專利名稱：方瓦式轉(zhuǎn)盤扭矩儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油、天然氣鉆井工程中對鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤扭矩的監(jiān)測技術(shù)，是一種方瓦式轉(zhuǎn)盤扭矩儀。
對轉(zhuǎn)盤扭矩的監(jiān)測可以分析鉆具在井下的工作受力狀況，判斷鉆頭磨損情況，對防止掉牙輪、卡鉆等鉆井工程事故的發(fā)生具有重要的意義。目前，國內(nèi)外用來測量轉(zhuǎn)盤扭矩的儀器主要有以下幾種如鏈條張力式扭矩儀，它通過測轉(zhuǎn)盤推動鏈條的張力來測轉(zhuǎn)盤扭矩，主要生產(chǎn)廠家有美國BAROT公司等，儀器只能反映扭矩的相對變化，“零點(diǎn)”隨鏈條松緊變化而易漂移。另有磁彈式轉(zhuǎn)盤扭矩儀，它利用磁彈性測扭應(yīng)變的辦法，通過測量鉆機(jī)毛頭軸上所發(fā)生的扭應(yīng)變來反映轉(zhuǎn)盤扭矩的變化量，它適用范圍窄，只用于3200型鉆機(jī)。還有底盤側(cè)面頂壓式轉(zhuǎn)盤扭矩儀，通過測量由于驅(qū)動鏈條對底盤拉力所產(chǎn)生的擠壓力來反映轉(zhuǎn)盤扭矩的變化，一般應(yīng)用流壓或電子應(yīng)變片式兩種測力傳感器，裝在鉆機(jī)底盤兩側(cè)，裝置較簡單，但固定安裝要加浮塊，卸頂絲，比較麻煩，該產(chǎn)品主要生產(chǎn)廠家有美國的TOTCO公司和MATRN-DACOR公司。
本發(fā)明為克服上述轉(zhuǎn)盤扭矩儀的不足之處，設(shè)計(jì)一種具有安裝方便、適用性廣、測量直接、準(zhǔn)確的方瓦式轉(zhuǎn)盤扭矩儀。
本發(fā)明主要由測力傳感器3(一次表)和顯示記錄儀器12(二次表)組成，測力傳感器3安裝在鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤方瓦2側(cè)面承力部位，測力傳感器3與無線信號發(fā)射器6相連，接收器11與顯示記錄儀器12相連，其信號通過無線電收、發(fā)器傳遞。
測力傳感器3截面為開槽的梯型，其上固定有電子應(yīng)變片34。
本發(fā)明


如下圖1為方瓦式轉(zhuǎn)盤扭矩儀原理圖;
圖2為方瓦測力總成圖;
圖3為測力傳感器結(jié)構(gòu)圖;
圖4為方瓦式轉(zhuǎn)盤扭矩儀安裝實(shí)施例示意圖;
圖5為方瓦式轉(zhuǎn)盤扭矩儀無線電收、發(fā)器，控制線路框圖。
本發(fā)明安裝方便，只需更換一片方瓦，無需中止鉆進(jìn)操作，適用性廣，可用于一切轉(zhuǎn)盤驅(qū)動式鉆機(jī)，并且測量直接準(zhǔn)確。
本發(fā)明其測量原理如圖1所示，扭矩可由下面公式標(biāo)出
M＝4LF(1)式中M為轉(zhuǎn)盤扭矩單位KN-M;
L為受力點(diǎn)到力平面中心軸線的距離，單位M;
F為一個(gè)受力點(diǎn)上所承受的壓力，單位KN。
測力傳感器3和轉(zhuǎn)盤方瓦2組成一個(gè)轉(zhuǎn)盤方瓦測力總成。轉(zhuǎn)盤1旋轉(zhuǎn)時(shí)驅(qū)動轉(zhuǎn)盤方瓦2，轉(zhuǎn)盤方瓦2再驅(qū)動補(bǔ)芯4，通過補(bǔ)芯4驅(qū)動方鉆桿5進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)。用測力傳感器3測受到的驅(qū)動力F，由公式(1)就可求出轉(zhuǎn)盤扭矩的量值。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明方瓦式轉(zhuǎn)盤扭矩儀主要由測力傳感器3(一次表)和顯示記錄儀器12(二次表)組成，測力傳感器3安裝鑲嵌于鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤方瓦2側(cè)面承力部位，轉(zhuǎn)盤方瓦2上還有給測力傳感器3和無線信號發(fā)射器6供電的干電池組組件7。測力傳感器3與無線信號發(fā)射器6相連，接收器11與顯示記錄儀器12相連，其信號通過無線電收、發(fā)器傳遞。測力傳感器3截面為開槽的梯型，其上固定有應(yīng)變片橋34(兩片)，分貼在測力傳感器3的孔腔的兩側(cè)。四個(gè)固定孔35用來固定異型測力傳感器3。
