КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ И РЕГИСТРИРУЮЩАЯ
АППАРАТУРА, ПРИМЕНЯЕМАЯ ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН
Для выбора и поддержания оптимальных параметров режима бурения буровые
станки и установки оснащают контрольно-измерительными и регистрирующими
приборами. Ряд приборов позволяет контролировать правильное ведение
процесса бурения, определять границы залегания горных пород с различными
физико-механическими свойствами, а также предупреждать возможность
возникновения аварий во время бурения.
Наиболее широко распространена аппаратура для определения: массы
бурового инструмента, нагрузки на породоразрушающий инструмент,
крутящего момента на бурильной колонне, скоростей бурения скважины и
подъема бурового инструмента, частоты вращения бурильной колонны,
давления и количества промывочной жидкости, закачиваемой в скважину.
§ 1.
КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ ДЛЯ БУРЕНИИ
СКВАЖИН
Применяемые при буровых работах измерительные приборы можно
классифицировать но следующим признакам:
1) характеру измеряемой величины: измерители массы бурового инструмента,
нагрузки на породоразрушающий инструмент, скорости перемещения бурильной
колонны в процессе бурения (скорость бурения), крутящего момента,
частоты вращения бурильной колонны, скорости спуска и подъема бурильных
труб, количества жидкости, подаваемой в скважину, и давления в напорной
магистрали;
2) способу отсчета: показывающие, самопишущие, суммирующие,
сигнализирующие, дистанционные (передача показаний на расстояние);
3) метрологическому назначению: технические, устанавливаемые
непосредственно на рабочих местах у агрегатов; контрольные, служащие для
проверки технических приборов; образцовые и эталонные, используемые для
проверки измерительных устройств.
Приборы могут быть одновременно показывающими, самопишущими и
суммирующими, а также сигнализирующими, т. е. подающими звуковой,
световой или другой сигнал при достижении измеряемым параметром
установленных значений. Контрольно-измерительный прибор обычно состоит
из воспринимаемого (чувствительного) элемента, преобразователя и
от-счетного устройства, которое может быть:
показывающим, когда приборы выполняются со шкалой, по которой
перемещается указатель — стрелка;
самопишущим (регистрирующим), когда значения измеряемой величины
записываются на бумажной ленте или диске; запись может производиться
различными способами: пером в виде непрерывной линии, а также печатающим
устройством; время непрерывной записи может продолжаться от рабочей
смены до нескольких суток, предпочтение отдается суточной записи;
диаграмма может перемещаться с одной или несколькими скоростями; на
одной диаграмме обычно записывается несколько параметров;
суммирующим (интегрирующим), позволяющим суммировать отдельные значения
измеряемых величин одного или нескольких параметров.
При замере параметров процесса бурения непосредственно у забоя скважины
и в ряде других случаев приходится устанавливать измерительный прибор
отдельно от отсчетного устройства, а измерительный импульс на отсчетное
устройство передавать по трубопроводам, кабельным линиям и беспроводным
(телеметрическим) каналам связи. В этих случаях приборы, непосредственно
воспринимающие значения измеряемых величин, называются первичными, а
воспринимающие информацию от первичных приборов — вторичными. Вторичные
приборы снабжаются отсчетными и регистрирующими устройствами.
Точность показаний прибора характеризуется погрешностями измерения.
Шкалы изготовленных приборов градуируются по образцовым приборам в
нормальных условиях, т. е. при температуре 20 °С и атмосферном давлении
(101,5 кПа). Определенная в этих условиях погрешность называется
основной. Однако приборы, как правило, работают в условиях, существенно
отличающихся от нормальных, что вызывает дополнительные погрешпости
прибора, которые определяют изменение показаний прибора при отклонении
условий работы от нормальных. Класс точности прибора характеризуется
приведенными основными погрешностями.
По степени точности измерения приборы делятся на восемь классов: 0,05;
0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 и 6,0. Класс точности прибора определяет
наибольшую допустимую погрешность, выраженную в процентах к предельному
значению шкалы прибора. Например, если предельное значение шкалы прибора
четвертого класса точности равно 100 кН, то наибольшая допустимая
погрешность прибора будет
(100 • 4)/100 = 4кН.
Так как эта погрешность может быть в любой точке шкалы, то,
следовательно, точность измеряемой величины больше при положении стрелки
прибора ближе к пределу шкалы. Приборы с погрешностью выше 6 %
называются внеклассными.
Под чувствительностью прибора понимают отношение величины линейного или
углового перемещения указателя или пера прибора к изменению измеряемой
величины, вызвавшей это перемещение. Чувствительность прибора выражается
числом делений шкалы, приходящимся на единицу измеряемой величины, и
является величиной, обратной цене деления.
В приборах со шкалой чувствительность выражается в делениях шкалы и
характеризуется формулой
Через определенные промежутки времени приборы подлежат поверке. Поверка
— это сравнение показаний поверяемого прибора с показаниями образцового
прибора. Поверка приборов проводится для определения их погрешности и
поправок, которые необходимо вносить в его показания.