Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

ДАТЧИКИ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ БУРЕНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

Васильев С. И., Лапушова Л. А.,

Тензометрический датчик растяжения конструкций крепления неподвижной ветви талевого каната

Датчик представляет из себя тензоизмеритель, прикрепленный через подшипники к элементам («рычаг») барабана «мертвого конца» (рис. 34, 35).

Под действием инструмента канат натягивается, барабан поворачивается и рычаг давит на датчик, закреплённый на опоре.

Рис. 34. Принцип действия датчика растяжения конструкций крепления неподвижной ветви талевого каната

Такая установка датчика обладает лучшими характеристика, нежели датчики, установленные непосредственно на канате, так как канат не деформируется, на показания датчика не влияет диаметр каната, уменьшается гистерезис и отсутствует погрешность, связанная с нелинейностью шкалы.

Однако в данном случае необходимо учитывать трение в подшипнике барабана, которое увеличивает порог чувствительности датчика к изменению натяжения каната. Также монтаж датчика достаточно сложен, из-за чего этот тип датчиков для измерения веса не получил широкого распространения.

Рис. 35. Пример установки датчика растяжения конструкций крепления (ICS SW-00 (ООО «Геотек-Прибор»), диапазон измерения силы натяжения, кН (тс) – 0-227 (22,7); пределы допускаемой основной приведенной погрешности (от верхнего диапазона измерений), % – ±0,2)

На рис. 36 приведены примеры выходных параметров датчиков веса при бурении и при авариях.

а б в

Рис. 36. Типовые кривые данных датчика веса при: а – бурении (с небольшими затяжками); б – бурении с последующим сломом квадрата;
в – прихвате инструмента (Затяжки и посадки)

Далее подробнее рассмотрим некоторые датчики.

Датчик веса на крюке ДНК-2 предназначен для измерения веса бурового инструмента и контроля нагрузки на долото при бурении скважин с вертикальным стволом, а также веса на крюке буровой установки при различных технологических операциях (рис. 37).

Принцип работы ДНК-2 основан на разложении усилия натяжения талевого каната в неподвижной его части на продольное и поперечное усилия. Поперечное усилие, передаваемое на первичный преобразователь силы, вызывает разбаланс моста первичного преобразователя. Нормирующий усилитель приводит величину этого разбаланса к стандартному диапазону величин.

Датчик веса ДНК-2 состоит из тензорезистивного первичного преобразователя силы, нормирующего усилителя и механизма натяжения каната, обеспечивающего регулировку угла его защемления. Регулирование величины угла преобразования усилия производится при помощи установки-снятия регулировочных пластин под опорными ложементами датчика. Все составные части датчика ДНК-2 выполнены из стали с антикоррозионным покрытием.

Датчик ДНК-2 устанавливается на неподвижной ветви талевого каната.

Датчик веса ДНК-2 отличается улучшенными точностными и температурными характеристиками (табл. 14). Особенности конструкции позволяют легко устанавливать датчик на талевом канате и снимать его.

Таблица 14

Технические характеристики датчика веса на крюке ДНК-2

Датчик веса на крюке и нагрузки на долото Weatherford. Вес на крюке и нагрузка на долото замеряются напрямую тензодатчиком (датчиком натяжения талевого каната). Тензодатчик (рис. 38) заранее откалиброван и не зависит от влияний температуры и влажности на гидравлическую систему и устанавливается на неподвижной ветви талевого каната, его характеристики указаны в табл. 15.

Рис. 38. Общий вид датчика Weatherford

Таблица 15

Технические характеристики датчика Weatherford