Стенд для исследования процесса выноса шлама при бурении нисходящих скважин

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

<о775308 (61) Дополнительное к авт, саид-ву (51)М. Кл 3 (22) Заявлено 05.04.78 (21) 2601022/22-03 с присоединением заявки ¹â€”

Е 21 С 7/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30,1080, Бюллетень ¹ 40

Датаопубликованияописания 30 080 (53) УДт (622. 807 (088.8) (72) Авторы изобретения

A.È.Ñoëîâüåâ, А.М.Ткаченко и И.К.Сорокина (71) Заявитель

Институт -орного дела AH Казахской ССР (54) СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА

ВЫНОСА ШЛАМА ПРИ БУРЕНИИ НИСХОДЯЩИХ СКВАЖИН

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для исследования процесса выноса буровой мелочи при бурении скважин и шпуров в горных породах. 5

Известен стенд для изучения закономерностей распределения воздушных потоков в зоне долота, состоящий из большой и малой труб, торцовой крышки, разделяющего диска, позволяющей 1р трубы, шарошечного долота и штуцеров для подключения измерительных приборов С13.

Однако данный стенд предназначен только для исследования распределения воздушных потоков в приэабойной

-зоне скважины и для измерения аэродинамических сопротивлений различных каналов долота:

Наиболее близким техническим решением к изобретению является стенд для испытаний шарошечных долот, состоящий иэ буровой штанги с долотом, размещенных в цилиндре, имитирующем 25 скважину, системы для передачи давления на долото, системы подачи давления на долото, системы подачи очищающего агента, стола, расположенного под.долотом, системы вращения и gp

2 бункера-питателя стенда буровой мелочью (2)

Однако на данном стенде возможно определять лишь работоспособность опор шарошечных долот в условиях их отработки б применением различных видов и расходов очищающего агента и определение аэродинамических õàрактеристик долот.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей стенда, т.е . обеспечение возможности исследования параметров, характеризующих выносную способность потока, удаляю1цего буровую мелочь в процессе бурения скважин.

Это достигается тем, что стенд снабжен устройством, имитирующим забой скважины, выполненным в виде корпуса, изготовленного из прозрачного материала, с внутренней камерой цилиндрической формы, в нижней части когорой установлена с возможностью перемещения вдоль камеры крышка, на которой смонтирован датчик давления, при этом устройство, имитирующее скважину, выполнено иэ труб, соединенньгс посредством втулок, и снабжено консольно закрепленными на указанных втулках электромеханическими

775308 атчиками, каждый из которых выпол1 ен в виде трех упругих пластин с тенэорезисторами и свободно регулируемыми по длине с помощью приспособления для натяжения нитями, причем свободные концы указанных нитей размещены внутри труб, имитирующих скважину, перпендикулярно оси и соединены в одной точке затрубного про странства имитированной скважины, С целью имитации каверн внутри скважины бурильная колонна снабжена втулками различного диаметра, установленными в местах соединения труб.

Кроме того, расширение фучкциональных возможностей стенда достигается за счет того, что устройство, имитирующее скважину, снабжено манометром для контроля давления в эатрубном пространстве, устройство для подачи очищающего агента снабжено смесителем, а устройство, имитирующее забой скважийы, снабжено термометром.

Ка фиг.1 изображен стенд для исследования процесса выноса шлама при бурении нисходящих скважин, общий вид; на фиг.2 — узел I на фиг.1; на фиг. 3 — разрез A-A на фиг.2.

Стенд содержит раму l, закрепленное на ней устройство, имитирующее скважину, состояшее иэ стеклянных труб 2, соединенных втулками 3, на которых закреплены регистрирующие давление манометры 4 и злектромеханические датчики 5, которые содержат три консольно закрепленные пластины б с наклеенными тенэорезисторами 7, нити 8, регулируемые по длине с одной стороны механизмами 9 регулировки натяжения, а с другой соединенные в точке 10 затрубного пространства.

Трубы 2, имитирующие скважину, в нижней части опираются на устройство

11, имитирующее забой, на котором установлен для подачи в забой буровой мелочи бункер-питатель 12, термометр 13 и датчик действующих на забой сии 14. Вверху трубы 2 вставлены в головку 15, на которой смонтирован привод вращения 16 и механизм подачи 17, служащий для подачи в забой 11 труб 18 бурильной колонны, соединенных втулками 19, и коронки

20. На трубах 18 установлено устройство для подвода очищающего агента, состоящее из подводящей магистрали

21, расходомера 22, манометра 23 и смесителя 24 для подачи в воздух жидкости.

