Устройство для измерения осевой нагрузки на долото Советский патент 1988 года по МПК E21B45/00 

Изобретение относится к технике бурения глубоких скважин при разведке и добыче полезных ископаемых и предназначено для измерения осевой нагрузки на долото в процессе бурения скважины.

Целью изобретения является повышение точности измерения осевой нагрузки на долото путем уменьшения предела измерения индикатора за счет получения и измерения непосредственного сигнала, пропорционального величине осевой нагрузки на долото.

На чертеже схематично представлено предлагаемое устройство.

Устройство для измерения осевой нагрузки на долото содержит датчик 1 веса с упругим элементом 2, гидролинию 3, гидроцилиндр 4, установленный на кронштейне 5, жестко соединенном с датчиком 1 веса, пресс-бачок 6, переключатель 7 режима бурения и индикатор 8 осевой нагрузки на долото. Датчик 1 веса с упругим элементом 2 устанавилвается на неподвижном конце талевой системы буровой установки. Гидролиния 3 состоит из металлических труб, соединенных между собой и с другими элементами устройства резьбовыми соединениями. Кронштейн 5 представляет собой металлическую конструкцию, предназначенную для взаимного скрепления гидроцилиндра 4 и датчика I веса при помощи болтовых или сварных соединений. Пресс-бачок 6 представляет собой -емкость для рабочей жидкости. Переключатель 7 режима бурен1(я устанавливается в гидролинии 3 вблизи пресс-бачка 6. Индикатор 8 осевой нагрузки на долото представляет собой показываюищй прибор с пределом измерения 30 тс.

Устройство позволяет получить и измерить непосредственный сигнал, пропорциональный величине осевой нагрузки на долото в процессе бурения скважины, так как измеряемым усилием является реакция упругого элемента датчика веса на уменьшение веса колонны бурильных труб при постановке ее на забой. Величина этого сигнала ограничена максимальным допустимым .значением осевой нагрузки на долото, что, в свою очередь, позволяет применение последующих измерительных средств с пределом измерения, пропорциональным максимальной величине осевой нагрузки на долото, а не макси0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

мальному весу бурильной колонны. Так как при бурении глубоких скважин мак- С11мальная величина осевой нагрузки на долото В 10-12 раз меньше максимального веса бурильного инструмента, то и измерительный прибор (индикатор) осевой нагрузки выбирается на предел измерения, который в 10-12 раз меньше, чем предел измерения индикатора веса. Уменьшение предела измерения индикатора осевой нагрузки приводит к пропорциональному гменьшению абсолютной погрешности измерения при не- изменнном значении основной приведенной погрешности.

Устройство работает следующим образом.

Во всех режимах буровых работ, в том числе при спускоподьемных операциях (кроме режима бурения), переключатель 7 режима бурения находится в положении Выключен9, при этом полость пресс-бачка 6 через гидроли- нио 3 соединена с поршневой полостью гидроцилиндра 4 и индикатором 8. Давление в гидролинии 3 равно атмосферному, и пок азание индикатора 8 равно О. Деформации упругого элемента 2 в процессе спускоподьемных операций бурильной колонны не вызьгаают изменения давления в гидролинии 3 и нулевое показание индикатора 8 сохраняется. После окончания сборки буриль- иого инструмента .перед постановкой колонны на забой п ереключатель 7 режима бурения переводится в положение Бурение, при этом пресс-бачок 6 отключается от гидролинии 3, а поршневая полость гидроцилиндра 4 с гидролинией 3 и индикатором 8 запираются. При последующей постановке бурильного инструмента на забой происходит , уменьшение усилия на неподвижном (мертвом) конце талевой системы, что приводит к изменению деформации упругого элемента 2 датчика 1 веса . (в стороиу ее уменьшения), а это, в свою очередь, вызывает повышение давления в поршневой полости гидроцилиндра 4 и гидролинии 3. На индикаторе 8 появляется показание, величина которого пропорциональна потере веса, т.е. осевой нагрузке на долото. Таким образом, устройство позволяет непосредственно без промежуточных вычисленнй измерять величину осевой нагрузки на долото.

После окончания бурения и при подъеме бурильного инструмента от забоя (на индикаторе осевой нагрузки на долото в это время нулевое показание) переключатель 7 режима бурения переводится в положение Выключено, полость пресс-бачка 6 при этом сообщается с гидролинией 3 и нулевое показание индикатора сохра- няется при дальнейших работах.

Данное устройство повышает точность измерения осевой нагрузки на долото путем уменьшения предела измерения измерительных средств (в 10- 12 раз) за счет полу ения и непосредственно измерения сигнала, пропорционального величине осевой нагрузки на долото. Повьпиение точности измерения осевой нагрузки на долото позво- ляет правильно выбрать оптимальную величину нагрузки на долото, что значительно увеличивает срок службы бу- рильньпс долот, уменьшается количество аварийных ситуаций, ;анЯых с разрушением долот на забое при бурении и, таким образом, повышает эффективность ведения буровых работ.

Формула изобретения

Устройство для измерения осевой нагрузки на долото, содержащее датчик веса бурильного инструмента с упругим элементом и индикатор, соединенный гидролинией с пресс-бачком, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности измерения устройство снабжено гидроцилиндром, кронштейном и переключателем режима бурения, размещенным в гидролинии между индикатором и прес(-бачком, гидроцилиндр установлен на кронштейне, который жестко соединен с датчиком веса бурильного инструмента, упругий элемент которого соединен со штоком гидроцйлиндра, поршневая полость последнего соединена гидролинией с индикатором, предел измерения которого равен максимальной осевой нагрузке на долото.

Изобретение относится к технике бурения глубоких скважин при разведке И добьпе полезных ископаемых. Цель - повьшение точности измерения. Для этоI )3 - го в гидролинии 3 между индикатором 8 и пресс-бачком 6 размещен переключатель 7 режима бурения, а с датчиком 1 массы бурильного инструмента жестко соединен кронштейн 5 с установленным на нем гидроцилиндром ГгЦ)) 4. Упругий элемент 2 датчика 1 массы соединен со штоком ГЦ 4, поршневая полость которого соединена гидролинией 3 с индикатором. Предел.измерения индикатора 8 равен максимальной осевой нагрузке на долото. Устр- во позволяет получить и измерить непосредственный сигнал, пропорциональный величине осевой нагрузки на долото, так как измеряемым усилием является реакция упругого элемента 2 датчика 1 массы на уменьшение массы колонны бурильных труб при постановке ее на забой. Потеря массы, т.е. осевой нагрузки на долото, вызьгоает повьшгение давления в поршневой полости ГЦ 4 и гидролинии 3 и индицируется на индикаторе 8. 1 ил. (Л to со to со