CN2125698U - 钻时自动记录仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种钻时记录仪。由传递钻机 滚筒的运动矢量的光电编码传感器、游车悬重传感器 和数据输入键盘、信号转换电路、微处理机，结果显示 部分所构成，微处理机将来自光电编码传感器的经转 换电路转换为脉冲信号、方向识别信号和来自游车的 悬重信号这三种信号的不同的组合状态，自动排除起 钻、下钻、提钻、空钻等操作时的这些非钻进时间和非 真实进尺，而只记录输出有效的进尺和真实的钻时。 结构简单、安装使用方便，通用性强，适用于各种滚筒 牵引的钻机。

Description

本实用新型涉及的是一种钻井作业中的测试设备，特别涉及的是一种测量钻井时间或钻进速度的钻时记录仪。

准确记录每米进尺的钻进时间，即钻时记录，是了解掌握所钻井段状况、保证安全钻进的重要手段之一。现有的钻时记录大都采用在方钻杆上标出每米示线、每钻完一米记录其钻进时间的人工划线记录方法。这种方法操作繁锁、劳动强度大，同时，由于在钻进过程中不可避免地时有提钻、空钻等操作，靠人工手段难以将这些非真正钻进的时间区别并排除出来，导致其所记录的钻时精确度不高，可靠性不足。近年来出现了一些可测量钻时的仪器，如中国专利CN1032380A公开的″钻井地质多参数自动记录仪″，由安装在天车上与天车轮相连接的井深轮、自整角机、电磁离合器、定时电路、含有棘轮齿轮、差速齿轮的齿轮变速箱、含有蜗轮、锅杆、蜗轮刻度盘、机械计数器的蜗杆传动显示机构以及两套分别累计记录全井纯钻进时间和非钻进时间的由微动开关、仪表电机、电磁计数器和印刷数字表构成的钻进时间累计记录装置等组成，工作时由各个自成一套的传感传动记录***分别记录显示其钻进井深、起下钻井深、纯钻进累计时间、非钻进累计时间等参数，其结构复杂，尤其是变速、传动部分，零件多、要求高；采用机械传动转换方式来将天车轮的转动圈数转换成井深值、并以蜗轮刻度盘和机械计数器的形式显示，其传递误差大，所示值可靠性不高；所记录的累计纯钻进时间不能直观反映各井段的钻时情况，无助于分析了解各井段地层结构的分布情况和即时掌握井下状态而采取相应的钻进措施。同时，井深轮的安装位置必须根据天车轮的弧长、天车轮的半径和井深轮的周长这几个参数来决定，通用性差，且在天车上安装也极不方便。

本实用新型的目的是提供一种结构简单，井深值传递精度高，不受钻进操作影响而连续自动记录其钻时的钻时自动记录仪。

实现本实用新型的目的的钻时自动记录仪由数据输入键盘。传递钻机滚筒运动矢量的光电编码传感器、游车悬重传感器、信号处理部分和结果显示部分组成，信号处理部分由信号转换电路和微处理机构成，传递钻机滚筒运动矢量的光电编码传感器的信号接收端通过一传动装置与钻机滚筒轴相接、其信号输出端与信号处理部分的信号转换电路相接，数据输入键盘和与滚筒上的钢索固定端相接的游车悬重传感器的信号输出端直接与信号处理部分的微处理机相接。工作时通过输入键盘将钻机的滚筒直径、钢索直径、钢索绕游车滑轮股数、缠绕在滚筒上的钢索的每层圈数，开始记录钻时的井深值以及滚筒绕钢索的起始圈数直接输入给微处理机，来自光电编码传感器的反映游车上、下移动时的位移量的钢索圈数的变化，即滚筒的转动圈数和转动方向的脉冲信号经信号转换电路处理转换成能为微处理机识别和处理的电信号输给微处理机，微处理机将该电信号换算成游车的上、下移动的位移量并结合来自悬重传感器的信号状态，分别进行存贮、比较处理，将空钻、提钻、起、下钻以及起钻过程中的空游车的下行位移、下钻过程中的空游车的上行位移等这些非真实钻进操作作业中的游车的位移量和所耗时间加以排除，而只在实际钻进的同时记录和输出有效的钻进时间和累计进尺，并通过结果显示部分显示出来。

本实用新型结构简单、体积小、成本低、使用方便、不受钻进操作作业的影响而自动记录有效的进尺和钻进时间，且精度高、可靠性好，安装方便、通用性强。即可装备于各种滚筒牵引的钻机，也可仅在钻达欲测钻时井段时临时安装使用。

