Устройство для измерения динамической нагрузки в бурильной колонне Советский патент 1989 года по МПК E21B45/00 

(Л

3150

,.ие - с KB 2. IIoJuicTi; 5 меж,чу иерх- ной рабочей попррхностью нерхпего II 3 и KB 2 сообщена посредством выполненного в КБ 2 канала 14 с полостью 6 между П 3 и 4, папол}1ениой рабочей жидкостью. При этом KB 2 выполнена с наружной кольцевой камерой 18 и имеет перегородку 19 с отверстиями 20, расположенную между KaMepofi 18 и кольцевым зазором с возможностью перекрытия отверстий 20 верхним П 3. Упругость пруткин 8 и 9 П 3 и А регулируется гайками 10 и 11. В нижней гайке 11 имеется из- мерительное отверстие 12. Перемещение П А пронорционлльно осевым ДИ нл долоте, от которых зависит величина открытия отверстий 20 и соответственно кол-во жидкости, пере текас мой из полостей 5 и 6 в камеру 18 „ Перемещение определяется по разности положений П А относительно нижнего торца гайки 11 до опускния устройства в скважину и после подъема его с забоя.По осевому перемещению П 4, количеству перете- каемой жидкости и времени нагруже- ния определяется эквивалентная ДН, соответствующая количеству 1щклов нагружения долота. 1 ил.

Изобретение относится к буровой технике и позволяет повысить точность измерения динамических нагрузок (ДН) в бурильной колонне. Для этого расположенные в кольцевом зазоре между корпусом 1 и расположенной в нем кольцевой втулкой (КВ) 2 подпружиненные пружинами 8 и 9 поршни (П) 3 и 4 выполнены кольцевыми и расположены один над другим. Их наружные боковые поверхности взаимодействуют с корпусом 1, а внутренние - с КВ 2. Полость 5 между верхней рабочей поверхностью верхнего П 3 и КВ 2 сообщены посредством выполненного в КВ 2 канала 14 с полостью 6 между П 3 и 4, заполненной рабочей жидкостью. При этом КВ 2 выполнена с наружной кольцевой камерой 18 и имеет перегородку 19 с отверстиями 20, расположенную между камерой 18 и кольцевым зазором с возможностью перекрытия отверстий 20 верхним П 3. Упругость пружин 8 и 9 П 3 и 4 регулируется гайками 10 и 11. В нижней гайке 11 имеется измерительное отверстие 12. Перемещение П 4 пропорционально осевым ДН на долоте, от которых зависит величина открытия отверстий 20 и соответственно и кол-во жидкости, перетекаемой из полостей 5 и 6 в камеру 18. Перемещение определяется по разности положений П 4 относительно нижнего торца гайки 11 до опускания устройства в скважину и после подъема его с забоя. По осевому перемещению П 4, количеству перетекаемой жидкости и времени нагружения определяется эквивалентная ДН, соответствующая количеству циклов нагружения долота. 1 ил.

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для определения динамической нагрузки в бурильной колонне или на долоте .

Целью изобретения ялвяется повышение точности измерения динамически нагрузок.

На чертеже изображено устройство, общий вид, продольное сечение.

Устройство для измерения динамической нагрузки в бурильной колонне состоит из корпуса 1, в котором посредством резьбы закреплена втулка 2 образующая с корпусом 1 кольцевой зазор. В кольцевом зазоре размещены поршни 3 и 4, разделяющие его натри полости 5-7. Поршни 3 и 4 подпружинены пружинами В и 9, величина силы упругости которых регулируется гайками 10 и 11 соответственно. В гайке 11 выполнено отверстие 12, служащее для помещения в него щупа, посредством которого определяется величина перемещения поршня 4. Поршень 4 подпружинен пружиной большой жесткости, выбранной с таким расчетом, чтобы силы инерции, обусловленные динамическими осевыми усилиями, в процессе бурения не СМОГ ли вызвать перемещения поршня 4.

Вставная втулка 2 и поршни 3 и 4 снабжены уплотнительными кольцами 13, Полости 5 и 6 соединены между собой каналом 14, выполненным во втулке 2, и заполнены жидкостью, например маслом. Определенное давление в полостях создается посредством обратного клапана 15 через отвер5

0

5 0 5 Q

стие 16, воздух при зтом стравливается посредством винта 17.

