УСТРОЙСТВО ФИКСАЦИИ ЭНКОДЕРА К МЕРНОМУ РОЛИКУ, ВЫПОЛНЯЮЩЕГО ОПЕРАЦИИ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИННОМЕРНЫХ ТЕЛ

Полезная модель относится к средствам контроля технологического процесса эксплуатации и ремонта скважины и может быть использована для измерения длины колонны труб.
Известен способ определения длины колонны труб при спускоподъемных операциях в скважине по документу RU 2324812, опубл. 20.05.2008, из которого известно Изобретение относится к измерительной технике, применяемой в области бурения и эксплуатации скважин, и может быть использовано при измерении длины и скорости перемещения колонны труб при спускоподъемных операциях, в частности для определения скорости бурения и положения геофизического оборудования, доставляемого в интервал исследования колонной труб.
Для этого колонну труб, соединяемых между собой, спускают в скважину канатной лебедкой, снабженной измерителем веса на талевом блоке, определяют холостые пробеги талевого блока по показаниям измерителя веса. При этом перемещения колонны во времени и пространстве фиксируют видеокамерой по перемещению мишени, закрепленной на талевом блоке канатной лебедки, с возможностью одновременного обзора верхнего и нижнего положения мишени при перемещении колонны, мишень поочередно располагают в нижнем и верхнем положениях. Эти положения фиксируют видеокамерой, произведенное перемещение измеряют в единицах длины. Затем находят координаты положения центра мишени в нижнем и верхнем положениях, определяют числовой масштаб между размерами на экране и в реальности. Дальнейшее измерение перемещения колонны труб производят по измерению перемещения центра мишени талевого блока по экрану с учетом числового масштаба, после каждого перемещения суммируют линейные перемещения с учетом холостых пробегов, и по линейному перемещению мишени в единицу времени рассчитывают текущую скорость перемещения.
Известен способ определения длины колонны труб при спускоподъемных операциях в скважине по документу RU 271416, опубл. 12.02.2020. Изобретение относится к нефтегазовой отрасли и может быть использовано для точного измерения глубины погружения рабочего инструмента, закрепленного на первом элементе колонны длинномерных тел, в частности насосно-компрессорных труб (НКТ), спускаемых в нефтегазовую скважину при проведении в ней подземных ремонтных или профилактических работ. Техническим результатом является повышение точности измерения текущей глубины погружения рабочего инструмента и дополнительно измерение скорости и ускорения перемещения колонны труб при проведении спускоподъемных операций. Способ включает формирование с помощью блока видеоизмерения, расположенного на некотором расстоянии от НКТ и закрепленного на платформе таким образом, чтобы объект был в зоне визуального контроля, последовательной серии фотоизображений фрагментов движущегося объекта, выделения на них контрастных рельефных точек, определения величины перемещения этих точек через равные промежутки времени, снижения погрешности измерения путем усреднения перемещения по контролируемым точкам на интервале времени измерения, суммирования измеренных усредненных перемещений на интервале времени от начала перемещения объекта до его конечной остановки. В устройство для измерения технических параметров колонны труб, спускаемой в скважину, содержащее канатную лебедку, снабженную измерителем веса, на которой установлен талевый блок с элеватором для захвата и подъема труб, соединяемых в колонну, внешний ноутбук и радиочастотный канал, дополнительно введены блок видеоизмерения, внешний индикатор с пультом управления и внешний источник питания.
Недостатками данных технических решений является необходимость оборудования подъемника, осуществляющего спуск и подъем колонны труб дополнительным оборудованием в виде видеокамеры, фиксирующей перемещения органов подъемника или непосредственно колонны, что связано необходимостью организации постоянной прямой видимости  их для видеокамеры и поддержанию этих элементов в соответствующем состоянии для возможности определения положения и перемещения.
Известен способ определения длины колонны труб при спускоподъемных операциях в скважине по документу RU 2593609, опубл. 10.08.2016. Изобретение относится к средствам контроля технологического процесса эксплуатации и ремонта скважины и может быть использовано для измерения длины колонны труб, а также их идентификации при спускоподъемных операциях на скважине. Техническим результатом является сокращение времени на производство спускоподъемных операций за счет устранения ручного труда по замеру НКТ, получение и учет объективной информации о наработке подземного оборудования. Способ определения длины колонны насосно-компрессорных труб и их идентификации при спускоподъемных операциях включает установку на муфте каждой насосно-компрессорной трубы микроконтейнера, в котором герметично закрепляют посредством компаунда электронный маркер, выполненный в виде микрочипа с исходной информацией о длине НКТ и ее типоразмере. В процессе спуска или подъема колонны НКТ в память микрочипа дополнительно заносят запись даты и времени произведенных операций. Информацию с микрочипа считывают в процессе оборота НКТ сканером, установленным вместе с антенной на устье скважины, и передают ее на контроллер, где происходит формирование накопительной части: суммирование общей длины колонны НКТ и время ее наработки.
