Устройство для исследования структурно-механических свойств фильтрационных корок и пород
Изобретение относится к горной промышленности. Цель - повышение точности и расширение функциональных возможностей. Корпус состоит из рабочей 1 и измерительной 2 камер высокого давления. Внутри рабочей камеры 1 размещен имитатор пласта, включающий патрубок 8 с крышкой 9 и фильтр 10. Соосно в имитаторе пласта размещен имитатор бурильной колонны (ИБК) 14. С корпусом связан силонагружающий узел, включающий электродвигатель 18 и оснащенный электромагнитным захватом, выполненным в виде якоря 16, связанного с ИБК 14, и подвижного электромагнита 32. Последний установлен соосно на камере 2. Подвижная рама 27 соосно размещена на камере 2 с возможностью осевого и вращательного перемещения. Между электромагнитом 32 и рамой 27 подвижно закреплены преобразователи силы 29 и 30. Магнитный захват состоит из якоря 17 и постоянного магнита 35, установлен автономно на камере 2 и штоке 15 ИБК 14. Камера 2 выполнена из немагнитного материала. При работе устройства, с возникновением прихвата ИБК 14 с фильтрационной коркой 11, исследуют ее свойства. С помощью электромагнитного захвата силонагружающий узел соединяется с подвижной рамой 27. При включении электродвигателя 18 рама 27 перемещается вверх, прикладывая усилие к преобразователям силы 29-30. Преобразователи, размещенные в окнах рамы 27, измеряют крутящий момент. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУ6ЛИК (Я)б Е 21 В 47/00,47/09
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ пО И306РЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
I i;ИВИН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (21) 4619062/24-03 (22) 13.12.88 (46) 23.12.90, Бюл. f4 47 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по креплению скважин и буровым растворам (72) l0.Я. Довгий, А.К. Самотой и О.В. Демихов (53) 622.248 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
hh 1177456, кл. Е 21 В 47/00, 1983.
Авторское свидетельство СССР
М 1184932, кл. Е 21 В 47/09, 1984. . (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
ФИЛЬТРАЦИОННЫХ КОРОК И ПОРОД б l9
Ы2 16 l 5346 А1 (57) Изобретение относится к горной промышленности, Цель — повышение точности и расширение функциональных возможностей, Корпус состоит из рабочей 1 и измерительной 2 камер высокого давления. Внутри рабочей камеры 1 размещен имитатор пласта, включающий патрубок 8 с крышкой 9 и фильтр 10. Соосно в имитаторе пласта размещен имитатор бурильной колонны (ИБК)
14. С корпусом связан силонагружающий узел, включающий электродвигатель 18 и оснащенный электромагнитным захватом, выполненным в виде якоря 16, связанного с
ИБК 14, и подвижного электромагнита 32.
Последний установлен соосно на камере 2, Подвижная рама 27 соосно размещена на
I 6 I5346
I камере 2 возможнос} ;..:(} Ос}.,вог.«и впяща тельног(перемещений, Между электромаг, нитом 32 и рамой 27 подвижно закреплены преобразователи силы 29 и 30. Магнитный захВсIT состОит из ЯкорЯ 17 и постОЯннОГО магнита 35, установлен автономно на каме, ре 2и ш — îêå 15 ИБК14, Камера 2 выполнена из немагнитного r !ITapMaëa. При работе устройства с возни}<;.Овенлем прихваra ИБК
Изобретение относится к горной rfpoмышленнссти и может быть использовано для исследования структурно-механических с В О и ст в» го р н ы, и о р о д г} р и б у р 6 н и и с }. t3 a J j< I»i I I в условиях высокой температуры, давления, агрессивной среды.
Цель изобретения — повышение точности измер8ний и расширение функциональных возможностей.
На фиг,1 изображено предлагаемое устоойство, общий вид; на фиг.2 — разрез А — А на фиг.1, Устройство содержит корпус, состоящий из рабочей 1 и измерительной 2 камер высокого давления, ссадиненных с помощью фланцев 3 с изолирующей прокладкой 4 и закрепленных На консоли 5 стойки
6. Раб(«чая камера 1 снизу закрыта заглуикОЙ 7, BH) три 66 размешен имитатор пласта, который состоит из перфорированного патрубка B с крышкой 9, фильтра 1О, нв
KoToром обоаэуется глинистая корка 11, oroaH::.,чите}-я 12 фильтрац}ио}-:: ой корки, упиФ " * раа}.цего..а Б уступ 13 патрубка 8 имитато,.: бур}}л ь - ой} кoJIQH+jj 1 4 I,QQ(}}О размещу" « имита jp8 пласта, (. Иэмери:ельнОЙ кам8ре!
