Датчик оборотов вала буровой лебёдки

Датчик проходки (глубины)

 

В процессе бурения осевое давление на долото создаётся нижней частью колонны бурильных труб, находящейся в сжатом состоянии. Верхняя часть колонны бурильных труб с помощью спуско-подъёмного механизма поддерживается на весу, и следовательно растянута. По мере разбуривания породы и углубления ствола скважины длина сжатой части колонны бурильных труб уменьшается, что приводит к снятию нагрузки на долото. Таким образом, осевая нагрузка на долото регулируется, изменением скорости перемещения верхнего конца бурильной колонны, т.е. скорости подачи бурового инструмента. Работа датчиков проходки основана на преобразовании перемещений элементов спуско-подъёмного механизма в вертикальное перемещение нижнего конца бурильной колонны.

Разновидности датчиков

Для измерения проходки применяются, в основном, электромеханические датчики, преобразующие перемещение талевого блока в электрический сигнал. Так же существуют гидростатические датчики основанные на измерении величины и скорости перемещения верхнего конца бурильной колонны путём регистрации изменения гидростатического давления в специальном резервуаре

Датчик оборотов вала буровой лебёдки

Устройство и принцип действия

Датчик преобразует угол поворота буровой лебедки в импульсы, прямо пропорциональные перемещениям крюкоблока. Угол поворота буровой лебедки передается к датчику с помощью клиноременной передачи.

Рис.1.Местоположение датчика

Датчик устанавливается на станине буровой лебедки. Производится соединение шкива датчика с валом лебедки, тросиком, входящий в комплект датчика как изображено на рисунке.

 

 

Рис.2. Общий вид датчика

 

Технические характеристики:

Число импульсов за оборот, имп./об.	32
Направление вращения	0/1 ТТЛ
Напряжение питания, В	+5
Масса, кг	2,9
Габариты, мм	165х170х140

 

Производитель:

ОАО НПФ «Геофизика»

 

Датчик положения талевого блока ДОЛ-5 (НПП «Геосфера»)

Устройство и принцип действия

Датчик предназначен для измерения углового перемещения вала буровой лебедки и соответствующего ему перемещения талевого блока с целью определения следующих параметров:

· положения крюка над столом ротора;

· глубины скважины;

· положения инструмента или обсадных труб над забоем;

· скорости бурения и СПО.

Принцип действия датчика оборотов лебедки ДОЛ-5 основан на преобразовании угловых перемещений вала буровой лебедки в двухфазный электрический сигнал, пропорциональный числу оборотов, и зависящий от направления движения вала. Датчик ДОЛ-5 состоит из измерительного блока, установленного на монтажной станине, и комплекта шкивов с клиновыми ремнями. Внутри измерительного блока установлена плата с фотоэлектрическими преобразователями и диск со щелевыми вырезами, закрепленный на валу блок.

 

Местоположения датчика

Датчик положения талевого блока "ДОЛ-5" устанавливается на основании кожуха буровой лебедки со стороны входа пневматической линии привода тормозной системы и сообщается с валом лебедки клиновым ремнем, который имеет регулировку натяжения.

 

Рис.3. Общий вид датчика

 

Технические характеристики

Разрешающая способность датчика, имп. /оборот	35
Выход	"Открытый Коллектор" через 120 Ом
Тип выходного сигнала	две фазы
Напряжение питания, В	+9...+12
Потребляемый ток, мА, не более	35
Диапазон рабочих температур, °С	-40...+65
Класс пылевлагозащиты	IP65
Габаритные размеры (длина, ширина, высота), мм	270 x 120 x 290
Масса, кг, не более	5,5

 

Производитель:

ООО НПП «Геосфера»

 

Рис.4. Общий вид датчика

Технические характеристики

Вес, кг	1,5
Размер, см	31,8 x 28 x 11,4
Нагрузка на вал	Собственный вес
Максимальная скорость, об./мин.	2000
Температура, °C	-20.. +60
Разрешающая способность, см	1
Макс. Влажность, %	98

 

Производитель:

Weatherford

 

Датчик проходки (глубины).

 

Рис.5. Схема спуско-подъёмного механизма (изображена на рисунке) состоит из: буровой лебёдки (1), ходового конца талевого каната (2), шкивов кронблока (3), шкивов талевого блока (4), неподвижного конца талевого каната (5), верхнего конца бурильной колонны (6), нижнего конца бурильной колонны (7).