Недостатками данного технического решения является необходимость оснащения каждой отдельной насосно-компрессорной трубы микроконтейнером, содержащим чип, что приводит как к увеличению времени на производство спускоподъемных операций, так и к увеличению стоимости операций.
Наиболее близким аналогом является известный способ определения длины колонны труб при спускоподъемных операциях в скважине по документу RU 2324812, опубл. 20.05.2008. Изобретение относится к измерительной технике, применяемой в области бурения и эксплуатации скважин, и может быть использовано при измерении длины и скорости перемещения колонны труб при спускоподъемных операциях, в частности для определения скорости бурения и положения геофизического оборудования, доставляемого в интервал исследования колонной труб. Техническим результатом является ускорение процесса измерения длины и скорости перемещения колонны труб при проведении спускоподъемных операций. Для этого колонну труб, соединяемых между собой, спускают в скважину канатной лебедкой, снабженной измерителем веса на талевом блоке, определяют холостые пробеги талевого блока по показаниям измерителя веса.
У наиболее близкого к заявленному техническому решению основной недостаток - применение дополнительных роликов, для определения перемещения каната при спуске и подъеме, однако это связано со значительным изменением конструкции подъемника.
Техническая задача состоит в исключении недостатков известных аналогов.
Техническим результатом является повышение точности измерений длины колонны труб, спускаемых в скважину, за счет уменьшения погрешностей в начале измерений, предотвращения проскальзывания троса лебедки в процессе измерений длины рабочего инструмента.
Технический результат достигается устройством фиксации энкодера к мерному ролику, выполняющего операции измерения длинномерных тел для измерения длины колонны труб, спускаемых в скважину, содержащим канатную лебедку, на которой установлен талевый блок с элеватором для захвата и подъема труб, соединяемых в колонну, спайдер с клиновыми захватами, мачту с кронблоком, мерный ролик. Функцию мерного ролика выполняет рабочее колесо кронблока. На кронблоке установлен энкодер, включающий в себя два независимых канала импульсов, относительное положение которых позволяет определить направление перемещения при помощи контроллера.
Определение длины и скорости заключается в подсчете импульсов, выдаваемых энкодером при выполнении операций по спуску или подъёму, цена одного импульса определяется опытным путем контрольным перемещением колонны труб. Определение направления перемещения (спуск/подьем) осуществляется за счет конструкции энкодера, включающей в себя два независимых канала импульсов, относительное положение которых позволяет определить направление перемещения при помощи контроллера. Для повышения точности контроллер использует дополнительный сигнал со спайдера отключающий счет при механической фиксации колонны труб.
Сущность самого устройства поясняется на фигуре 1, на которой изображено размещение энкодера на кронблоке, шкив кронблока (3) оборудован приводным колесом (1), которое соединено со шкивом механически (винтами, сваркой или другим способом), предотвращающим проворот и перемещение колеса относительно шкива. Наружная поверхность колеса представляет собой цилиндрическую поверхность, на которую механически нанесены параллельные оси вращения насечки для предотвращения проскальзывания ролика относительно колеса, допустимо другое профилирование приводного колеса или ролика, например, нанесение зубьев или шлицов.  Допустимо в качестве рабочей поверхности колеса использовать непосредственно шкив кронблока при удовлетворении требований по предотвращению проскальзывания.
На раме кронблока размещен ролик энкодера (2), с механизмом, обеспечивающим его постоянный контакт, на фигуре 2 представлен пример внешнего вида такого устройства. Энкодер с роликом (2) размещен на рамке (1), обеспечивающей прижим энкодера с заданным усилием при помощи пружины (3).
Способ определения длины и скорости заключается в подсчете импульсов, выдаваемых энкодером при выполнении операций по спуску или подъёму, цена одного импульса определяется опытным путем контрольным перемещением колонны труб. Определение направления перемещения (спуск/подьем) осуществляется за счет конструкции энкодера, включающей в себя два независимых канала импульсов, относительное положение которых позволяет определить направление перемещения при помощи контроллера. Для повышения точности контроллер использует дополнительный сигнал со спайдера, отключающий счет при механической фиксации колонны труб.