Устройство для регистрации гидродинамического давления и осевой нагрузки Советский патент 1984 года по МПК E21B47/06 

ИэоФретение относится к измериеепы/юЛ технике, в частности к устройствам кяя исследования режима бурения р огюгораэзвдочнах скважин

При пЦк ъд/виии кс шлексных исследований бурении геологоразвеяочнык скашюш необходим контроль осевой нагрузки к гидродинамического давлеш1я. Ос&баЛ интерес представляет иэ «ере«ие величины гидродниамического давлеиня, возникающего при спуске бурильной колонны за счет гидросопротивлекий при движении ПРО14ЫВОЧНОЙ жидкости в малых зазорах между буровкм снарядом и стенками сквг1жины. По величине этого давления можно делать выводы ) о воз 4ожности гидрсфазрыва горных псчрод, поглсядения промывочной жидкости,, обвалах стенок скважины, а также усталостного разрушения гориых ПОРОД и т.п.

Известен глубинный манометр для измерения гидродинамического давления жидкости в процессе спуска его в скважину, который содержит чувствительный элемент в виде трубчатой пружины, соединенной одним концом с полостью измеряемого давления, а другим - с пером регистрирующего блока, и барабан записи, кинематически связанный с часовьвл приводом, а также механизм запуска часового приводаС ЦНедостатком данного прибора является то, что он предназначентолько для измерения гидродинамического давления и не может измерять осевую нагрузку.

Наиболее близким по технической су1аиости к предлагаемому является устройство для регистрации гидродинамического давления и осевой нагруки, содержащее цилиндрический кориус с перегородкой, в которой образована рабочая KciMepa, с одной стороны ее .установлен регистрирующий узел, с другой - поршень, в корпусе и перегородке выполнены отверстия ДО1Я подачи промлвочной жидкости, шток с коаксисшьным и радиальными каналами размещен внутри ксзрпуса на направляющих Т2 .

Однако недостатком известного устройства является большая неточность измерения величины гидродинамического давления ввиду того, что при спуске прибора в скважину на величину гидродинамического давления накладывается усилие, возникающее от трения породоразрушающего инструмента и колонковой трубы о стенки скважины, и которое передается через шток и поршень на регистрирующий узел.

Цельюизобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для регистрации гидродинамического давления и осевой нагрузки, содержащее цилиндрический корпус с перегородкой, в 5 которой образована рабочая камера, с одной ее установлен регистрирующий узел, с другой - поршень , в корпусе и перегородке выполнены отверстия для подачи про10 лвлвочной жидкости, шток с коаксиальным и радиёшьными каналами размещен внутри корпуса на направляющих, оно снабжено дсяюлнительным по(шнем и фиксатором, при этом

S дополнительный поршень размещен В коаксиальном кангше, а во внутренней части корпуса со стороны установки штока выпол-нен паз, в котором размещен один конец фиксато0 другой конец которого подпружинен и установлен в коаксиальном канале, причем в нижней части штока выполнен аксиальный канал.

Кроме того, устройство снабжено

5 заглушками, установленными с обеих

сторон коаксиального канала штока.

На фиг.1 изображено устройство,

общий вид; на фиг.2 - разрез А-А

на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на

P фиг.1.

Устройство для регистрации гидродинамического давления и осевого усилия (фиг.1) состоит из корпуса 1, в которсм образована камера 2, ог5 раниченная с одной стороны манометром .3 с регистрирующим прибором

4,а с другой - поршнем 5 и заполнена рабочей жидкостью, например трансформаторньол маслом. В корпусе

0 1 на направляющих 6 подвижно установлен шток 7, который при своем движении может перемещать поршень

5.Манометр 3 выполнен в виде геликсной пружины 8, заполненной ра5 бочей жидкостью. Регистрирующий прибор 4 состоит из диаграммного бланка 9, размещенного в каретке 10, соединенной ходовьш винтом 11 с часовьви приводом 12, а на свободном конце геликсной пружины 8 установлено перо 13. В корпусе 1, перегородке и штоке 7 выполнены соответственно каналы 14 и 15 для подачи промывочной жидкости. Средняя часть канала 15 выполнена боль шего диаметра и на концах средней части выполнены радиальные каналы 16 и 17 для отвода поршня 18 из средней части канала 15. Каналы 16 снабжены соответственно заглзти0 нами 19 и 20.В корпусе 1 выполнен кольцевой паз 21 для фиксации в нем фиксатора 22, например, в виде корс 1ысла, который установлен на оси 23 и подпружинен пружиной 24.

