приборах программного блока, снимается скользящими контактами 35 датчика ,длины скважины и передается на зажимы Е н 2 электрического моста. На зажимах В и Г вырабатывается напряжение рассогласования, которое поступает на катушку 41 механизма управления клапанным распределителем. В результате на катушке образуется электромагнитное поле, которое, взаимодействуя с магнитным полем постоянного магнита 39, перемещает сердечник 40 вдоль оси магнита, что вызывает замыкание нормально разомкнутых контактов 42 цепи управления электромагнитами 19 клапанного распределителя сжатого воздуха и срабатывание одного из клапанов распределителя, который пропускает сжатый воздух по трубке

20 в силовой пневмоцнлиндр 14 механизма принудительного управления, что приводит к выдвижению поршня-што615 ка 13 и отклонителя 12 и изменению направления движения пневмобура. В результате между осью головного участка бурового става и осью пневмобура образуется угол. согласования, а подвижный контакт согласующего потенциометра 25 пневмобура, включенного в цепь моста, передвигается по неподвижной части потенциометра и уменьшает величину сигнала рассогласования.

В момент, когда потенциометр согла-: сует электрический мост и в цепи управления на зажимах В и Г напряже Я ние рассогласования равно нулю, сердечник 40 механизма управления клапаиным распределителем возвращается в исходное положение, размыкаются контакты 42 цепи упРавления, эакры- д вается клапан распределителя сжатого воздуха, отклонитель 12 механизма принудительного управления возвращается в исходное положение, и пневмобур проводит Скважину в заданном направлении. Если задающее напряже инеем, равно нулю, то-потенциомет1

25 согласует электрический мост в том случае, когда между осью пневмобура и осью головного участка бурового става образуется прямая линия. В этом случае проводится прямолинейная траектория скважины.

Расположение траектории скважины в пространстве .контролируется с помощью координатной системы и индика- 3О торного блока траектории скважины.

При проведении скважины буровой став из-за шарниров 43 занимает положение

Р соответствующее траектории скважины.

Если траектория скважины криволиней- :Ю на, то буровой став составляет ломаную линию относительно шарниров, и потенциометры 45 и 46 координатной системы отклоняются от нулевого положения, а токоиэмерительные приборы 40

50 и 51 индикаторного блока показывают величины отклонений, соответст»

190 6 вующие углам отклонений участков бурового става относительно шарниров.

По показаниям токоизмерительных приборов индикаторного устройства контролируют расположение траектории скважины в плоскостях падения и прОстирания пласта. Например при данных показаниях токоиэмерительйых прибо- ров (см.фиг.ба) проекция траектории скважины в плоскости простирания пласта имеет вид, приведенный на фиг. бб.

Формула иэобретени я

Агрегат для проведения направлен. ных скважин сложных траекторий с програве ным управлением движением рабочего органа, содержащий пневмо« бур, трубчатый невращающийся буровой став, механизмы подачи пневмобура и принудительного управления, клапанный распределитель сжатого воздуха, координатную систему, регулировочные потенциометры, измерительный и индикаторный блоки траектории скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности проведения скважин и контроля расположения сложных траекторий в пространст ве, он снабжен программным задающим блоком, состоящим из реэьбового ва-, ла, связанного посредством храповой муфты и шестерни с механизмом подачи пневмобура, направляющих и ползуна с закрепленными на нем скользящими контактами, которые взаимодействуют с регулировочными потенциометрами. источники информации, принятые sv внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

9 451845, кл. E 21 С 9/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 484298, кл. Е 21 В 7/08, 1974.

615190

Составитель В.Петренко

Техред A.Áoãäàí Корректор С. Патрушева

Редактор Е.Яковчик

Заказ 3860/22 Тираж 734 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4