Устройство для определения осевой нагрузки на долото Советский патент 1988 года по МПК E21B47/12 E21B19/08 

О)

tNO

Изобретение относится к области бурения скважин любых диаметров в любом пространственном направлении и может быть использовано в непрерывной выдаче на днев- пую поверхность параметров давления бурового инструмента на забой скважины, автоматической записи их на дневной поверхности.

Цель изобретения - расширение диапазона измерений, повышение надежности работы устройства и обеспечение возможности получения экстренного сигнала на дневной поверхности.

На фиг. 1 изображен датчик осевой нагрузки на долото в транспортном положении, продольный разрез; на фиг. 2-4 - фронтальные части датчика осевой нагрузки при различных изменениях величин осевых нагрузок.

Устройство включает глубинный датчик осевой нагрузки, содержащий корпус 1, клапан, состояш,ий из ступенчатого штока 2, в котором выполнен осевой канал 3 запорного органа 4, размешенного в верхней части штока 2 седла 5, выполненного в корпусе I, и дифференциального упругого блока, выполненного в виде пружинных секций б разного диаметра, при этом диаметр пружинных секций 6 уменьшается в сторону запорного органа 4, причем пружинные секции 6 размешены в кольцевой камере 7, образованной ступенчатым штоком 2 и корпусом. Запорный орган 4 выполнен игольчатым и имеет в вершине конусность, равную 10-15°. На наружной поверхности запорного органа 4 выполнены проточки 8, а внутри него - осевой 9 и радиальный 10 каналы, которые сообшаются с осевым каналом 3. На внутренней поверхности корпуса 1 выполнена кольцевая проточка 11 для сообщения с радиальным каналом 10 в транспортном положении.

Датчик гидравлически соединен с наземным регистрирующим узлом (не показан)

Устройство работает следуюшим образом.

До подхода к забою в колонну труб (не показаны) подается промывочная среда, которая через каналы 3, 9 и 10, кольцевую проточку 8 и седло 5 поступает к забою скважины. После контакта бурового инструмента с забоем скважины шток 2 с запорным органом 4 перемешаются в положение показанное па фиг. 2, транзитный проход промывочной среды кратковре.менно прекращается, но при необходимости может повторяться любое число раз, при этом в колонне бурильных труб давление промывочной среды мгновенно повышается и воздействует на регистрирующий наземный узел (не показан), например прибор ЗСЛ-24, гидравлически подключенный к схеме подачи промывочной среды и механически - к кинематике бурового станка, который об этом подает первый зву0

ковой или световой сигнал и записывает его на ленте.

При дальнейшем увеличении нагрузки происходит дальнейщее движение штока с 5 запорным органом 4 (фиг. 3), транзитный проход промывочной среды возобновляется, она устремляется через кольцевое сечение, образованное седлом 5 и игольчатой частью запорного органа 4 при начинающем увели„ чиваться сопротивлении ее движению, которое принимается за исходное. Прибор ЗСЛ-2М регулируется так, что он при этих условиях указывает давление бурового инструмента на забой скважины - О кгс.

При дальнейшем движении штока с за5 норным органом (фиг. 4) пружинные секции 6 дифференциального упругого блока увеличивают давление бурового инструмента на забой скважины, при этом кольцевое сечение, образованное седлом 5 и игольчатой частью запорного органа 4 уменьщается, а сопротивление промывочной жидкости увеличивается, что зарегистрируется наземным регистрирующим узлом.

При достижении предельного давления бурового инструмента на забой скважины

5 игольчатая часть (фиг. 4) перекрывает седло 5, выход промывочной среды на забой скважины прекращается, ее давление в колонне труб мгновенно увеличивается, а регистрирующий узел это показывает, записывает на ленту, сообщает сигналом и при

необходимости отключает питание привода бурового станка.

Крупномасштабная запись параметров давления бурового инструмента на забои обеспечивается большой величиной хода (150-200 мм) запорного органа.

Предлагаемое устройство применимо для скважин любых диаметров (даже самых малых) и использует гидравлические свойства потока промывочной среды для получения на дневной поверхности экстренного,

0 четкого, определяющего с точностью до 1 см положения бурового инструмента относительно забоя скважины сигнала, непрерывное поступление данных о величине давления бурового инструмента на забой скважины и автоматическая запись их на ленте, необходимых для регулирования режима бурения в процессе его выполнения. При превышении предельной нагрузки бурового инструмента на забой скважины, чреватой аварийной ситуацией, привод бурового станка

0 автоматически отключается.

Формула изобретения

1. Устройство для определения осевой нагрузки на долото, включающее наземный ре- 5 гистрирующий узел, гидравлически соединенный с датчиком осевой нагрузки, содержащим корпус, клапан, состоящий из штока, запорного органа, размещенного в верхней

5

5

части штока и седла, выполненного в корпусе, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, повышения надежности работы устройства, оно снабжено дифференциальным упругим блоком, выполненным в виде пружинных секций разного диаметра, диаметр которых уменьшается в сторону запорного органа, при этом шток клапана выполнен ступенчатым и образует с корпусом кольцевую камеру, в которой размещен дифференциальный упругий блок, а запорный орган выполнен игольчатым с проточками на наружной поверхности и с радиальным и осевым каналами внутри него.

причем в штоке клапана вьню-лнен осччюй канал с возможностью сообшен.ия с канаи;;- ми запорного органа, а на внутренней поверхности корпуса выполнена кольцевая проточка для сообщения с радиальным каналом запорного органа в транспортном положении.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что игольчатая часть запорного органа выполнена с углом конусности в вершине, равным 10-15°, а величина осевого перемещения игольчатой части запорного органа равна 150-200 мм.

Изобретение относится к области бурения скважин. Цель изобретения - расширение диапазона измерений и повышение надежности в работе устройства. Оно содержит наземный регистрируюш,ий узел, гидравлически соединенный с датчиком осевой нагрузки, включающим корпус (К), кдапэн, состояш,ий из ступенчатого штока, в верхней части которого размещен запорный орган, и седла, выполненного в К- Устройство имеет дифференциальный упругий блок, выполненный в виде пружинных секций разного диаметра, который уменьшается в сторону запорного органа. Ступенчатый шток образует с К кольцевую камеру, в которой размещен упругий блок. Запорный орган выполнен игольчатым с проточкой на наружной поверхности и с радиальным и осевым каналами внутри него. В ступенчатом штоке выполнен осевой канал, сообщающийся с каналами запорного органа. На внутренней поверхности К выполнена кольцевая проточка для сообщения с радиальным каналом запорного органа в транспортном положении. Игольчатая часть запорного органа выпо:;- нена с углом конусности в вершине, равным 10-15°. Величина осевого перемещения игольчатой части равна 150-200 мм. При достижении предельного давления бурового инструмента на забой скважины игольчатая часть перекрывает седло, клапана, выход промывочной среды на забой прекращается. Давление среды в колонне труб мгновенно увеличивается, что зафиксируется регистрирующим узлом, который сообщает сигналом. При превышении предельной нагрузки бурового инструмента на забой привод бурового станка автомат чески отключается. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

т

Ц)иг.г

Составитель Г, Алексеева

Редактор В, БугренковаТехред И. ВересКорректор В. Бутяга

Заказ 3281/33 ,Тираж 53 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная. 4

. лж