Во втулке 2 имеется кольцевая камера 18, закрытая перегородкой 19 с отверстиями (щелями) 20.

Устройство работает следующим образом.

При возникновении осевых динамических усилий в процессе бурения на поршень 3 действуют инерционные силы, эквивалентные возникающим осевым динамическим усилиям на долото в процессе бурения. Поршень 3 перемещается вниз, сжимает пружину В, и отверстия 20 в перегородке 19 кратковременно открываются.

Жидкость из полости 6 по каналу 14 перетекает в полость 5, а затем через отверстия 20 в кольцевую камеру 1В.

Вследствие увеличения объема гидрокамеры давление в полостях 5 и 6 ,мгновенно падает, но за счет жесткости пружины 9 поршень 4 перемещается вверх, уменьшая тем самым объем гидрокамеры и увеличивая давление в ней до первоначального значения или близкому к нему.

При уменьшении динамической нагрузки поршень 3 под действием упругой силы пружины В поднимается вверх и перекрывает отверстия 20 в перегородке 19, в результате чего прекращается перетекание жидкости в кольцевую камеру 1В. Необходимое избыточное давление в полостях 5 и 6 поддерживается пружиной 9 и поршнем 4.

5

1« ocoFtoMy перемещению поршня 4 количеству псретекаемой жидкости и времени нагружения определяется эквивалентная динамическая нагруз ка, соответствующая количеству циклов нагружения долота. Зная размеры поршня 4 и величину осевого перемещения его в процессе бурения, определяется количество перетекае- мой жидкости. Время нагружения регистратора равно времени дробления Эквивалентная динамическая нагрузк определяется путем тарировки уст-- ройства на стенде. С этой целью на стенде создают динамическую нагрузку определенной интенсивности и прдолжительности и следят за перемещением поршня 4. По различным значениям динамической нагрузки и времени ее действия строят диаграммы перемещения поршня, которые затем используются для определения эквивалентной динамической нагрузки в бурильной колонне в процессе бурения .

Перемещения поршня А пропорциональны осевым динамическим усилиям на долоте, следовательно, и величина открытия отверстий 20 будет зависить от величины этих усилий. Соответственно будет зависить и количество жидкости, перетекаемой из полостей 5 и 6 в кольцевую камеру 18, которое можно определить по разнице положений поршня 4 относительно нижнего торца гайки 11 до опускания устройства в скважину и после подъема его с забоя.Положение поршня 4 относительно гайки 11 определяется с помощью щупа (не показан) , который вставляется в отверстие 12 в гайке 11 до упора с поршнем 4.

Применение предлагаемого устройства для измерения динамической наСоставитель Г.Алексеева Редактор В.Бугренкова Техред Л.Олийнык КорректорН .Борисова

Заказ 5062/44

Тираж 114

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

02801

в буриль} ой колонне позволяет в значительной степени повысить точность определения эквивалентной (Осевой нагрузки, позволяющей судить о нагружении элементов бурильной колонны, за все время ее работы, что в свою очередь позволяет корректировать режимы бурения в различных Q интервалах для получения оптимальной отработки долот, а также оценивать эффективность применения различных типов наддолотных аммортиза- торов.

15

Формула изобретения

Устройство для измерения динамической нагрузки в бурильной колонне,

содержащее корпус, коаксиально

расположенную в нем кольцевую втулку и расположенные в кольцевом зазоре между.корпусом и втулкой подпружиненные поршни, полость между которыми заполнена рабочей жидкостью, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности измерения, поршни выполнены кольцевыми и расположены одни над другим с возможностью взаимодействи я их наружных боковых поверхностей с корпусом, а внутренних - с втулкой, полость между верхней рабочей поверхностью верхнего поршня и втулкой сообщена посредством канала, выполненного во втулке с полостью между поршнями, а втулка выполнена с наружной кольцевой камерой и имеет перегородку с отверстиями, расположенную между последней и кольцевым зазором с возможностью перекрытия отверстий верхним поршнем, при этом устройство снабжено гайками для регулирования упругости пруткин поршней, нижняя гайка имеет измерительное отверстие.

Подписное