"; расположен шта„, j5 жестко саед}л}}"-::.Нll ;;: с }»}м}итатооо"...(,гаури,"„:-«ой K(«JIQHHU - : } пу}б
qKop8r(j;> с},;.",QHa;-py;i;,к}}ц:. т,;.я:,}« д и } };}. «О. } узла иэмер! :. Рля пеп} меыении. } и" л::. --айаг,:}ужаюший узел сос гоит из алек } rio. (I a,i атал я 1 8 ",,", «:.; „.08!}н» } }з на стОйк(, 6 . ": через клинор8менHj. ю "Qp6J(a"-", }9 связан loго с винтовой!" г .-}Ой штрек(я- %
» } } »»
C BMHTQ- HaP83KOI}I M ГВЙКОЙ } f:«ТОК <}
iJcTaHoBJf6H } по«мо(!}ь о ниж: ro поцшипни,<а 22 на крышке 23 иэмери."ельной каморы
2, а с -}Омо}гцью Верхнего пoïøMQièèêa 24—
HB кро- ы" ейн(J5 "тои 6 ика "}ич овои r!aof,j с- !абже;-и стопорным Винтом 6, в
ЭВВИ(WIMiO(И QT ПОВО»}(»РЧ»»}Я KQTQjgor » В(У}., можны jr a 1 (.}:«гая п боем} (В . ия яйки 21 на штоке 2(.} . Осевого по резьбе M вращательнс}го Вместе со штоком 2О, если стопорны}л
РФ1ТО?»} 26 ОСУЩ8ствлЯегся жесткое Kpal !8?8 Гаi(ки 21 M штока 2О, i i»(йка 21 жестко и" Вине-}- }" Г- 3в -"жнс "} и МОЙ 27 Iга ОС«О14 с фильтрационной коркой 11 исследуют ее свойства. С помощью электромагнитного захвата силонагружающий узел соединяется с подвижной рамой 27. При включении злектродвигателя 18 рама 27 перемещается вверх., прикладывая усилие к преобразователям силы 29 и 30. Преобразователи, размещенные в окнах рамы 27, измеряют крутящий момент. 2 ил. ванли 28 которой на одинаковом расстоянии один от другого размещены три преобразователя 29 — 31 силы {например, преобразователи типа ТГ!А)., удержиьающие
5 электромагнит 32, Преобразователи 33 и 34 силы размещены в окнах подвижной рамы
27 и могут сообщать злектромагн}лту 32 враГцательно движение, Узел измерителя перемещений состои
1О из магнитного захвата, включающего якорь
17 и наружный locTQJIHHb!M MarHMT 35, кОт0рый через проставку 36 соединен с подвижным элементом преобразователя перемещения, например с ползунком 37 по15 re!-.q»ov6Tpa 38. Магнитные захваты силонагружающего yarra и узла измерителя перемещений установлень.;la расстоянии, исключающ8м влия?}и}8 МВГнитнОГО эахВата силонагружающега ",зла на измерения пе29 ремещений.
Входные цепи преобразователей запи"аны От блока питания {не показан), а выходные подключены к сумматору,не показан) и .", o:. r:}a :-::.-,:: -роителю 39 {например, 25 rf(illa } 4с. .О
Р:: .:Очая камера снабжена штуцерами для заполне?!}ч}я п8рфорированнОГО патру}б ка 8 бур. Зым Оаствором 40 и для Вывода фильтрата 41, 1}«ЧУВСТВИТ6ЛЬНЫ8 ЗЛВМ6НТЫ Jja »HI}!Koa преобразователей 29 — 31 силы Вр дставля:от собой стальной цилиндрлч(-:,",".<ий стержень с наклеенными тензорезисгорами {не показаны). Тензорезисторы каждого чувст35 в}»:.Те.:}: ного a;I6weHTa объединены в две мотовые схемы, работающ}ие назависим одна от другой.
Устройство рабстает следуюц}и : обре.
ЗОМ.
