Устройство для измерения динамической нагрузки в бурильной колонне

 

Изобретение относится к буровой технике и позволяет повысить точность измерения динамических нагрузок (ДН) в бурильной колонне. Для этого расположенные в кольцевом зазоре между корпусом 1 и расположенной в нем кольцевой втулкой (КВ) 2 подпружиненные пружинами 8 и 9 поршни (П) 3 и 4 выполнены кольцевыми и расположены один над другим. Их наружные боковые поверхности взаимодействуют с корпусом 1, а внутренние - с КВ 2. Полость 5 между верхней рабочей поверхностью верхнего П 3 и КВ 2 сообщены посредством выполненного в КВ 2 канала 14 с полостью 6 между П 3 и 4, заполненной рабочей жидкостью. При этом КВ 2 выполнена с наружной кольцевой камерой 18 и имеет перегородку 19 с отверстиями 20, расположенную между камерой 18 и кольцевым зазором с возможностью перекрытия отверстий 20 верхним П 3. Упругость пружин 8 и 9 П 3 и 4 регулируется гайками 10 и 11. В нижней гайке 11 имеется измерительное отверстие 12. Перемещение П 4 пропорционально осевым ДН на долоте, от которых зависит величина открытия отверстий 20 и соответственно и кол-во жидкости, перетекаемой из полостей 5 и 6 в камеру 18. Перемещение определяется по разности положений П 4 относительно нижнего торца гайки 11 до опускания устройства в скважину и после подъема его с забоя. По осевому перемещению П 4, количеству перетекаемой жидкости и времени нагружения определяется эквивалентная ДН, соответствующая количеству циклов нагружения долота. 1 ил.

СОЮЗ СООЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1) 4 Е 21 В 19/08, 45/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4259336/23-03 (22) 10.06 ° 87 (46) 23.08.89. Бюл. В 31 (71) Калушский опытный завод "Карпатнефтемаш" им. 50-летия Великой .Октябрьской социалистической революции (72) В.М.Ивасив, Б.А.Вацык, А.А.Домальчук, Б.Д.Малько, В.М.Мойсеенко, А.П.Литвинов и Э.Г.Поддубный (53) 622.243.5.082(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1158747, кл. Е 21 В 45/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 1184921, кл . Е 21 В 19/08, 1984 .

„„SU„„1502801 А 1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ В БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЕ (57) Изобретение относится к буровой технике и позволяет повысить точность измерения динамических нагрузок (ДН) в бурильной колонне. Для этого расположенные в кольцевом saзоре между корпусом 1 и расположенной в нем кольцевой втулкой (КВ) 2 подпружиненные пружинами 8 и 9 поршни (П) 3 и 4 выполнены кольцевыки и расположены один над другим. Их наружные боковые поверхности взаимодействуют с корпусом 1, а внутрен3 150280 . пс — с КВ 2. 11олость 5 между не рхнг и рабочей поверхностью верхнего

П 3 и 1.8 2 сообщена посредством выполненного н КВ 2 канала 14 с поло5 стью 6 между П 3 и 4, заполненной рабочей жидкостью. При этом КВ 2 выполнена с наружной кольцевой камерой 18 и имеет перегородку 19 с отверстиями 20, расположенную между камерой 18 и кольцевым зазором с возможностью перекрытия отверстий 20 верхним П 3. Упругость пружин 8 и

9 П 3 и 4 регулируется гайками 10 и 11. В нижней гайке 11 имеется измерительное отверстие 12. Перемещение Ii 4 пропорционально осевым ДН на долоте, от которых зависит ве— личина открытия отверстий 20 и соотнетственно кол-во жидкости, перетекаемой из полостей 5 и 6 в камеру 18. Перемещение определяется по разности положений П 4 относительно нижнего торца гайки 11 до опускания устройства в скважину и после подъема его с забоя.По осевому перемещению П 4, количеству перетекаемой жидкости и времени нагружения определяется эквивалентная ДН, соответствующая количеству циклов нагружения долота. 1 ил.

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для определения динамической нагрузки в бурильной колонне или на долоте.

Целью изобретения ялвяется повышение точности измерения динамических нагрузок.

На чертеже изображено устройство, общий вид, продольное сечение.

Устройство для измерения динамической нагрузки в бурильной колонне состоит из корпуса 1, в котором посредством резьбы закреплена втулка 2, образующая с корпусом 1 кольцевой зазор. В кольцевом зазоре размещены поршни 3 и 4, разделяющие его на. три полости 5-7. Поршни 3 и 4 подпружинены пружинами 8 и 9, величина силы упругости которых регулируется гайками 10 и 11 соответственно. В гайке 11 выполнено отверстие 12, служащее для помещения в него щупа, посредством которого определяется величина перемещения поршня 4.