Стенд работает следующим образом.

Среда, удаляющая буровую мелочь (воздух, воца или воздушно-водяная смесь), подается по стрелке Б через муфту 25, бурильную колонну и коронку 20 в забой 11, куда иэ бункерапитателя 12 одновременно подается регулируемое количество буровой мелочи. Смесь удаляющей среды и буровой мелочи поднимается по затрубному про транству внутри труб 2 в головку 15 и удаляется в приемный бункер 2б по трубе 27. В процессе прохождения

cMGcH манометрами 4 регистрируется изменение давления по длине скважин, а так как трубы 2 и устройство, имитирующее забой 11,выполнены из прозрачного материала, прохождение смеси можно регистрировать на киноплен ку. Для приближения моделированного процесса к реальному бурильная колонна приводится во вращение и подается на забой механизмом подачи 17.

Регулируя процентное содержание воздуха и жидкости, подаваемое в стенд, определяется смачиваемость буровой мелочи, скорость потока, при которой начинается массовый подьем шлама, влияние конструктивного расположения отверстий в коронках бурового инструмента на эффективность очистки забоя скважины, силы действия потока на забой, влияние концентрации шлама на подъемную силу потока и температуру удаляющей среды у забоя скважин.

Изменяя на отдельных участках диаметр втулок 3 и труб 2, определяется влияние каверн, т.е. расширений,скважин на выносную способность потока.

Для определения величины подъемных сил, действующих на частицы буровой мелочи, коэффициента подобия частиц шлама, критической скорости удаляющего потока и закономерности распределения скорости потока по поперечному сечению эатрубного пространс тва служит электромеханические датчики 5, работающие следующим образом.

Точку 10 соединения нитей перемещают механизмами 9 регулировки натяжения в необходимое место затрубного пространства и закрепляют в ней частицу буровой мелочи необходимых раэмеров и формы. Поток, протекающий в эатрубном пространстве, воздействует на чистицу и, следовательно, через

45. нити 8 на пластины б с наклеенными тенэореэисторами 7 и деформируе их.

Величина деформации, пропорциональная силам действия потока, регистрируется через тенэорезисторы 7 осцилЯ ) лографом.

Формула изобретения

1. Стенд для исследования процесса выноса шлама при бурении нисходящих скважин, включающий устройство, имитирующее скважину, бурильную колонну с коронкой, привод вращения и подачи бурильной колонны, устройство для подачи очищающего агента, бункерпитатель стенда буровой мелочью, отличающийся тем что, с целью расширения функциональных возможностей., стенд снабжен устройством, имитирующим забой скважины, выполненным в виде корпуса, изготовленного из

775308 прозрачного материала, с внутренней камерой цилиндрической формы, в нижней части которой установлена с возможностью перемещения вдоль камеры крышка, на которой смонтирован датчик давления, при этом устройство, имитирующее скважину, выполнено из труб, соединенных посредством вту лок, и снабжено консольно закрепленными на указанных втулках электромеханическими датчиками, каждый из. которых выполнен в виде трех упругих пластин с тензорезистораьж,и свободно регулируемыми по длине с помощью приспособления для натяжения нитями, причем свободные концы указанных нитей размещены внутри труб, имитирующих скважину, перпендикулярно оси и соединены в одной точке затрубного пространства имитированной скважины.

2 ° Стенд по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью имитации каверн внутри скважины, бурильная колонна снабжена втулками различного диаметра, установленными в местах соединения труб.

3. Стенд по пп.1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что устройство, имитирующее скважину, снабжено манометром для контроля давления в затрубном пространстве.

4. Стенд по пп.1-3, о т л и ч а— ю шийся тем, что устройство для подачи очищающего агента снабжено смесителем.

5. Стенд по пп.1-4, о т л и ч а— ю шийся тем, что устройство,имитирующее забой скважины, снабжено термометром.

Источники информации, f5 принятые во внимание при экспертизе

1. Кутузов Б.Н., Михеев И.Г;Пнзвмотранспортные и обеспыливающие системы буровых станков на карьерах., И., "Недра", .1970, ".93.

2. Авторское свидетельство СССР

М 295855, кл.В 21 В 9/10, 15.07.69 (прототип).

775308

Составитель И.Федяева

Редактор Д. Павлова Техред С.Мигунова Корректор М.Шароши:

Закаэ 7682/41 Тираж 626 Подписное

BHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4