4О Перд-.ооиоованный патрубок 8 через штуцер 4О - апалняют буоовым pac rrfopoM H создают давление в заданных пределах. Изза перепада давления В перфорированном патрубке 8 и рабочей камере 1 происходит
}5 фильтрация бурового раствора = «Gpaзован 46r- Ha фильтре IIG ГлинистОЙ корки 11. г.«ильтрат., поступивший в Оабо Iyfo «a!i«fep}}
1, выводится через штуцер 41, По истечении заданного времени с возникновением контакта и прихвата имитатора бурильной колонны 14 с фильтрационной глинистой коркой 11 исследуют ее структурно-мехачические свойства. На обмотку электромагнитного захвата подается напряжение и электромагнит 32 силонагружаюшего узла электромагнитным полем, проника!Ощим через немагнитный корпус измерительной камеры 2, соединяется с якорем 16. Перемещение последнего осуществляется силонагружающим узлом. При включении электродвигатель 18 через клиноременную передачу 19 приводит во вращение шток 20, который сообщает перемещение гайке 21, подвижной раме 27 и установленному на ней с помощью преобразователей 29-31, 33 и 34 силы электромагниту 32, сцепле;;!o;!ó магнитным полем с якорем 1Г.
Устройство позволяет проводить .:-.; ..—.— дования сил сопротивления фильтря,!! ной глинистой корки, вылen)-: ее структурно-механические свойства, и;;.". осевом и вращательном перемещениях имитатора бурильной колонны. Для правеодения исследований при осевом и р". L;-;— нии имитатора бур)1Л ьн О<< onoi- i h; 4 устанавливают такое положение стопорного винта 26, при которсм гайка 21 мо.-:-:.eT свободно переме)вдаться по резьбе Г)дол<ь штока 20. Включ:-:))От электродвигатель 18 н гайка 21 вместе с подвижной рамой 27 -еОемещается вверх, прикляд<ывяя усилие для перемещения электромягни ного захвата с имитатором бурильной колонн-i .4 к преобразователям 29 — 31 .-„"лы. При вом перемещении имитатора бурильной колонны 14 предусмгтрен cграничитель ". ? фИЛЬТОЯОИОННОЙ KOPKl! КОТОРЫЙ ПГ)ББ<<В<<вт избежать поршневого эффгкта, Для проведения исследо!)ян)1и при вращательно 1 перемегцении имитгтора бурильной колонны
14 стопорным винтам 26 жестко крепят гайку?1 к штоку 20. Пр)! вклюцении электродвигателя 18 гайка 21 вращается в.<1есте со штоком 20, Крутящий момент передается через преобоазователи 33 и 34 силы на электромагчитчый захват и имитатор бурильной колонны 14.
Преобразс-вятели силы работают на сжатие от усилий, направленных вдоль оси, При пере ))ещении электромагнита 32, происходит деформация чувствительного элемента, которая вы.":ь!вает изменение сог)ротивления тензорезисторов MocToBQA схемы. Равновесие мостовой схемы нарушается. Получающийся сигнал подается на сумматор, я от него на графопостроитель 39.
Прилагаемое уси ие по перемещению имитатора бурильной колонны Р и величина выходного сигнала сумматора, к которому подключены выходные цепи преобразова5 телей 29 — 31, 33 и 34 силы, связаны соотно-!
