Стенд для исследования гидравлического воздействия гидромониторной струи долота на поверхность забоя Советский патент 1989 года по МПК E21B10/18 

/5- ;«

20 19

(Л

; длп исследований гидродинамики забоя : от работы гидромониторного Долота о i Цель изобретения - иовьЕиеиие досто- I верности данных при исследовании к.а- j сательной составлянш1ей скоростного давления жидкости на поверхности за- 1 боя за счет непрерывного измерения i значений исследуемого сигнала в разных точках забоя. Стенд включает гидравлическую камеру с долотом 10, установленный в основании 5: эксцентрично оси корпуса 1 металлический CTaKaii .7 с преобразователем (П) 12 и следящую систему для автоматической ориентации П 12 отнасительно центра забояо Следящая, система состоит из полого поводка 14,. установленного внутри перевернутого стакана 7, план ки 16(, оси 17 и кронштейна 18t, Иилс- ний конец поводка 14 имеет параллельные лыски, которые входят-.-в паз гшан-i ки 16« Размещен П 12 на верхн-ем конце поводка 14в Для измерения касательной составляющей скоростного давления жидкости в р-азных точках поверхности забоя при работе долота 10 вращают стакан 7, При этом П 12 перемещается по криволинейной траектории

от периферии забоя к центру или в обратном направлении. Поводок 14, взаимодействуя лысками с пазом планки 16, разворачивают П 12 так, что приемные отверстия его чувствительных элементов одинаково ориентированы относительно центра забоя. Таким образом, следящая система позволяет производить непрерывные измерения вектора касательной составляющей скоростного

.напора жидк:ости в разных точках забоя 3 ило

Изобретение относится к бурению скважин и представляет собой стенд для исследований гидродинамики забоя от работы гидромониторного долота. Цель - повышение достоверности данных при исследовании касательной составляющей скоростного давления жидкости на поверхности забоя за счет непрерывного измерения значений исследуемого сигнала в разных точках забоя. Стенд включает в себя гидравлическую камеру с долотом 10, установленный в основании 5 эксцентрично оси корпуса 1 металлический стакан 7 с преобразователем (П) 12 и следящую систему для автоматической ориентации П 12 относительно центра забоя. Следящая система состоит из полого поводка 14, установленного внутри перевернутого стакана 7, планки 16, оси 17 и кронштейна 18. Нижний конец поводка 14 имеет параллельные лыски, которые входят в паз планки 16. Размещен П 12 на верхнем конце поводка 14. Для измерения касательной составляющей скоростного давления жидкости в разных точках поверхности забоя при аботе долота 10 вращают стакан 7. При этом П 12 перемещается по криволинейной траектории от периферии забоя к центру или в обратном направлении. Поводок 14, взаимодействуя лысками с пазом планки 16, разворачивают П 12 так, что приемные отверстия его чувствительных элементов одинаково ориентированы относительно центра забоя. Таким образом, следящая система позволяет производить непрерывные измерения вектора касательной составляющей скоростного напора жидкости в разных точках забоя. 3 ил.

Изобретение относится: к буровой технике, а .именно к стендам для исследования воздействия гидромониторных струй, истекающих из насадок бурового долота, на поверхность забои

сква кинЫв:

Целью пзо-брсте1 ия является поBbffiieние достоверности данных при исагедо- ваго1И .касательной составляющей скоростного давления кидкости иа поверх ностп забоя за счет непрерывного из- мерения -.значений исследуемого сигнала в раз1шх точках забоя,

На фиг. 1 изображен стенд для исследования гидродинамического воздействия гидромониторной струи на поверхность забоя: на сригс 2 - вид А на фиго 1; на фиго 3 - кинематическая схема углового ориентирования преобразователя (стрелками показаны .направления приемных отверстий чувствительных элементов преобразователя)

Стенд состоит кз гвдравлической герметищ-юй камеры, включающей цилиндрический ко-рпус 1, уплотнитель- ную крышку 2, отводящий патрубок 3, оснащенный регулируемой задвижкой 4, забоя, состоящего из неподвижного ос- нрв.эния 5э в котором па.опорном подшипнике б эксцентрично относительно оси корпуса 1 размещен перевер.нутый металлический стакан 7,, уплотненный в ОСНОВШ-1ИИ резиновым кольцом 8., ве™

дущей полой штанги 9 и испытуемого долота Юр Перевернутый стакан 7 с помощью червячной передачи М может

