SU1134693A1 - Устройство дл спуска и подъема колонны труб - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПУСКА И ПОДЪЕМА КОЛОННЫ ТРУБ, содержащее спуско-подъемный механизм с бесконтактными выключател ми, талевый блок с элеватором, клиновой захват, ключ, центратор , сигнализатор замков колонны труб, блок отключени  спуско-подъемного механизма и крмандоаппарат, отличающеес  тем, что, с целью повышени  степени механизации спуско-подъемных операций при ремонте и. бурении скважин, сигнализатор замков колонны труб и блок отключени  спуско-подъемного механизма выполнены в виде двух индуктивных дифференциальных датчиков, кварцевого генератора, делител  частоты, трех формирователей импульсов, двух усилителей, двух усилителей-ограничителей , двух схем И и двух триггеров, причем выход кварцевого генератора через делитель частоты и соответствующие усилители подключен к входным обмоткам индуктивных дифференциальных датчиков, а их выходные обмотки через соответствующие усилитель-ограничитель, формирователь импульсов и схему И подключены к одному входу соответствующего триггера, другой вход которого соединен с выходом делител  частоты, а выходы триггеров подключены к командоаппарату, при этом другой вход каждой схемы И через соответствующий формирователь импульсов соединен с выходом кварцевого генератора.

Description

Изобретение относитс  к оборудованию дл  бурени  и ремонта нефт ных скважин, в частности к средствам автоматизации спуско-подъемных операций. Известно устройство дл  останова колонны бурильных труб при подъеме 1. Известно также устройство дл  спуска и подъема колонны труб, содержащее спускоподъемный механизм с бесконтактными выключател ми , талевой блок с элеватором, клиновой захват, ключ, центратор, сигна лизатор замков колонны труб, блок отключени  спуско-подъемного механизма и командоаппарат 2. Недостатком данного устройства  вл етс  мала  степень механизации, обусловленна  низкой надежностью механизма отключени  лебедки при подъеме незагруженного элеватора, а также сигнализатора замков бурильной колонны вследствие наличи  подвижных элементов конструкции и гидроцилиндра . Кроме того, необходима перестройка сигнализатора замков колонны труб при смене диаметра труб колонны. Цель изобретени  - повышение степени механизации спуско-подъемных операций при бурении и ремонте нефт ных и газовых скважин. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  спуска и подъема колонны труб сигнализатор замков колонны труб и блок отключени  спуско-подъемного механизма выполнены в виде двух индуктивных дифференциальных датчиков, кварцевого генератора , делител  частоты, трех формирователей импульсов, двух усилителей, двух усилителей-ограничителей , двух схем И и двух триггеров, причем выход кварцевого генератора через делитель частоты и соответствующий усилитель подключен ко входным обмоткам индуктивных дифференциальных датчиков, а их выходные обмотки через соответствующие усилитель-ограничитель, формирователь импульсов и схему И подключены к одному входу соответствующего триггера, другой вход которого соединен с выходом делител  частоты, а выходы триггеров подключены к командоаппарату, при этом другой вход каждой схемы И через соответствующий формирователь импульсов соединен с выходом кварцевого генератора. На фиг. 1 показана схема .предлагаемого устройства дл  спуска и подъема колонны труб; на фиг. 2 - электрическа  функциональна  схема сигнализатора замков колонны и устройства отключени  спускоподъемного механизма; на фиг. 3 - устройство датчика сигнализатора замков колонны; на фиг. 4 - датчик устройства отключени  спуско-подъемного механизма; на фиг. 5 - эпюры напр жений, по сн ющие работу электрической схемы. Устройство дл  спуска и подъема колонны труб (фиг. 1) содержит лебедку.1, св занную с талевым блоком 2 и элеватором 3, который в свою очередь соединен с центратором 4, установленные на устье скважины трубный ключ 5 и клиновой захват 6. На элеваторе 3 смонтирован датчик 7 устройства отключени  спуско-подъемного механизма , а на ключе 5 - датчик 8 сигнализатора замков колонны. Схема сигнализатора замков колонны и устройства отключени  спуско-подъемного механизма (фиг. 2) содержит кварцевый генератор 9, св занный с формирователем 10 коротких импульсов и делителем 11 частоты , к выходу делител  частоты подключены идентичные усилители 12 и 13, выход усилител  12 подключен последовательно к датчику 8 сигнализатора замков колонны, усилителю-ограничителю 14, формирователю 15 коротких импульсов, первому входу схемы И 16 и С-входу Д-триггера 17, а выход усилител  13 подключен последовательно к датчику 7 устройства отключени  спуско-подъемного механизма, усилителю-ограничителю 18, формирователю 19 коротких импульсов , первому входу схемы И 20 и С-входу Д-триггера 21; выход формировател  10 коротких импульсов подключен ко вторым входам схем И 16 и 20; выход делител  11 частоты подключен к Д-входам Д-триггеров 17 и 21, выходы Д-триггеров 17 и 21 подключены к командоаппарату 22. Датчик 8 сигнализатора замков колонны (фиг. 3) состоит из обмоток 23 и 24 возбуждени , соединенных последовательно и подключенных к выходу усилител  12, и выходных обмоток 25 и 26, соединенных последовательно. Обмотки 23, 25 и 24, 26 расположены попарно на Т-образных каркасах 27 и 28. Датчик блока отключени  спуско-подъемного механизма (фиг. 4) состоит из обмотки 29 возбуждени  и двух выходных обмоток 30 и 31, включенных встреч но-последовательно и расположенных на цилиндрическом каркасе 32. К устройству относитс  также колонна труб 33 с замками 34. Эпюры напр жений в контрольных точках электрической функциональной схемы (фиг. 5); а - форма напр жени  на выходе кварцевого генератора 9; б - форма напр жени  на выходе формировател  10 коротких импульсов; в - форма напр жени  на выходе делител  11 частоты; г - форма напр жени  на выходе усилителей-ограничителей 14 и 18; д - форма напр жени  на выходе формирователей 15 и 19 коротких импульсов; е - форма напр жени  на выходе схем И 16 и 20; ж - форма напр жени  на выходе Д-триггеров 17 и 21.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состо нии в рабочих зонах датчиков сигнализатора замков колонны и устройства отключени  спуско-подъемного механизма колонны труб нет. Импульсы высокой частоты (а) с кварцевого генератора