5 Вверху корпус 1 соединен с колонной бурильных труб (не показано, а внизу шток 7 соединен при помощи ниппеля с колонковой трубой (не показано), Устройство для регистрации гидро динамического давления и осевой нагрузки работает следующим образом При опускании устройства в скважииу (фиг.1) происходит измерение гидродинамического давления. При этом шток 7 при псянощи фиксатора 22 через кольцевой паз 21 зафиксирован относительно корпуса 1 и не входит в контакт с поршнем 5, Усилие от тр ния породораэрушающего инструмента и колонковой трубы (не показаны) о стенки скважины передается к шток 7 и на корпус 1, но не передается на поршень 5 к манометру 3 и регист рирующему прибору 4. Измерение гидродинамического дав ления осуществляется следующим образом. При спуске устройства промывочная жидкость вытесняется из сква жины и поступает в колонковую трубу и ниппель (не показаны) к каналу 15 штока 7. При этом поршень 18 потоком промывочной жидкости вытесняется из средней части канала 15 в канал 16, не мешая проходу промывочной жидкости далее по радиальным каналам к поршню 5. Возникающее при спуске гидродинамическое давление передается поршнем 5 рабочей жидкости в камере 2, которая раскручивает геликсную пружину 8 манометра 3 и перо 13 регистрирующего прибора 4 наносит запись на диаграммный бланк 9, размещенный в каретке 10, которая приводится в поступательное движение ходовым винтом 11 и часовым приводом 12. Таким образом,.происходит точное измерение гидродинамического давления промывочной жидкости. После завершения спуска устройства в скважину промывочная жидкость подается насосом (не показано) к пр&дПага& оку устройству, где по каналу 14 и 15 поступает к забою скважины для его промывки. При этом поршень 18 под действием силы тяжести опускается до фиксатора 22, а затем под давлением промывочной жидкости действует, на нижний конец фиксатора 22 и, преодолевая усилие предварительно сжатой пружиры 24, выводит верхний конец фиксатора 22 из зацепления с кольцевым пазом 21 корпуса 1. При этом поршень 18 перемещается в нижнее положение в канале 15. В данный, момент шток 7 имеет возможность перемещения по направляющим б относительно корпуса 1 и, следовательно, появляется возможность измерения осевой нагрузки. Измерение осевой нагрузки происходит следующим образом. Осевое усилие, возникающее от взаимодействия трения породоразрушающего инструмента .с забоем скважины передается через колонковую трубу и нипеель на шток 7.. Шток 7, двигаясь по направляющим 6, передает осевое усилие поршню 5, входя с ним в соприкосновение. Далее поршень 5 передает осевое усилие рабочей жидкости в камере 2, манометру 3 и регистрирующему прибору 4. Перезарядку устройства производят путем удаления поршня 18 из канала 15 и последующего его размещения в верхней части фиксатора, для этого необходимо вывинтить заглушки 19 и 20. Техническое преимущество предлагаемого устройства для регистрации гидродинамического давления и осевой нагрузки состоит в повышении точности измерения гидродинамического давления проьывочной жидкости |В процессе его спуска в скважину.

Фиг. 1

6-6

-/f

Фиг. 2

Фиг.З

1. УСГРОЯеТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ГИДРСЩИНАМИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ И OCEBOflt НАГРУЗКИ, содержащее цилиндрический корпус с перегсч од1)сой, в которой образована рабочая камера, с одной стороны ее установлен ре:,:,.,,. « ,:: . .. . :v г ii.;«;.fiab JiiiiA гистрир)пощий узел, а с другой поршень, в корпусе и перегородке выполнены отверстия для подачи промывочной жидкости, шток с коаксиальвБМ и ргшиальныкш каналами размещен внутри корпуса на направлшощих, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено дополнительным психанем и фиксатором, при этом дополнительный поршень размещен в коаксиальном канале, . а во внутренней части корпуса со стороны установки штока выполнен паз, в котором размещен один конец фиксатора, другой конец которого i подпружинен и установлен в коакси. альном канале, в нижней части штока СП выполнен аксиальный канал. 2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что оно снабжс но заглушками, установленными с обеих сторон коаксиального кангша штока« | эо о 4 00