0 поворачиваться в основании вокруг своей осив Преобразователь 12 скоростного давления- струи насадки долота, с помощью которого измеряются составляющие гидродинамического усилия э

г прг-шоженного к поверхности забояj смонтирован на подшипнике 13 в верхнем торце перевернутого металлнче ско- го стакана 7, а следящая система угловой ориентации преобразователя отQ носительно центра забо.я состоит из полого поводка 14, установленного внутри перевернутого стакана 7 с помощью .шайбы 15, причем верхний конец поводка, выполненный в .вилки,

г надет на корпуса преобразователя 12, а нижний: конец поводка, имеющий параллельные лыски, вставлен в соответствующий паз по-движной план- . ки 16, связанной с осью 17, закрепленной соосно с забоем, с- помощью . кроиптейна .18, который смонтирован , на основании 5 стенда

С помощью гибкой трубки 19 преобразователь сообщается с внутренней полостью гидравлической камеры. Через отверстие в поводке 14 проходит элек-- трический канал 20 связи чувствительных элементов преобразо:вателя 12 с вторичной электронной аппаратуройе

0

в качестве чувствительного элемента преобразователя 12 может применяться двухкоординатная трубка Престона позволяющая измерять касательные напряжения трения на поверхность забоя в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Стенд работает следующим образом Испытуемое гидромониторное долото 0 приводится во вращение с помощью штанги 9, через которую во внутреннюю полость долота прокачивается промывочная жидкость, В насадках долота происходит преобразование потен- 5 что при повороте стакана 7 происходит

циальнои энергии потока промывочной жидкости в скоростной- напор истекающих гидромониторных струй, которые, распространяясь в затопленном пространстве придолотной зоны, воздейст- вуют на поверхность, забоя. Это воздействие, характеризуемое распределением мгновенного значения нормальной составляющей скоростного давления струи и касательным напряжением треч НИН в отдельных точках поверхности забоя, определяет эффективность работы промывочной системы долота и подлежит исследованшо на стенде, ключения кавитационных явлений при истечении жидкости кз. насадок в гидравлической камере с помощью задвижки 4 создается заданный в зависимости от скорости истечения подпор промывочной ЖИДКОСТИе,Измерение достигается вращением стакана 7 с помощью червячной переда- |чи 115 которая может иметь ручной или механический привод, например шаговый двигатель,

Эксцентриситет е установки стакана 7 в основании 5 стенда выбран таким, чтобы центр, в котором сконцентрированы два взаимно перпендикулярные приемные отверстия преобразователя 12 (точки О или 0 на фиг, 3), описывал- кривую OMLO, , расстояние от точек которой до центра забоя О изменялось бы от - нуля до радиуса скважины R при повороте стакана на 180 .Таким образом достигается возможность с по- мощью одного и того же преобразозате- : ля проводить непрерывные измерения в

I84786

точках поверхности забоя, удаленных на любое з.аданное расстояние от оси дамеры.

Система угловой ориентации обеспечивает направленность приемных отверстий преобразователя на центр независимо от положения стакана.

На фиг, 3 показаны два промежуточ- ных положения преобразователя. Стрелками показано положение приемных отверстий чувствительных элементов, измеряющих касательные напряжения трения на поверхности забоя. Очевидно,

:соответственный поворот планки 16 вокруг оси 17, При этом преобразователь 12 перемещается на новые расстояния от центра, но поводок 14, взаимодей20 ствуя своими лысками с пазом в планке 16, разворачивает преобразователь 12 на подшипнике 13 так, что приемные отверстия его чувствительных элементов всегда одинаково ориентирова25 ны относительно центра забоя.

Формула изобретения

Стенд для исследования гидравли- 30 ческого воздействия гидромониторной струи долота на поверхность забоя, включающий основание, корпус с отводящим патрубком, долото с. ведущей полой штангой, забой в виде установленного в основании эксцентрично оси корпуса металлического стакана с преобразователем скоростного давления струи насадки долота, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности данных при исследовании касательной составляющей скоростного давления жидкости на поверхности забоя за счет непрерывного измерения значений исследуемого сигнала в разных точках забоя, стенд снабжен установленными в основании с возможностью вращения полым поводком с лысками на одном конце и планкой с пазом и с осью, закрепленной соосно 50 с забоем, причем конец поводка с лысками размещен в пазу плашки, а на . его противоположном конце установлен преобразователь.

35

40

45

прибоя ОМЩ

Фи.г

Фае.З