Устройство для определения ресурса долота

 

Изобретение относится к бурению скважин и предназначено для контроля износа шарошечных долот. Цель - повышение достоверности информации при определении ресурса долота. Устр-во содержит корпус (К) 1с радиальными отверстиями 7. Внутри К 1 установлены датчик 2 и индикатор (И) 4 износа. Над последним размещена регулировочная гайка 6, между И 4 и гайкой 6 в К 1 установлена пружина 5. Датчик 2 выполнен в виде кольца с тарировочными лепестками 3, взаимодействующими с И 4. Усилие.прижатия И 4 к лепесткам 3 регулируется пружиной 5, которая фиксируется гайкой 6. Долговечность лепестков 3 задается равной долговечности долота. Лепестки 3 воспринимают усилия, эквивалентные по повреждающему действию усилиям, вызывающим усталостные повреждения в долоте. Индикатор 4 кинематически взаимодействует с лепестками 3 до момента разрушения последних. После их разрушения И 4 под действием пружины 5 перемещается в осевом направлении и открывает отверстие 7. В результате этого снижается давление промывочной жидкости в бурильных трубах, что говорит о критическом износе долота 1 ил. а

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1460183 А 1 (д1)4 Е21 В 12 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ь J

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4й

Ж

С

QC

С

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4081611/22-03 (22) 14.05.86 (46) 23.02.89. Бюл. № 7 (7I ) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72) Ю. В. Дубленич, В. В. Кочуков, М. Г. Абрамсон, У. Н. Якимчук и В. Ю. Дерега (53) 622.24.051.55 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1051211, кл. Е 2! В 12/02, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

РЕСУРСА ДОЛОТА (57) Изобретение относится к бурению скважин и предназначено для контроля износа шарошечных долот. Цель — повышение достоверности информации при определении ресурса долота. Устр-во содержит корпус (К) 1 с радиальными отверстиями 7. Внутри К 1 установлены датчик 2 и индикатор (И) 4 износа. Над последним размещена регулировочная гайка 6, между И 4 и гайкой 6 в К 1 установлена пружина 5. Датчик 2 выполнен в виде кольца с тарировочными лепестками 3, взаимодействующими с И 4. Усилие прижатия И 4 к лепесткам 3 регулируется пружиной 5, которая фиксируется гайкой 6.

Долговечность лепестков 3 задается равной долговечности долота. Лепестки 3 воспринимают усилия, эквивалентные по повреждаюшему действию усилиям, вызывающим усталостные повреждения в долоте.

Индикатор 4 кинематически взаимодействует с лепестками 3 до момента разрушения последних. После их разрушения И 4 под действием пружины 5 перемешается в осевом направлении и открывает отверстие 7.

В результате этого снижается давление промывочной жидкости в бурильных трубах, что говорит о критическом износе долота

1 ил.

1460183

10

30

50

1

Изобретение относится к области бурения скважин и предназначено для контроля износа шарошечных долот при бурении в различных горно-геологических условиях.

Цель изобретения — получение достоверной информации при определении ресурса долота.

На чертеже показано устройство для определения ресурса долота.

Устройство содержит корпус 1, внутри которого находятся датчик 2 износа с тарированными лепестками 3 одинакового поперечного сечения, полый индикатор 4 износа со ступенчатой наружной поверхностью, пружина 5 и регулировочная гайка 6. Корпус 1 снабжен радиальными отверстиями 7, перекрытыми в исходном положении полым индикатором 4 износа, который в нижней части имеет герметизирующую манжету 8.

Устройство устанавливается в бурильную колонну непосредственно над долотом и работает следующим образом.

Для того, чтобы предусмотреть разрушение индикатора усталостных повреждений раньше, чем наступит предельно допустимый износ долота, необходимо определить минимальную долговечность долота в выборке статически достаточного объема. Для этого на стенде испытания долот в условиях, близких к условиям бурения (осевой нагрузке, частоте вращения, наличию промывочной жидкости), отрабатывают долота одного типа и размера в количестве, достаточном для получения кривой нормального распределения числа их отказов во времени. Поскольку испытания проводятся при фиксированных режимных параметрах в одинаковых условиях, кривая нормального распределения отказов будет характеризовать качество изготовления долот. В качествя критерия отказа принимают предельный усталостный (или абразивно-усталостный) износ опоры или вооружения шарошки, выраженный в миллиметрах износа опоры или количестве разрушенных зубьев вооружения шарошки. По результатам испытаний (путем математической обработки данных) определяют минимальную Т» и среднюю Т„ долговечность долота.

