Датчики измерения веса бурового инструмента
Датчики предназначены 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.
Измерение веса бурового инструмента – одна из важнейших задач технологических исследований в процессе строительства скважины, с помощью которой определяются:
постановка долота на забой, начальное время бурения, момент соприкосновения долота и породы;
критические проявления пластовых флюидов;
осложнения в процессе бурения, проработки ствола скважины и СПО (образование прихватов инструмента);
аварии, связанные с деформациями инструмента (например, слом бурильной колонны)
и др.
Датчики измерения веса, получившее наибольшее распространение при геолого-технологических исследованиях, можно разделить на две группы:
Датчики натяжения неподвижной ветви талевого каната («мертвого конца»);
Датчики растяжения конструкций крепления неподвижной ветви талевого каната.
Датчики натяжения неподвижной ветви талевого каната (датчики натяжения)
Устройство. Датчики натяжения состоит из тензорезистивного первичного преобразователя силы, нормирующего усилителя и механизма натяжения каната, обеспечивающего регулировку угла его защемления.
Принцип работы. 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.
Устанавливаются на неподвижной ветви талевого каната.
Преимущества такой конструкции в ее мобильности, легкости монтажа, удовлетворяющей точности.
Недостатки тесно связаны с достоинствами датчика. Из-за того, что датчик является съемным и не имеет жесткой опоры, происходит увеличение гистерезиса. Также показания датчика вплотную зависят от диаметра, степени фиксации в промежутке датчика, деформации и степени натяжения каната.
Рис.1. Принцип действия датчика веса, монтируемого непосредственно на неподвижном конце талевого каната.
а) б) в)
г) д) е)
Рис.2. Датчики натяжения неподвижной ветви талевого каната: а) ДНТК (ЗАО НППГА «Луч»), б) ДНК-2 (ООО НПФ «Геосфера»), в) ДНК-311-06 (ЗАО «ГЭЛС»), г) TCE-100H (MD Totco (в СГТИ Totco, Weatherford, PetroServices)), д) PRF5000 (Metior S.L.R., в СГТИ Geolog), е) XLD 100k-45T (Lida LTD).
Технические характеристики датчика ДНК
Параметр/Датчик |
ДНТК |
ДНК-311-06 |
ICS SW-01 |
ДНК-2 |
ДАВ-20 |
ДНК |
ДВ |
ДСТ-Н |
ДН 130 |
TCE-100H |
PRF 5000 |
XLD 100k-45T |
Производитель |
ЗАО НППГА «Луч» |
ЗАО «ГЭЛС» |
ООО «Геотек-Прибор» |
ООО НПФ «Геосфера» |
ТПГ |
ОАО НПФ "Геофизика" |
СКБ «Ореол» |
ООО «Тензо-Измеритель» |
ООО НПП «Петролайн-А» |
MD Totco (США) |
Metior S.L.R. (Италия) |
Lida LTD (Китай) |
Диаметр талевого каната, мм |
20-50 |
25-39 |
- |
- |
- |
- |
- |
32 |
16-38 |
22-50 |
- |
- |
Диапазон измерения усилий, кН |
1-200 |
8-400 |
0-227 |
0-170 |
0-200 |
0-100 (200, 300) |
0-150 (250, 350, 400, 500) |
0-50 |
0-500 |
0-440 |
0-500 |
0-440 |
Основная приведенная погрешность, δ, %, не более |
± 0,025 |
± 2 |
± 0,2 |
± 0,01 |
± 1 |
±(0,4+0,04Х) |
± 1 |
± 0,5 |
± 3 |
± 0,2 |
± 0,01 |
- |
Дополнительная погрешность на каждые 10оС, δt, %, не более |
- |
± 0,5 |
- |
± 0,011 |
± 0,25 |
- |
- |
± 0,25 |
- |
± 0,01 |
± 0,005 |
- |
Масса, кг, не более |
5 |
13 |
- |
14 |
6 |
7 |
- |
6,5 |
4-14 |
7,7 |
- |
- |
Диапазон рабочих температур, оС |
-40 … +50 |
-50 … +50 |
- |
-40 … +70 |
-50 … +50 |
- |
- |
-30 … +50 |
-40 … +50 |
-40 … +82 |
-20 … +70 |
-30 … +60 |
Габаритные размеры, мм |
370х130х110 |
560х210х400 |
- |
360х140х330 |
280х175х102 |
300х200х115 |
- |
290х100х100 |
- |
457х114х254 |
- |
- |
Рис.3. Пример датчиков натяжения талевого каната, установленных на «мертвом конце».