Забойный измеритель осевой нагрузки на долото Советский патент 1961 года по МПК E21B45/00 

Известные забойные измерители осевой нагрузки на долото весьма сложны и дают кратковременную запись показателей без их передачи на поверхность. Это исключает возможность использовать в процессе бурения полученную информацию для управления процессом.

Для устранения этого недостатка описываемый забойный измеритель осевой нагрузки на долото выполнен в виде герметичного маслона.полненного поршневого устройства с саморегулирующим клапаном, поршневыми измерителями расхода и гидроусилителем, гидравлически связанными между собой и обеспечнваюш,нми автоматическое взаимодействие поршня датчика и дросселя. Измеритель генерирует и посылает на дневную поверхность импульсы давления, частота которых пропорциональна осевой нагрузке. Такой забойный измеритель позволяет вести процесс бурения, используя информацию о величине осевой нагрузки.

На фиг. 1 показана принципиальная схема забойного изл ерителя; на фиг. 2 - его конструктивное выполнение.

Реакция осевой нагрузки действует на поршень /, вследствие чего в цилиндре 2 создается давление, пропорциональное величине осевой нагрузки на долото. Из цилиндра 2 по трубе 3 жидкость (масло) дросселирует через отверстие 4 саморегулируемого сечения и поршневой измеритель 5 расхода с перекидным клапаном 6 в камеру 7 и из нее - по трубе 8 в камеру 9 низкого давления. По мере заполнения цилиндра 10 измерителя расхода жидкости его поршень 11 поднимается, сжимает пружину 12 и в конце хода диском 13 штока поворачивает рычаг 14 перекидного клапана 6. Вследствие этого цилиндр 10 сообщается с камерой 7 и камерой 9 низкого давления, поршень // под действием пружины 12 начинает опускаться и в конце хода диском 15 штока поворачивает рычаг 14 в исходное положение.

Автоматическое изменение сечения дросселируюшего отверстия осуществляется при помощи поршневого регулятора 16, поршень 17 которо№ 141830- 2 го т КимаетсТ тру иной У8. Верхняя часть 19 цилиндра постоянно сообщаетй я: Мй поэтому при увеличении давления в пилиндре 2 ве;|ичина д,рос9едииую1Вд1|о сечения 4 возрастает, обеспечивая пеобходиг4 9(Э лилейную saBH fvipCTb между расходом жидкости и перепадом даф1ниЯ|, 4Йб1Р%зом,частота колебаний измерителя расхода будет прфорциональнд фгрузке на долото. Для преобразования этих слаБых K 1 8SMiH 6 гиддавлические импульсы достаточной мощности дл Я€реягГЧ№ ййформации на поверхность предназначен гидроусилитель 20, действуюш,ий при малом (1,5-2 атм перепаде давления, создаваемом дросселированием потока промывочной жидкости в клапане гидроусилителя.

Верхняя часть штока поршня 11 перемеш,ает диафрагму 21, выступ 22 которой закрывает отверстие 23 пилиндра гидроусилителя. Давление в цилиндре 24 возрастает, поршень 25 перемеш.ается вверх и частично перекрывает дросселируюш,ее отверстие 26, вследствие чего разность между давлениями в полостях 21 и 28 возрастает на несколько десятков атмосфер- Гидравлический пмпульс (скачок давления) передается на поверхность, где улавливается известными устройствами и преобразуется в показания величины осевой нагрузки на долото.

По сведению авторов интервалы времени между импульсами до глубины 4 км должны быть 5-6 сек, а ударное повышение давления ;ia клапане 26 должно быть 15-20 атм.

Забойный измеритель помещается в трубе длиной 2-2,5 м, монтируемой между турбобуром и бурильной колонной- В верхней части этой же трубы расположен гидроусилитель 20. Измеритель 5 расхода и поршневой регулятор 16 дросселирующего отверстия по.мещены внутри герметичного баллона 29. Баллон связан с цилиндром 2 посредством трубопровода 30 и с полостью 9 низкого давления - трубопроводом 31. Масляная система герметично изолирована от внешней среды и не имеет сальниковых уплотнений. Выравнивание внутреннего давления с внещпим осуществляется через сильфон 32. В нижней части трубы размещено устройство, компенсирующее дополнительно возникающую осевую нагрузку от перепада давления между внутренней полостью и затрубным пространством. Усилие на подвижный шток 33 в уплотнении 34 компенсируется встречно направленным усилием на кольцевую нлощадо порщня 35, равную площади штока 33. Поэтому усилия на шток будут уравновешены. Скользящий шестигранник 36 передает крутящий момент П1тока.

При каждом приподъеме nFiCTpyмента над забоем устройство авгоматпчески перезаряжается. При этом nopnienb / пружиной 37 перемещается вниз, вызывая переток жидкости из подпоршневой зоны через клапан 38 в надпоршневую.

Предмет изобретения

Забойный измеритель осевой нагрузки на долото, использующий столб жидкости, находящейся в скважине, для передачи информации с забоя на поверхность, отличающийся тем, что, с целью создания гидравлических импульсов с частотой, пропорциональной осевой нагрузке на долото, он выполнен в виде герметичного маслонаполненного поршневого устройства с саморегулирующим клапаном, поршневыми измерителями расхода и гидроусилителем, имеющими между собой гидравлическую связь, обеспечивающую автоматическое взаимодействие порншя датчика и дросселя.

Составитель Р. М. Раскин

19 П

Риг.1

Редактор Л. Л. Струве

Подп. к ггеч. 14.ХП-61 г.Формат бум. 70xl08YjgОбъем 0,35 изд. л.

Зак. 12179Тираж 700Цена 7 коп.

ЦБТИ при Комитете по делам изобретений и открытий

при Совете Министров СССР Москва, Центр, М. Черкасский пер., д. 2/6.

Типография ЦБТИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР, Москва, Петровка, 14.

Корректор Е. Л. Коган

Техред А. Л. Резник

29

(1

IК

II