Устройство для контроля забойных параметров по гидравлической линии связи Советский патент 1991 года по МПК E21B45/00 E21B4/02 

мент, который воспринимает вес забойного двигателя и усилие, возникающее ча забойном двигателе 3 от перепада давления при прокачивании промывочной жидкости к забою скважины. Верхняя часть забойного двигателя 3 с помощью шлицевого соединения 6 с возможностью осевого перемещения связана с кожухом 1. К нижнему концу вала 7 забойного двигателя 3 присоединено буровое долото 8, а к его верхнему концу - входной вал 9 редуктора 10, уменьшающий частоту вращения вала забойного двигателя 3. Корпус 11 редуктора 10 с помощью гайки 12 неподвижно закреплен в верхней части корпуса забойного двигателя 3 и образует кольцевой зазор 13 для пропуска промывочной жидкости. В верхней части корпуса 11 редуктора 10 расположен узел формирования гидравлических сигналов, содержащий седло 14, закрепленное с помощью втулки 15 и гайки 16, имеющей уступы 17 и 18, гидроусилитель 19 с исполнительным клапаном 20, прикрепленный к выходному валу 21 редуктора 10 диск 22, в котором размещен ползун 23, удерживаемый в исходном положении пружиной 24 и взаимодейст- вующий с кулачками 25, размещенными в отверстиях 26 корпуса 11 редуктора 10 в плоскости, перпендикулярной оси вала 21 и проходящей через середину ползуна 23, клапан 27, размещенный соосно с валом 21 с возможностью осевого перемещения, на стержне 28 которого смонтированы ролики 29, взаимодействующие с ползуном 23, имеющим сквозной паз 30 для пропуска стерж- ня 28 управляющего клапана 27 и профильную бпорную поверхность 31, по которой перекатываются ролики 29, сообщая управляющему клапану 27 возвратно-поступательное движение. Диск 22 снабжен окнами 32 для пропуска промывочной жидкости.

В кожухе 1 соосно с ним и корпусом 11 редуктора 10, имеющего окна 33 для пропуска промывочной жидкое- ти, установлен с возможностью осевого перемещения узел 34 фиксации, включающий гильзу 35, состоящую из двух одинаковых частей, в которых смонтированы идентичные верхний 36 и ниж- ний 37 фиксаторы, состоящие из замыкателя 38, опорного сухаря 39 и штанги 40. Замыкатели 38 и штанги 40 снабжены соответственно пружинами 41 и 42. В средней части гильзы 35 установлены опорное 43 и возвратная пружина 44, удерживающие гильзу 35 в верхнем положении. Опорное кольцо 43 закреплено между втулками 45, которые соосно установлены в кожухе 1 и закреплены в нем переводником 2 с упором в торцы последнего и шлицевого соединения 6, Обе части гильзы 35 соединены между собой вкладышами 46 и винтами 47. В одном из вкладышей 46 установлена шпонка 48, помещенная в паз, выполненный на внешней поверхности корпуса 11 редуктора 10, и предотвращающая относительное вращение гильзы 35 и корпуса I 1 .

Между гитьзой 35 и корпусом 1I расположен кольцевой поршень 49, имеющий сквозные пазы 50, в которые установлены вкладыши 46, возвратную пружину 51 и гайку 52 с диском 53, взаимодействующим со штангами 40 нижнего фиксатора 37. Усилие пружины 51 выбрано таким, чтобы преодолеть вес кольцевого поршня 49 в сборе и выключить фиксатор 37, но меньше усилия, развиваемого перепадом давления на седле 14 исполнительного клапана 20. В тело кольцевого поршня 49 впрессованы постоянные магниты 54, расположенные напротив каждого кулачка 25 и удерживающие их в исходном положении. Вкладыши равномерно расположены по окружности относительно продольной оси устройства и их торцы смещены относительно друг друга по высоте с шагом Н. выбираемым из соотношения

Н В /п,

где В - максимальный ход силовой пружины:п - количество вкладмшей.