Принцип работы

В процессе бурения осевое давление на долото создаётся нижней частью колонны бурильных труб, находящейся в сжатом состоянии. Верхняя часть колонны бурильных труб с помощью спуско-подъёмного механизма поддерживается на весу, и следовательно растянута. По мере разбуривания породы и углубления ствола скважины длина сжатой части колонны бурильных труб уменьшается, что приводит к снятию нагрузки на долото. Таким образом, осевая нагрузка на долото регулируется, изменением скорости перемещения верхнего конца бурильной колонны, т.е. скорости подачи бурового инструмента.

Работа датчиков проходки основана на преобразовании перемещений элементов спуско-подъёмного механизма в вертикальное перемещение нижнего конца бурильной колонны.

Методы измерения глубины (проходки) принято разделять на 2 группы:

· Методы непосредственного измерения при установке первичного преобразователя на нижнем конце бурильной колонны;

· Методы косвенного измерения проходки по величине подачи бурового инструмента при установке первичного преобразователя на одном из элементов спуско-подъёмного механизма.

В связи со сложными условиями работы измерительной аппаратуры на забое и отсутствием надёжных каналов передачи информации, в основном, используются косвенные методы.

 

Рис.6. Схема последовательности преобразования вертикальных перемещений нижнего конца бурильной колонны в перемещение элементов спуско-подъемного механизма.

На рисунке изображена принципиальная схема преобразования вертикальных перемещений нижнего конца бурильной колонны в перемещение элементов спуско-подъёмного механизма. Цифрами отмечены места возможной установки датчиков в зависимости от выбора мерного элемента спускоподъёмной системы. Им соответствуют следующие косвенные методы измерения проходки:

（1） по величине перемещения верхнего конца бурильной колонны;

（2） по величине перемещения талевого каната;

（3） по углу поворота шкива кронблока;

（4） по углу поворота барабана лебёдки;

（5） по углу поворота дополнительного мерного барабана, связанного мерным тросом с талевым блоком;

Физические принципы

Как было сказано выше, измерение проходки основывается на измерении величины перемещения подвижных узлов буровой установки. В основе реализации датчиков проходки могут лежать следующие физические принципы:

• - измерение величины и скорости перемещения верхнего конца бурильной колонны путём регистрации изменения гидростатического давления в специальном резервуаре(4), связанном гибким шлангом(3) с другим резервуаром(1) закреплённым на вертлюге(2);

Рис.7. Схема гидростатического устройства для измерения величины и скорости перемещения верхнего конца бурильной колонны.

• - измерение вертикальных перемещений талевого блока путём преобразования их в электрический сигнал с помощью специальных электромеханических устройств;

Рис.8. Схема оптического датчика импульсов, используемый в качестве первичного преобразователя измерителя перемещения талевого.

В настоящее время, из-за удобства монтажа/демонтажа и надежности работы, повсеместно используются устройства (датчики) преобразования угла поворота вала лебедки в перемещений талевого блока.

 

Технические характеристики:

Параметр/Датчик	ДОВЛ-319-01	ДОВЛ-319-01	ДУП-СТ-02	ПШК	ДОЛ-3	ICS SR	DS
Производитель	ЗАО «ГЭЛС» («Геоэлектроника сервис»)		ООО НПФ «Стерх»	Weatherford (США)	ОАО НПФ "Геофизика"	ООО «Геотек-Прибор»	Shenkai (Китай)
Диапазон измерений положения талевого блока, м	от -50 до +50	от 50 до +50	-	-		- (от -800 до +800 об)	0 – 50
Дискретность измерения положения талевого блока, м, не более:	0,02-0,03	0,02-0,03	-	0,01	1/8 длинны окружности вала	-	-
Максимальная измеряемая скорость перемещения талевого блока:	10 м/с	10 м/с	3000 об/мин	2000 об/мин	-	1800 об/мин	1250 об/мин
Диапазон рабочих температур, °С	-40... +75	-40... +75	-45...+65	-20...+60	-45...+60	-	-40... +60
Количество импульсов на один оборот:	36	48	До 125	-	15	22	12
Габаритные размеры, мм:	400x90x70	84x113x45	170×25×25	-	-	-	-
Масса, кг:	0,5	1,0	0,15	-	-	-	-

 

Технические характеристики:

Параметр/Датчик	ОДИ-341-03	ДОЛ-5	ДОЛ-1	ДОВЛ	ПТБ	ДОЛ-6
Производитель	ЗАО «ГЭЛС»	ООО НПП «Геосфера»	ОАО НПФ «Геофизика»	СКБ «Ореол»	ЗАО АМТ	ООО «Союзнефтегазсервис» (СНГС)
Диапазон измерений положения талевого блока, м	от -50 до +50	-	-	-	-	-
Дискретность измерения положения талевого блока, м, не более:	0,02-0,03	-	-	-	-	0,005
Максимальная измеряемая скорость перемещения талевого блока:	10 м/с	-	-	-	3000 об/мин	-
Диапазон рабочих температур, °С	-40...+75	-40...+65	-	-	-40...+85	-50... +50
Количество импульсов на один оборот:	50	35	32	16	(5000 ppr)	48
Габаритные размеры, мм:	135x135x120	270 x 120 x 290	165х170х140	-		170х140х40
Масса, кг:	0,8	5,5	2,0	-	0,7	2,0

 

Технические характеристики:

Параметр/Датчик	ДОВЛ-319-03	ДОЛ	ДОЛ	DG	DWS-3001	DWS	DWS	DW
Производитель	ЗАО «ГЭЛС»	ТПГ	ЗАО НППГА «Луч»	Weatherford (США)	Lida LTD (Китай)	PetroServices (Германия)	GEOLOG (Италия)	Hohner (Канада)
Диапазон измерений положения талевого блока, м	от -50 до +50	0 – 50	-	-	-	-	-	-
Дискретность измерения положения талевого блока, м, не более:	0,02-0,03	0,01	0,01	0,01	0,03/0,01	0,01	-	-
Максимальная измеряемая скорость перемещения талевого блока:	10 м/с	1500 об/мин	2000 об/мин	2000 об/мин	-	4000 об/мин	12000 об/мин	3000 об/мин
Диапазон рабочих температур, °С	-40...+75	-50...+50	-40...+80	-20...+60	-	-20...+100		-20...+100
Количество импульсов на один оборот:	50	120	180	-	48/120	(2048 ppr)	10	-
Габаритные размеры, мм:	113x84x45	-	170х110х90	318х279х114	-	124x111x44	170х170х91	102x102x72
Масса, кг:	1,0	-	4,5	1,5	-	1,1	-	-

 

 

а)                                                               б)

 

Рис.13. Примеры датчиков оборотов: а) с клиноременной передачей (ОДИ-341-03 в СГТИ «Разрез-2» (ЗАО «ГЭЛС»)) и б) с прямой передачей (ДОЛ (в СГТИ «КАМА» (совместное производство ЗАО АМТ и ЗАО НППГА «Луч»)), установленных на валу лебедки буровой установки.

а)                                                               б)

                

Рис.14. Типовые кривые данных датчика оборотов лебедки при: а) бурении; б) спуск-продъемных операциях (СПО).

 

Рис.15. Принципиальная схема установки датчика положения крюка на подвижных судах/платформах.

 

Технические характеристики:

Параметр/Датчик	Hook Position Sensor	Rig Heave
Производитель	Lida LTD (Китай)	PetroServices (Германия)
Диапазон измерений положения талевого блока, м	0 – 40	0 – 10
Дискретность измерения положения крюка, м, не более:	-	0,01
Точность измерения положения крюка, м, не более:	-	±0,01
Количество импульсов на один оборот:	250	-

 

Рис.16. Датчик положения крюка со встроенным датчиком вертикальных перемещений (качки) (Heave sensor & Hook Position Sensor) (производство Lida LTD)

 

 

Датчик проходки (глубины)

 

В процессе бурения осевое давление на долото создаётся нижней частью колонны бурильных труб, находящейся в сжатом состоянии. Верхняя часть колонны бурильных труб с помощью спуско-подъёмного механизма поддерживается на весу, и следовательно растянута. По мере разбуривания породы и углубления ствола скважины длина сжатой части колонны бурильных труб уменьшается, что приводит к снятию нагрузки на долото. Таким образом, осевая нагрузка на долото регулируется, изменением скорости перемещения верхнего конца бурильной колонны, т.е. скорости подачи бурового инструмента. Работа датчиков проходки основана на преобразовании перемещений элементов спуско-подъёмного механизма в вертикальное перемещение нижнего конца бурильной колонны.

Разновидности датчиков

Для измерения проходки применяются, в основном, электромеханические датчики, преобразующие перемещение талевого блока в электрический сигнал. Так же существуют гидростатические датчики основанные на измерении величины и скорости перемещения верхнего конца бурильной колонны путём регистрации изменения гидростатического давления в специальном резервуаре

Датчик оборотов вала буровой лебёдки