9поступают параллельно на формирователь

10коротких импульсов и делитель 11 частоты . Низкочастотные импульсы (в) с делител  11 частоты поступают параллельно

на Д-входы Д-триггеров 17 и 21 и на усилители 12 и 13, с усилителей 12 и 13 сигнал поступает на обмотки 23 и 24 возбуждени  датчика 8 сигнализатора замков колонны и обмотку 29 возбуждени  датчика 7 устройства отключени  спуско-подъемного механизма. В исходном состо нии св зь между обмоткой 23 возбуждени  и параллельно ей расположенными противоположными сторонами обмотки 25 посто нна и в противоположных сторонах обмотки 25 навод тс  противофазные токи, равные по амплитуде, и напр жение на выходных зажимах обмотки 25 отсутствует; аналогично и дл  обмоток 24 и 26. В датчике 7 блока отключени  спуско-подъемного механизма в выходных обмотках 30 и 31, включенных встречно, навод тс  противофазные токи, равные по амплитуде, и на выходе датчика 7 сигнал также отсутствует. На первых входах схем И 16 и 20 при этом имеетс  потенциал логический «О, и импульсы (б) с формировател  10 коротких импульсов не проход т на входы С Д-триггеров 17 и 21, установленных в «О, и триггера не измен ют своего состо ни . Командоаппарат не работает.

В операции «Спуск колонны завод т очередное звено колонны труб 33 с замком 34 в центратор 4; элеватор 3 с закрепленным на нем датчиком 7 устройства отключени  спуско-подъемного механизма опускат етс  на верхний замок колонны, при этом в рабочую зону датчика попадает замок 34 колонны 33 и индуктивна  св зь между обмоткой 29 возбуждени  датчика 7 с обмоткой 30 увеличиваетс , а с обмоткой 31 остаетс  такой же, как в исходном состо нии . В результате этого баланс амплитуды и фазы нарушаетс  и на выхода датчика 7 по вл етс  напр жение, измен ющеес  по амплитуде и фазе по мере перемещени  замка в датчике. Это напр жение преобразуетс  усилителем-ограничителем

18в однопол рные пр моугольные импульсы (г), и которых затем формирователем

19формируютс  короткие стробирующие импульсы (д), поступающие на первый вход схемы И 20. При совпадении стробирующих импульсов с импульсами (б), поступающими с формировател  10, схема И 20 формирует синхроимпульсы (е), поступающие на вход С Д-триггера 21. Пока синхроимпульсы (е), измен ющие свою фазу дискретно