Поршень 4 подпружинен пружиной большой жесткости, выбранной с таким расчетом, чтобы силы инерции, обусловленные динамическими осевыми усилиями, в процессе бурения не смогли вызвать перемещения поршня 4.

Вставная втулка 2 и поршни 3 и 4 снабжены уплотнительными кольцами

13. Полости 5 и 6 соединены между собой каналом 14, выполненным во втулке 2, и заполнены жидкостью, например маслом. Определенное давление в полостях создается посредством обратного клапана 15 через отверстие 16, воздух при этом стравливается посредством винта 17.

Во втулке 2 имеется кольцевая

25 камера 18, закрытая перегородкой

19 с отверстиями (щелями) 20 °

Устройство работает следующим образом.

При возникновении осевых динамических усилий в процессе бурения на поршень 3 действуют инерционные силы, эквивалентные возникающим осевым динамическим усилиям на долото в процессе бурения. Поршень 3 перемещается вниз, сжимает пружину 8, 35 и отверстия 20 в перегородке 19 кратковременно открываются.

Жидкость из полости 6 по каналу

14 перетекает в полость 5, а затем через отверстия 20 в кольцевую ка40 меру 18, Вследствие увеличения объема гид-, рокамеры давление в полостях 5 и 6 ,мгновенно падает, но эа счет жесткости пружины 9 поршень 4 переме45 щается ввеРх, уменьшая тем самым объем гидрокамеры и увеличивая давление в ней до первоначального значения или близкому к нему.

5р При уменьшении динамической нагрузки поршень 3 под действием упругой силы пружины 8 поднимается вверх и перекрывает отверстия 20 в перегородке 19, в результате чего прекращается перетекание жидкости в кольцевую камеру 18. Необходимое избыточное давление в полостях 5 и

6 поддерживается пружиной 9 и поршнем 4 °

1502801 грузки н бурильной колонне пс зноля— ет в значительной степени повысить точность определения эквивалентной ,осевой нагрузки, позволяющей судить о нагружении элементов бурильной колонны, за все время ее работы, что в свою очередь позволяет корректировать режимы бурения в различных интервалах для получения оптимальной отработки долот, а также оценивать эффективность применения различных типов наддолотных аммортиэа1О торов.

Формула изобретения

30

40

45 верс тие

Составитель Г.Алексеева

Редактор В.Бугренкова Техред JI.Îë«éèûê Корректор Н.Борисова

Заказ 5062/44

Тираж 14

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035, 1 1осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул . Гагарина, 101

11и псгг пму перемещен«ю поршня 4, количеству перетекаемой жидкости и времени нагружения определяется эквивалентная динамическая нагрузка, соответствующая количеству циклов нагружения долота. Зная размеры поршня. 4 и величину осевого перемещения его в процессе бурения, определяется количество перетекаемой жидкости. Время нагружения регистратора равно времени дробления, Эквивалентная динамическая нагрузка определяется путем тарировки уст-. ройства на стенде. С этой целью на стенде создают динамическую нагрузку определенной интенсивности и продолжительности и следят эа перемещением поршня 4. По различным значениям динамической нагрузки и времени ее действия строят диаграммы перемещения поршня, которые затем используются для определения эквивалентной динамической нагрузки в бурильной колонне в процессе бурения °

Перемещения поршня 4 пропорциональны осевым динамическим усилиям на долоте, следовательно, и величина открытия отверстий 20 будет зависить от величины этих усилий.

Соответственно будет занисить и количество жидкости, перетекаемой иэ полостей 5 и 6 в кольцевую камеру

18, которое можно определить по разнице положений поршня 4 относительно нижнего торца гайки 11 до опускания устройства в скважину и после подъема его с забоя. Положение поршня 4 относительно гайки 11 определяется с помощью щупа (не показан), который вставляется в отверстие 12 в гайке 11 до упора с поршнем 4.

Применение предлагаемого устройства для измерения динамической наУстройство для измерения динамической нагрузки в бурильной колонне, содержащее корпус, коаксиально расположенную в нем кольцевую втул= ку и расположенные в кольцевом зазоре между корпусом и втулкой подпружиненные поршни, полость между которыми заполнена рабочей жидкостью, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, поршни выполнены кольцевыми и расположены одни над другим с возможностью взаимодействия их наружных боковых поверхностей с корпусом, а внутренних — с втулкой, полость между верхней рабочей поверхностью верхнего поршня и втулкой сообщена посредством канала, выполненного во втулке с полостью между поршнями, а втулка выполнена с наружной кольцевой камерой и имеет перегородку с отверстиями, расположенную между последней и кольцевым зазором с возможностью перекрытия отверстий верхним поршнем, при этом устройство снабжено гайками для регулирования упругости пружин поршней, нижняя гайка имеет измерительное от