下面结合实施例和附图对本实用新型做进一步详细说明。

图1为本实用新型的结构示意图

图2为信号转换电路的组成示意图

如图1所示，在本实施例中，连接在钻机滚筒1与光电编码传感器2之间的传动装置3为一个连接在滚筒轴4上的齿轮传动结构，悬重传感器5为一压力传感器，旁接在指重表的悬重传感油路上，数据输入键盘8采用四位数据和二位地址的拨盘开关，信号处理部分的微处理机9可选用8031单片机，信号转换电路6可由如图3所示的由与门Y1、Y2、Y3、触发器D、以及鉴相器10所组成，结果显示部分11可采用与8031单片机匹配的四色绘图打印机；游车悬重传感器5的输出端和数据输入键盘8直接接入8031单片机的P1口和P0口；光电编码传感器的信号分A、B两相分别接入信号转换电路的与门Y1、Y2，由触发器D和与门Y3输出，接入8031单片机的P1口和P3口。工作时将滚筒的直径D、钢索直径d、钢索绕游车滑轮股数n、缠绕在滚筒上的钢索的每层圈数No、开始记录钻时时的井深值H以及滚筒绕钢索的起始圈数N以及滚筒钢索变化一圈游车变化高度的实侧值L（＝π（D＋d）／n）、相邻两层钢索变化一周游车移动的高度Δl（＝

πd／n）这些初始数据通过输入键盘输入给微处理机，由微处理机换算出每个脉冲信号所反映的游车移动的位移量；当滚筒做正反转动缠放钢索牵动游车上、下移动而操作钻柱上、下运动时，驱动装置和光电编码传感器随之做正、反旋转，正转时，光电编码传感器输出A相信号超前B相信号90°，经信号转换电路整形放大处理后由与门Y3输出矩形脉冲JS，在触发器D2的Q1端输出QD为″1″的信号；反转时，光电编码传感器输出B相信号超前A相90°，Y3仍输出矩形脉冲JS，触发器D2和Q1端输出的QD信号变为″0″。脉冲JS作单片机的计数输入，QD信号作单片机的计数的方向识别、游车悬重信号WT作判定游车加载单根与否，单片机根据这三种信号的不同组合状态来进行计数和判断游车的升降以及有无单根加载，其各信号组合的工作动态如表1所示：

表1各信号组合的工作动态

传感器输出AB信号变化	游车位移方向QD	计数脉冲JS	悬重WT	实际状态
					A相超前90°于B相	QD = “1”（向下）	JS = m1	WT = “1”“0”	正在进钻空游车向下移
B相超前90°于A相	QD = “0”（向上）	JS = m2	WT = “1”“0”	起钻空游车向上移

当钻进时，单片机将滚筒的正向转动圈数的计数脉冲信号m1换算成井深值并累计存贮于井深记录单元H，并打印输出；当钻达所设置的开始记录钻时的井深值时开始计数，并随同井深记录一起打印输出；提钻和起钻时滚筒的反向转动位移量的计数脉冲信号m2同样换算存贮于另一单元h，此时由于方向识别信号QD改变为″0″，微处理机在此状态下停止计时，且无进尺输出信号，起钻（或提钻）后再下钻时，微处理机累计存贮计数脉冲信号直到与先前起钻（或提钻）时所累计存贮于h单元中的脉冲信号m2相等时，即钻头回到原起钻（或提钻）时的井深，微处理机才又接着计时和在井深记录单元H累计进尺并打印输出；起钻时空游车的下行位移和下钻时空游车的上行位移的脉冲信号，由于此时悬重传感器的信号WT改变为″0″，微处理机在此状态下井深记录单元H无累计存贮和输出，同时也停止计时。因而排除了起钻、下钻、空钻这些非钻进时间，而只自动记录其累计进尺和钻时。

将游车的上行位移的限制高度和下行位置时的限制点的滚筒上的钢索的缠绕圈数值通过输入键盘预置在微处理机中，并使微处理机无论在何种工作状态下都总是不断地跟踪滚筒上钢索圈数的变化，在游车超过该预置的限制值时发出警报，以防止″上碰下砸″事故发生。在微处理机中预置井深提醒，可在钻达预置井深位置时发出信号，例如，在设计中要求采砂样、取芯、处理泥浆等等需进行特殊作业的井段发出提醒信号。

Claims (2)

1、一种钻时自动记录仪，其特征在于所述的记录仪包括数据输入键盘、传递钻机滚筒运动矢量的光电编码传感器、游车悬重信号传感器、信号处理部分以及结果显示部分，其信号处理部分由信号转换电路和微处理机共同构成，传递钻机滚筒运动矢量的光电编码传感器通过一传动装置与钻机滚筒轴相接，其输出端与信号处理部分的信号转换电路相接，数据输入键盘和连接在滚筒上钢索固定端的游车悬重传感器的输出端直接与信号处理部分的微处理机相接。

2、如权利要求1所述的钻时自动记录仪，其特征是所述的游车悬重传感器为一旁接在指重表悬重传感油路上的压力传感器。

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