Таким образом, точки, определяющие начало взаимодействия вкладышей 46 с кулачками 25, расположены на линии характеристики силовой пружины 5 сжатия.

Устройство снабжено соответствующими уплотнительными элементами, обеспечивающими надежность его работы и защиту деталей от абразивного износа.

Устройство работает следующим образом.

Буровой инструмент спускают в скважину без упора на забой. При про51624137

качке промывочной жидкости на забой- ном двигателе 3 и седле 14 возникает перепад давления, под действием которого возникает направленное иниз усилие, перемещающее в том же напрлв- лении забойный двигатель 3 вместе с редуктором 10. При этом уступом 18 гайки 16 выключается верхний фиксатор 36. Одновременно под воздействием JQ упора 17 перемещается кольцевой поршень 49 до упсра во вьладошш 46Р сжимая пружину 51 и включая нижний фиксатор 37, после чего происходит сов- перемещение эчбойнсго длпга- 15 тепя 3 с редуктором 10 и узпом 34 фиксации до тех пор, пока усилие силовой пружины 5 не станет равным гидравлическому уситшо.

Вслед за этим буровой инструмент 70 опускают нз зэбс, скиажин и начинают нагружение бурового долота 8,прч этом кожух 1 вместе с закрепленным во тулках 5 узлом 34 фиксации перемеается к забою скважины - происхо- 25 ит разгрузка силовой 5;

кольцевой поршень 49 удержи; ается нижнем положении давлением пронывоч-- ной жидкости;

реактивный момен с корпуса забой- 30 кого двигателя 3 воспринимается шли- евым соединением 6;

вкладыши 46 выдвигают к оси yc-i- ройстиа кулачки 25, которые, контактируя с вращающимся ползуном 23S отимают его в противоположную сторону, сжимая пружину 24 и поднимая своей профильной поверхностью 31 правляющий клапан , 7 в торону сегла гидроусилителя 19, который, в свою др очередь, перемещает исполнительный клапан 20 к седлу 4 - возникает крат козременное повышение давления и гидравлический сигнал, идущий по гидравлическому каналу бурильных труб на Д5 дневную поверхность, улавливается приемкой - ппаратурой с последующей ильтрацией, усилени м и поступлением на показывающий и peiчстрирующий приборы.50

Количество одновременно выдвинутых и взаимодействующих с ползуном 23 кулачков 25 и, следовательно, количество поступающих цруг за другом в приемную аппаратуру гидравлических 5д сигналов зависит от осевой нагрузки на буровое доле го 8, т.е, чем больше нагрузка, тем больше в количественном отношении поступает в приемную аппара 35

5

0

р 5 0

д

5

туру гидравлических сигналов. Например, характеристика силовой пружины | 5 такова, что при приложении к ней или снятии нагрузки (Рос ) в 1 т ее деформация () составляет 1 см, следовательно, при осевой нагрузке на долото 8 в 12 т пружина 5 разгружается на эту величину и удлиняется на 12 см, т.е. 12 кулачков 25 выдвигаются вкладышами 46, точки начала контакта которых с кулачками 25 расположены на линии характеристики пружины 5, и взаимодействуют с ползуном 3 - в приемную аппаратуру по-- С упают ичуитие друг за другом 12 гнд- рлвличгскчх c..j налов (серия, состоящая из 12 импульсов).

Период (Т) между началом серии импульсов с зчьгом передаточного отношения редуктора 10 соответствует частоте вращения вала забойного двигателя.