轉(zhuǎn)盤1旋轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動轉(zhuǎn)盤方瓦2，轉(zhuǎn)盤方瓦2又通過補(bǔ)芯4帶動方鉆桿5進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)。鑲嵌在轉(zhuǎn)盤方瓦2上的測力傳感器3將轉(zhuǎn)盤1的扭矩力變?yōu)殡娦盘杺鹘o無線信號發(fā)射器6，將信號以無線電波形式由天線16(一節(jié)90cm長導(dǎo)線)向外發(fā)射。當(dāng)固定在井架支柱10上的接收器11接收到信號后變?yōu)?-20mADL的電流信號送到顯示記錄儀器12然后再分送到鉆臺指針表13和報(bào)井喇叭14供操作人員使用。
本發(fā)明中的無線信號發(fā)射器6、接收器11可使用普通小型調(diào)頻收、發(fā)報(bào)機(jī)。也可按圖5提供的有微處理器的方案制作。發(fā)射器6的加法電路21將經(jīng)過運(yùn)算的信號送入放大器20(可采用LM224等器件)后再送入V/F轉(zhuǎn)換電路19(可采用CD4013器件)轉(zhuǎn)換為8～18KHZ的頻率信號，再送入調(diào)頻發(fā)射電路18調(diào)制后經(jīng)濾波電路17由天線16發(fā)射。接收器11(天線15)將信號接收并送入調(diào)頻收音電路22，再送入F/V轉(zhuǎn)換器23(采用453J器件)轉(zhuǎn)換為mV信號后送入放大器24(采用CA3140)放大后送入V/I轉(zhuǎn)換電路25(采用LM314)變?yōu)?～20mADL電流信號送往STDCPU板26，再分送數(shù)字顯示27、打印機(jī)28、D/A轉(zhuǎn)換板30，D/A轉(zhuǎn)換后送入記錄儀31、指針顯示表32和報(bào)井喇叭33。鍵盤29用來輸入數(shù)據(jù)和啟動用戶程序。
權(quán)利要求
1.一種鉆機(jī)用的方瓦式轉(zhuǎn)盤扭矩儀，主要由測力傳感器3(一次表)和顯示記錄儀器12(二次表)組成，其特征在于測力傳感器3安裝在鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤方瓦2側(cè)面承力部位；測力傳感器3與無線信號發(fā)射器6相連，接收器15與顯示記錄儀器12相連，其信號通過無線電收、發(fā)器傳遞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方瓦式轉(zhuǎn)盤扭矩儀，其特征在于測力傳感器3截面為開槽的梯型，其上固定有電子應(yīng)變片34。
全文摘要
本發(fā)明涉及石油、天然氣鉆井工程中對鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤扭矩的監(jiān)測技術(shù)，是一種方瓦式轉(zhuǎn)盤扭矩儀。它主要由測力傳感器3(一次表)和顯示記錄儀器12(二次表)組成，測力傳感器3安裝在鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤方瓦2側(cè)面承力部位，測力傳感器3與無線信號發(fā)射器6相連，接收器11與顯示記錄儀器12相連，其信號通過無線電收、發(fā)器傳遞、測力傳感器3截面為開槽的梯形，其上固定有電子應(yīng)變片34。本發(fā)明安裝方便，只需更換一片方瓦，無需中止鉆進(jìn)操作，適用性廣，可用于一切轉(zhuǎn)盤驅(qū)動式鉆機(jī)，并且測量直接、準(zhǔn)確。
文檔編號G01M5/00GK1067964SQ9210557
公開日1993年1月13日 申請日期1992年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月16日
發(fā)明者郝衛(wèi)東, 楊秀鳳, 李莘 申請人:中原石油勘探局鉆井工藝研究院