Одновременно с испытанием долот тари руют индикатор усталостных повреждений, устанавливаемый в корпусе устройства для определения ресурса долота непосредственно над долотом. В процессе совместного с долотом нагружения на стенде индикатор воспринимает усилия, эквивалентные по повреждчющему действию усилиям, вызывающим уст sëoñòíûå повреждения в долоте. В результате суммирования усталостных повреждений после определенного количества циклов нагружения индикатор разрушается, момент разрушения фиксируется.

Путем экспериментального подбора сечения разрушаемых элементов (усиков) индикатора задают его долговечность до разрушения 1., равную минимальной долговечности долота Т". т. е. при t-=Т.-. заведомо известно, что при любых совместных условиях работы тарированный индикатор усталостных повреждений разрушится раньше (или одновременно), чем любое долото испытанного типа и размера.

При бурении скважины в состав бурильной колонны (например, в качестве наддолотного переходника) включается устройство для определения ресурса долота, в корпусе которого установлен тарированный индикатор усталостных повреждений, идентичный по всем показателям подобранному на стенде. В процессе спуска в скважину и во время бурения индикатор воспринимает усилия, эквивалентные по повреждающему действию усилиям, вызывающим усталостные повреждения в долоте. После определен ного количества ци клов нагружения в скважине тарированные усики индикатора разрушаются, момент разрушения регистрируют на поверхности буровой по резкому снижению давления промывочной жидкости в нагнетательном трубопроводе. Если выразить долговечность индикатора в скважине через t„„„,, то отношению - " будет учитывать изменение

tàìe условий его работы (и соответственно условий работы долота) в скважине по сравнению со стендовыми условиями, т. е. индикатор в скважине разрушится раньше ил и позже, чем в стендовых условиях, но это разрушение произойдет вследствие усталости под действием циклической нагрузки, а эта нагрузка эквивалентна по поврежденному действию нагрузке, действующей на долото.

По формуле Т.-=Т ° — — " — определяют Т ресурс долота, поскольку наибольшая вероятность его работы до исчерпания заданного ресурса выражается через среднее значение долговечности Т-, а отношение т. скв характеризует влияние конкретных условий эксплуатации. При возникновении в бурильной колонне динамических усилий полый индикатор 4 износа получает осевое возвратно-поступательное перемещение, при этом он воздействует на лепестки 3 датчика 2 износа, вызывая в них накопление усталостных повреждений. Усилие прижатия индикатора 4 износа к тарированным лепесткам 3 регулируется за счет пружины 5, которая фиксируется регулировочной гайкой 6.

1460183

Формула изобретения

Составитель A. Хромин

Редактор A. Мотыль Техред И. Верес Корректор Н. Король

Заказ 421/29 Тираж 51 Ф Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, IOI.з

Долговечность лепестков 3 задается равной долговечности долота путем предварительного тарирования их на стенде. В скважине, как и на стенде, лепестки 3 датчика 2 износа воспринимают усилия, эквивалентные по повреждающему действию усилиям, вызывающим усталостные повреждения в долоте. Индикатор 4 износа кинематически взаимодействует с лепестками 3 датчика усталостных повреждений до момента разрушения тарированных лепестков 3.

После их разрушения полый индикатор 4 нод действием усилия пружины 5 перемещается в осевом направлении и открывает сквозные отверстия 7 в корпусе 1. В результате этого резко снижается давление промывочной жидкости в бурильной колонне, что регистрируется на поверхности по показаниям манометра, установленного на нагнетательном трубопроводе, и является сигналом о критическом износе долота.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в повышении ком4 мерческой скорости бурения и проходки на долото благодаря оптимальной отработке долот до исчерпания их ресурса.

Устройство для определения - ресурса долота, включающее корпус с радиальными отверстиями, индикатор износа, установлен10 ный в корпусе, и датчик износа, отлииаюи4ееся тем, что, с целью повышения тостоверности информации при определении ресурса долота, оно снабжено пружиной и регулировочной гайкой, установленной над индикатором износа, причем пружина установлена в корпусе между индикатором износа и регулировочной гайкой, а датчик износа выполнен в виде кольца с тарнровочными лепестками и установлен в корпусе с возможностью взаимодействия тарировочных лепестков с индикатором износа.