По скончании бурения буровой инструмент трывают от забоя скважины и прекращают подачу промывочной г-:ицко ти, при этом пружина 51 переметает вверх кольцевой поршень 49 и выключает нижний фиксатор 37, забойный двигатель J и узел 34 фиксации возвращаются в исходное положение ружин ми соответственно 5 и 44, при мом в исходное положение возвращают- ел кулачки 25, где они удерживаются постоянными магнитами 54,

Формула изобретения

Устройство для контроля забойных параметров по гидравлической ;инии снязи, включающее соединенный с запойным двигателем редуктор, чувствительный элемент с силовой пружиной сжатия, узел фиксации, узел фор- ми ованич гидравлических сигналов частоты вращения вала забойного двигателя и осевой нагрузки на долото, содержащий клапан, связанный с валом редуктора, и привод клапана с кулачками, отличающееся тем, что, с целью повышения точ JCTH контроля параметров, оно снабжено размещенным на ралу редуктора перпендикулярно оси последнего подпружиненным ползуном, с которым взаимодействуют кулачки привода, а узел фиксации связан г чувствительным элементом и снабжен вкладышами, установленными с возможностью взаимодействия с ползуном, причем вкладыши равномерно расположены по окружности относительно продольной оси устройства, а их торцы смещены относительно друг друга по высоте с шагом Н, выбираемым из соотношения

в

:

Ss

Фиг.1

Н В/п,

В - максимальный ход силовой пружины;п - количество вкладышей.

-V

С9Пф

D9Ј Off DOC Oil № Ш 081

67 OS 9t

Изобретение относится к те: чодо- гическим средствам контро л забойных параметров при бурении квакин и позволяет повысить точнос.ть контроля. Устройство содержит соединен т с забойным двигателем редуктор (Р), чувс гвитс-льный элемент с силовой пружиной сжатия, узел фиксации, узе. формирования гидравлических сигчй- лон .чращения валя лвигат ля и ОСРЧОЙ нагрузки долото. Последний (одер-- жит седло, гидроусилитель, исполнительный клапан, связанный с алг-м Г, и привод клапана . кулачками (К) . На Изобретение относится к- технологическим средствам контроле : збойных параметров при бурении скважин. Цель изобретения - повышения точности контроля параметров. НЕ фиг.1 изображено предлагаемое устройство, общий я;,,ч; на 6иг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - рау- вертка вкладышей узпа фиксации- на фиг.4 - диаграмма регистрации гидравлических сигналов, налу Р пс-рпе дикулчрно оси последнего размещен подпружиненный ползун П1П), с которым взаимодействуют К. Узе„г - икиапии грялан f чурствитель- rii.iM элемент iM и i набжон вкладьгпами, утановленнымк г возможностью взаи - о- пе, :твня -г ТТЛ. Вкладыши равномерно расположены по окружности относительно продольм.н of и угтр-на. Торщ вкладышей смпцеш. о гь огип -. .: но друг друга Т RHCGTK1 С П ЧГПМ ll, ВЬ Г)ИРЯСМЬГУ 114 COOT , ппеьич , гле В - мак.имальньш ход прухннм; п - количество вкладышей. В зависимости от ос с-ьо,чо усилия, дейсгвующего на долота, выдвигается различное число вкладышей, взакмодей- стг,тющих с вращающимся ПП. контакте ПП вкладышем UT1 сдвигается и контактирует г К, которые сдвигаются к оси устройства и поднимают управляющий клапан в сторону седла гидро- усилчтеля. Погледний перемещает клапан к сед-iy. возникает гидравлический сигнал, идуиий -. гнлравлическо- лу ) анэлу с. на дневную поверхность. 4 ил. УСТРОЙСТВО СОСТОИТ ИЗ Г| .НОГО кгжуха , верхняя часть которого с сомощью переьодннка 2 соединена с колонной бурильных труб (не показана). Внутри трубного кожуха 1 соосно с ним и возможностью осевого перемещения размещен забойный двигатель 8. Нижний гогец корпуса двигателя 3, колгчпевои упор 4 1 и расположенная между ними силовая пружина 5 сжать я образуют чувстпитепьный эле(Л оэ ГС 4 со si

v-v

U

В, сек

Составитель И.Назаркина Редактор А.Лсжнина Техред М.ДидыкКорректор Н,Король

Заказ 175

Тираж

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

Фиг.4

Подписное