Оением J=;ì — . „ )1д.ус + 6эа)< Ад.ус
i0 где U):):.»,! — выходное напряжение суммаICPa, B; ,Ад,<)с — ЧУВСТВИТРЛЬНОСТЬ ДЯТЧИКОВ УСИлий, В/Н:
Б ахАд,yc — ПостОЯННаЯ СОСтаВЛЯЮЩаЯ
15 напряжения преобразователей 29 — 31 или
3., !4 СИЛЬ), воо- <"ã! È CНЯЛЬ!-,2Î !)ЕС)(ЭЛЕКТг.е!. -,! !.))1т
t r ;,- .;Однсч .);:.Р:;.:;: —;:.,Ян:1Л и-:;:Обра"-.Oíçòcnåé!.)Р) — 3 ), л!) "." 1,:.! ):ч «рО::! О))<1<<)-)аль-.ная г-;-;;:,, Я-ЯР!.;Ь! .) УС Л)1 .. Г!Я Г)ЕРЕ! .ЕЩЕНИЮ j 1 „ j! < < Я, < .; ) Я б < i j ! "; i !! ° ! О .;, л { и I bi, )!O;;- OЯ)))!ЯЯ Осi 30 ( 3 ! узле 1;м; <<,: . ; < In&i«)сеl)(<- «!1<, ".)корь 17 )Д j < !PP
:-! .,: < Ч О Р = .:, -, .! i< <1 ! ", ),") ) Р: Я в К < .1 О <., П ОВ,,:<-",<:<-)М Я -...:::.-:Р! С<;1 ПРЕО::.::Я -Oýàòe,nÿ г)Е!)Е),1ЕГЦЕ! И. .!:; ОЛЯЕТ Г:O i!11Т<= h!0 BLIgoÿÐ ня!пряжен i;", oii .Опо:)! ио!- я)<ьнОе пере:)О -Рн)ен)1)г) Яiloп 1 ) . Отвес;Яюшае
;;--:,е I),-„-, — -,ыхг-.<в;-:- =: н. -„-..яжен::".< преоб<разовятел я е Оt ме )! )Р! l!1,1 (по гp H )! <) Р) ) етпя 38); А...,- — чувств .т-)льность г!реобразовате45 л я г) е О "- !<1 P. Û,ñ! "1и, !.< / м, O<, — Оасг:ГО
50 <;
РЯЗВ<Е<)тs,<< . Я!< ;1!1!1. O!\РЯЗО ", Г)ОЛУ 1Г!)кг!Ос 1, ipг)(.""., !ядств<=и но ОРГ<1стО)лроэять П Р И Л Я ГЯ Е М О Е У С )1 I „-". С Т П с! P C ."-1 Е <Ц - j I I И М И Та тора бурильной колон))1! !.)<) л <,! -.,дЯБ 27ЯО Составитель Н.Кривко Техред M.MQpã8HTàë Корректор А.Обручар Редактор И.Горная Заказ 3969 Тираж 5ОО ПОДПИСНО8 В НИ 1ПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113Î35, Москва, К-35, Раушская наб., 4/5 Дроизвод",-зенно-издательский ком()инат Дэтент, Г. Ужгород ул.t агэрина, 1Q1 где F — воспроизводимая прибором зависимость прилаГаемоГО усилия От Гер8мещения имитатора бурильной колонны; Р прилаГаемо8 усили8 K имитатору бу рильной колонны, измеряется cwcтемой 5 преобразователи 29-31 или 33, 34 силы— l сумматор; дя — xone якоря 17 (или уГQJI еi Q поворота (pq), изм8рЯется преОбразОватВлем 38 перемещений, 1О ПО знач8нию прилаГаемоГО усилия От, страГивания и перемещения имитатОра бурильной колонны судят о силах сопротивления глинистой корки, используемого бурового раствора в условиях перепада дав- 15 ления.! Изменение конструкций силонагружающего узла и узла измерителя перемещений повышает Точность измерений, что 20 позволяет приблизить изучение контакта имитатор пласта — имитатор бурильной колонны к реальным скважинным условиям. Кроме того, исследование структурно-меха, нических свойств фильтрационных корок и, nopop,можно проводить при осевых и вра, Гцательных перемещениях имитатора бу рильной колонны, создавая скважинные температуры и давления. Все это обеспечивает высокое прогнозировзние прихватов ЗО бурлльных труб, а также исследование спо,собов ПО предупреждению и ликвидации прихватов, С проведением этих работ повышается эффективность по разработке методов предупреждения и ликвидации прихватов и применению их на аварийных скважинах, Формула изобретения ° Устройство для исследования структурно-механических свойств фильтрационных корок и пород, содержащее корпус, рабочую камеру с имитаторами пласта и бурильной колонны, измерительную камеру, силонагружающий узел, связанный с корпусом, и измерительный узел с преобразователем перемещения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения функциональных возможностей, Оно снабжено электромагнитным захватом, подвижной рамой, преобразователями силы и магнитным захватом, электромагнитный захват выполнен в виде якоря, соединенного с. имитатором бурильной колонны, и подвижноГО электромагнита, соосно установленного на измерительной камере, подвижная рама соосно размещена на измерительной камере с возможностью осевого и вращательного перемещения, преобразователи силы подвижно закреплены между подвижным электромагнитам и подвижной рамой, магнитный захват установлен автономно на измерительной камере и штоке имитатора бурильной колонны, при этом измерительная камера выполнена из немагнитного материала.
