Устройство для замера и записи радиальных усилий, действующих на бурильную колонну

 

L;l

Е 404930 и е l>

1 ) Союз Советских Ф %

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 06.1.1971 (№ 1607763/22-3)

I с присоединением заявки №

1 .. Приоритет

1 Опубликовано 22.Х.1973. Бюллетень № 44

М. Кл. E 21Ь 17/00

E 21b 45/026

УДК 622.24i3.5.053(088.8) Гасударственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий

; Дата опубликования описания 18.IV.1974

Авторы изобретения

Б. 3. Султанов и Ф. Ш. Забиров

Уфимский нефтяной институт

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМЕРА И ЗАПИСИ РАДИАЛЬНЫХ

УСИЛИЙ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА БУРИЛЬНУЮ КОЛОННУ

В СКВАЖИНЕ

Устройство относится к технике исследования работы бурильной колонны в скважине как при турбинном, так и при роторном бурении.

Известно устройство для замера и записи радиальных усилий, действующих на бурильную колонну в скважине, состоящее из корпуса, плавающей втулки, чувствительных элементов и регистрирующего прибора с записывающим механизмом.

На работу чувствительных элементов такого устройства влияет гидростатическое давление жидкости затрубного пространства, что значительно снижает чувствительность устройства и качество замеров.

Предлагаемое устройство отличается от известного тем, что оно снабжено размещенным в корпусе уравнительным узлом, выполненным в виде блока жестко связанных поршней, взаимодействующих с чувствительными элементами.

Это позволяет повысить точность измерений.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство для замера и записи радиальных усилий, действующих на бурильную колонну в скважине, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез по А — А на фиг. 1.

Устройство для определения величин и записи радиальных усилий, действующих на колонну бурильных труб в месте контакта со скважиной, состоит из проводника 1 и присоединенного к нему корпуса 2, имеющего в радиально расположенных полостях пять чувствительных элементов (толкателей) 3, наружные поверхности которых образуют разомкнутую правильную цилиндрическую поверхность.

Фиксацию толкателей 3 в осевом направлении обеспечивают регулировочная шайба 4 и установочные втулки 5 и 6. Концы толкателей, 10 имеющие форму клина и направленные к продольной оси симметрии корпуса 2, упираются в упорный бурт системы сдвоенных посредством штока 7 поршней 8 и 9, имеющих уплотнительные резиновые кольца 10. Рабочие по15 лости цилиндров поршней 8 и 9, заполняемые практически несжимаемой жидкостью, связаны между собой каналом 11 с отверстиями 12 и 13, а посредством обратного клапана 14 при помощи штуцера 15 и трубки 16 — с

20 датчиком давления серийного глубинного манометра 17.

Глубинный манометр 17, имеющий записывающее устройство, которое фиксирует на

2S диаграмме показания датчика давления с часовым механизмом, установлен в специальной оправке 18, снабженной для гашения возможной вибрации упругими элементами в виде резиновых втулок 19 и пружины 20. Оправка

30 1> выполнена с двумя окнами 21.

404930

Для облегчения приведения толкателей 3 в первоначальное положение служат пружины

22, обладающие для этого необходимой характеристикойй.

Предлагаемое устройство может быть установлено в любом месте бурильной колонны посредством предусмотренных для этой цели конических резьб 23 и 24 соответственно на проводнике 1 и корпусе 2.

Так как предлагаемое устройство может применяться в процессе бурения скважины, оно рассчитано на передачу через себя крутящего момента и обеспечение протока промывочной жидкости через окна 25 и каналы 26.

Для полной передачи воздействия радиального усилия, возникающего в контакте бурильной колонны со стенкой скважины, через толкатели 3 на упорный бурт поршня 8 предусмотрена установка плавающей втулки 27, способной перемещаться между регулировочной шайбой 4 и уступом установочной втулки 5.

Величины зазоров между поверхностями полостей в корпусе и соответствующими поверхностями толкателей, а также величины их смежных радиальных замеров устанавливаются такими, чтобы исключить возможное заклинивание толкателей в указанных полостях и точно обеспечить направление движения толкателей.

При наличии радиального усилия в контакте бурильной колонны со стенкой скважины оно воздействует на плавающую втулку 27, заставляя ее перемещаться в сторону направления усилия. Радиальное усилие, а вместе с тем и соответствующее перемещение плавающей втулки 27 передается толкателям 3, так как они находятся в непосредственном контакте между собой. Перемещаясь, толкатель 3 сжимает пружину 22 и своей .клиновой частью оказывает давление на упорный бурт поршня

8, заставляя блок поршней 8 и 9 перемещаться в направлении снизу вверх. Движение блока поршней в направлении снизу вверх вызывает повышение давления в замкнутой системе: над поршнем 8 и в полости цилиндра под поршнем 8, в отверстии 12, над обратным клапаном 14, штуцером 15, в трубке 16 и в датчике давления глубинного записывающего манометра 17. Повышение давления над поршнем 8 диктуется записывающим механизмом предлагаемого устройства.

При исчезновении воздействия радиального усилия на бурильную колонну повышенное

40 давление в полостях над поршнем 8 оказывает силовое воздействие соответственно на поршни

8 и 9, заставляя их перемещаться в направлении сверху вниз до первоначального положения. При этом потенциальная энергия пружины 22, сжатой при первоначальном движении толкателя 3, перемещает толкатель до упора в установочные втулки 5 и 6. Ввиду того, что полости под поршнем 8 и над поршнем 9, связанные с затрубным пространством через имеющиеся зазоры в местах установки толкателей

3, постоянно находятся под воздействием гидростатического давления жидкости, находящейся в затрубном положении, то изменение давления над поршнем 8, фиксируемое записывающим механизмом, будет соответствовать только радиальным усилиям, действующим на контакте плавающей втулки со стенкой скважины. Таким образом, давление в затрубном пространстве, благодаря наличию блока поршней 8 и 9, не оказывает влияния на индикатор давления манометра 17.

Так как в погруженном вместе с бурильной колонной в скважину устройстве на поршень

8 снизу и на поршень 9 сверху воздействует гидростатическое давление затрубного пространства, то возникает усилие, стремящееся поршень 8 переместить вверх, а поршень 9— вниз. Эти усилия уравновешиваются и не вызывают перемещения блока поршней, так как разность давлений в измерительной системе и ниже поршня 9 устанавливается за счет применения поршней с разными площадями сечения.

Обратный клапан необходим для стравливания избыточного давления в канале 11, отверстиях 13, в рабочей полости над поршнем

9 в момент заправки устройства рабочей жидкостью или попадания извне промывочной жидкости.

Пред»eò изобретения

Устройство для замера и записи радиальных усилий, действующих на бурильную колонну в скважине, включающее корпус, плавающую втулку, чувствительные элементы, регистрирующий прибор с записывающим механизмом, отлича ощееся тем, что, с целью повышения точности измерений, QHo снабжено размещенным в корпусе уравнительным узлом, выполненным в виде блока жестко связанных поршней, взаимодействующих с чувствительными элементами.

4О493О

Редактор E. Шепелева

Корректоры: Е. Давыдкина и В. Петрова

Заказ 1373/7 Изд. ¹ 2088 Тираж 576 Подписное

ЦНИИПИ Государствен ного комитета Совета Мииактров СССР го делим изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тиаография, лр. Саииова. 2

17

Составитель М. Иванова

Техред 3. Тараненко