СИГНАЛИЗАТОР КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА НА ВАЛУ ПРИВОДА БУРОВОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использована для предотвращения аварийных ситуаций при достижении значения крутящего момента на валу привода буровой установки больше критического.
В процессе бурения на буровой инструмент и бурильную колонну действует целый ряд факторов, способных привести к прихвату, или заклиниванию инструмента, что сопровождается стремительным ростом крутящего момента, закручиванию колонны в спираль, и при достижении критического значения крутящего момента возможен скол колонны бурильных труб.
Из предшествующего уровня техники известен сигнализатор крутящего момента на валу асинхронного электродвигателя (№1290108, МПК G01L 3/10, дата публикации 15.02.1987), содержащий электромагнитное реле и трансформатор тока, включающий в себя первичную обмотку, выполненную с возможностью подключения к одной из фаз питания электродвигателя, и вторичную обмотку, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены подстроенный резистор, две лампы накаливания и оптически связанный с ними фоторезистор, а трансформатор тока снабжен второй вторичной обмоткой, концы которой подсоединены к одноименным выводам подстроенного резистора, движок которого через последовательную цепь, состоящую из фоторезистора, обмотки электромагнитного реле и одной лампы накаливания, подключен к одному из концов второй вторичной обмотки трансформатора тока, первая вторичная обмотка которого подключена к другой лампе накаливания.
Недостатками устройства являются низкая временная стабильность параметров оптрона, большой их разброс и в связи с этим сложности в настройке срабатывания регенеративной цепи оптрона.
Наиболее близким по технической сущности предлагаемой полезной модели является сигнализатор крутящего момента на валу асинхронного электродвигателя (№1500876 МПК G01L 3/10, дата публикации 15.08.1989), по авторскому свидетельству №1290108, отличающийся тем, что, с целью повышения точности срабатывания, в него введены два оптрона и трансформатор напряжения, первичная обмотка которого включена в сеть питания электродвигателя, а вторичная обмотка подключена к лампам накаливания оптронов, фоторезисторы которых, включены параллельно лампам накаливания, связанным с подстроенным резистором.
Недостатками устройства являются значительная нестабильность параметров оптронов во времени, их разброс, а так же ограниченность применения только с электроприводом переменного тока.
Задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение возможности реализации экономически выгодного устройства, способствующего эффективному определению критических значений параметров бурения и позволяющего оперативно устранить аварийную ситуацию на скважине.
Поставленная задача достигается за счет того, что устройство, включающее в себя, связанную с колонной бурильных труб, систему привода, также содержит датчик мощности двигателя привода, линию связи с устройством сигнализации, компаратор и регулируемый источник опорного напряжения, используя которые производится сравнение напряжения датчика мощности двигателя и опорного напряжения.
На фигуре представлена структурная схема сигнализатора крутящего момента на валу привода буровой установки, включающего в себя, соединенный с колонной бурильных труб (1), привод (2), датчик мощности двигателя привода (3), линию связи (4), компаратор (5), регулируемый источник опорного напряжения (6), выходное устройство (7).
Устройство работает следующим образом.
Бурильная колонна 1 вращается с помощью привода 2, при этом мощность, развиваемая двигателем привода, фиксируется датчиком мощности 3 и ее значение передается по линии связи 4 на первый вход компаратора 5, на второй вход которого подается напряжение от опорного источника 6, а выход компаратора подключен к выходному устройству 7. В случае возникновения аварийной ситуации на бурильной колонне 1 при ее работе, например при прихвате бурового инструмента, мощность двигателя привода 2 возрастает, что фиксируется датчиком мощности 3 и передается по линии связи 4 на первый вход компаратора 5, на второй вход которого подается опорное напряжение от источника 6. Увеличение мощности двигателя приводит к увеличению напряжения на первом входе компаратора, чем нарушается равенство напряжений
Д
ОП
U=U,
Д
где U - напряжение датчика мощности;
ОП
U - напряжение опорного источника.
Нарушение равенства, в свою очередь, приводит к срабатыванию компаратора 5, выходной сигнал которого подается на выходное устройство 7.