относительно фазы напр жени  возбуждени  (в) датчика 7 по мере изменени  фазы выходного напр жени  датчика, совпадают по фазе с нулевым значением напр жени  возбуждени  (в) датчика, Д-триггер 21 находитс  в состо нии логический «О на выходе (ж), когда же по мере перемещени  замка 34 в рабочей зоне датчика 7 синхроимпульсы (е) совпадут по фазе с единичным значением напр жени  возбуждени  (в) датчика 7, Д-триггер примет состо ние логической «1 на выходе (ж). По мере продвижени  замка 34 в рабочей зоне датчика 7 начинает увеличиватьс  св зь обмотки возбуждени  29 с выходной обмоткой 31 и уменьшатьс  с обмоткой 30, при этом фаза выходного напр жени  датчика 7 начинает измен тьс  в сторону уменьшени  фазового сдвига относительно исходного состо ни  и при совпадении фазы синхроимпульса (е) с нулевым значением напр жени  возбуждени  (в) датчика 7 Д-триггер 21 переходит в состо ние логический «О на выходе (ж). При этом командоаппарат выдает последовательно команды на закрытие элеватора, сн тие с клинового захвата и на спуск звена колонны труб 33. Описанный процесс повтор етс  до тех пор, пока вс  колонна не будет опущена.

В операции «Подъем колонны работают как устройство отключени  спуско-подъемного механизма, так и сигнализатор замков колонны. При этом блок отключени  спускоподъемного механизма работает аналогично работе в олерании «Спуск колонны, но Командоаппарат ныдает последовательно команды на закрытие и подъем элеватора.

Сигнализатор замков колонны работает следующим образом.

На датчик 8 сигнализатора замков колонны напр жение возбуждени  (в) подаетс  аналогично подаче напр жени  возбуждени  на датчик 7 устройства отключени  спуско-подъемного механизма с выхода делител  П частоты через усилитель 12. При подъеме колонны труб 33 с замками 34 она перемещаетс  в рабочей зоне датчика 8. Когда в рабочей зоне датчика 8 находитс  участок колонны без замка в противоположных сторонах обмотки 25, расположенных параллельно обмотке 23 в перпендикул рной ей плоскости, навод тс  противофазные напр жени  равной амплитуды, которые взаимно уничтожаютс  и на выходных зажимах обмотки 25 напр жение отсутствует. Электрическа  цепь сигнализатора замков колонны, состо ща  из усилител -ограничител  14, формировател  15 коротких импульсов, схемы И 16 и Д-триггера 17, работает аналогично работе сигнализатора замков колонны в исходном состо нии. На выходе Д-триггера 17 имеетс  логический «О и Командоаппарат 22 не работает. При входе в рабочую зону датчика 8 замка 34 индуктивна  св зь между обмоткой 23 и выходной обмоткой 25 измен етс , равновесие фаз и амплитуд в противоположных сторонах обмотки 25 нарушаетс  и на ее выходных зажимах по вл етс  напр жение, измен ющеес  по амплитуде и фазе по мере перемещени  замка 34 в рабочей зоне датчика 8. Втора  половина датчика, состо ща  из обмоток 24 и 26, работает аналогично и введена дл  повышени  точности срабатывани  при возможном поперечном раскачивании колонны. Электрическа  часть схемы сигнализатора замков колонны, состо ща  из усилител ограничител  14, формировател  15 коротких импульсов, схемы И 16 и Д-триггера 17, работает аналогично работе блока отключени  спуско-подъемного механизма в операци х «Спуск колонны и «Подъем колонны при введении в его датчик 7 замка колонны. При выходе замка 34 колонны труб 33 из рабочей зоны датчика 8 командоаппарат 22 выдает команды на прекращение подъема, отворачивание и отвод звена колонны труб. Процесс повтор етс  до полного извлечени  колонны.

fe

3

Фиг.Ц

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПУСКА И ПОДЪЕМА КОЛОННЫ ТРУБ, содержащее спуско-подъемный механизм с бесконтактными выключателями, талевый блок с элеватором, клиновой захват, ключ, центратор, сигнализатор замков колонны труб, блок отключения спуско-подъемного механизма и командоаппарат, отличающееся тем, что, с целью повышения степени меха- низации спуско-подъемных операций при ремонте и бурении скважин, сигнализатор замков колонны труб и блок отключения спуско-подъемного механизма выполнены в виде двух индуктивных дифференциальных датчиков, кварцевого генератора, делителя частоты, трех формирователей импульсов, двух усилителей, двух усилителей-ограничителей, двух схем И и двух триггеров, причем выход кварцевого генератора через делитель частоты и соответствующие усилители подключен к входным обмоткам индуктивных дифференциальных датчиков, а их выходные обмотки через соответствующие усилитель-ограничитель, формирователь импульсов и схему И подключены к одному входу соответствующего триггера, другой вход которого соединен с выходом делителя частоты, а выходы триггеров подключены к командоаппарату, при этом другой вход каждой схемы И через соответствующий формирователь импульсов соединен с выходом кварцевого генератора.