Прихватомер Советский патент 1992 года по МПК E21B49/00 

рукоятки фиксатора 13 имеет в крышке 2 сальниковое уплотнение 15. Торцовый держатель 5 имитатора пласта 9 имеет угломерную шкалу 16, а кронштейн 3 --указатель 17. В рабочей камере высокого давления предусмотрен штуцер 18. Имитатор пласта 9 имэет внутреннюю полость 19, и в процессе фильтрации на наружной поверхности имитатора пласта 9 образуется глинистая корка 20.

Устройство работает следующим образом.

На имитатор пласта 9 (керн выбуренной породы) надевают уплотнительные торцовые держатели 5 и 6, закрепляют его вместе с имитатором бурильной колонны 10 на кронштейнах 3 и 4 крышки 2 рабочей камеры 1 высокого давления Устанавливают вращением имитатора пласта 9 угломерную шкалу 16 на торцовом держателе 5 таким образом, чтобы начало отсчета шкалы совпадало с указателем 17 на кронштейне 3. Надавливанием рукоятки фиксатора 13 вниз прижимают фиксатор 12 к торцовому держателю 5, причем поводковый рычаг 11 находится в нижней прорези фиксатора 12.

Зафиксировав такое положение имитатора пласта 9 и имитатора бурильной колонны 10, опускают их в рабочую камеру 1 высокого давления с буровым раствором и закрепляют на ней крышку 2. Через штуцер 18 создают в рабочей камере 1 давление. Из-за перепада давления в рабочей камере 1 высокого давления и полости 19 начинает происходить фильтрация бурового раствора с образованием на поверхности имитатора пласта глинистой корки 20. Через заданное время t, перемещением рукоятки фиксатора 13 вверх, освобождают имитатор пласта 9 и поводковый рычаг 11 с имитатором бурильной колонны 10. Под действием силы Архимеда имитатор бурильной колонны 10 начинает подниматься вверх, вращая имитатор пласта 9. Как только активно действующая сила Архимеда превысит силу страгивания имитатора бурильной колонны 10 относительно имитатора пласта 9 с глинистой коркой 20, имитатор бурильной колонны 10 начнет подниматься, вращаясь только вокруг собственной оси. Через несколько минут после освобождения имитаторов пласта 9 и бурильной колонны 10 и по прошествии выше описанных процессов рукоятку фиксатора 13 опять перемещают вниз, прижимая фиксатор 12 к торцовому держателю 5. Фиксируют положение имитатора пласта 9, причем поводковый рычаг находится уже в верхней прорези фиксатора 12. Затем стравливают давление из рабочей камеры 1 высокого давления снимают

О

крышку 2 и считывают напротив указателя 17 по шкале 16 угол поворота имитатора пласта 9, по которому с помощью известной формулы

/i tg гр

определяют коэффициент страгивающих усилий /л.

Кроме того, зная время формирования корки t и измерив толщину глинистой корки

h, можно рассчитать коэффициент а, зависящий от формы поровых каналов, размеров

зерен, свойств бурового раствора и т.д.:

h

Благодаря несложности конструкции,

простоте обращения и отсутствию необходимости в линиях питания (электрических, пневматических и др.) для тяговых усилий и измерений, прихватомер может использоваться на месторождениях в процессе бурения колонковыми долотами Используя образец керна и применяемый при бурении буровой раствор, имитируют в прихватоме- ре скважинные условия, исследуя породу на

прихватоопасность, которая оценивается по значению коэффициента страгивающих усилий/г. В дальнейшем, при разбуривании новых скважин в интервалах пород с высоким коэффициентом страгивающих усилий

4 необходимо применять специальные превентивные меры против прихватов. Кроме того, произведя исследования по изменению состава бурового раствора, можно добиться снижения коэффициента

страгивающих усилий /4 для наиболее при- хватоопасных пород.

Если в результате перепада давления произошел прихват бурильной колонны, то, определив интервал прихвата и зная породы, входящие в этот интервал, можно рассчитать Мтр - момент трения бурильной колонны

45

1 п

МТР 7 2 Д РсР D, L, Ь, .

где/4 - коэффициент страгивающих усилий для пород, входящих в интервал прихвата; APcpi - средний перепад давления в

зоне прихвата каждой породы, Па;

DI - соответствующий наружный диаметр рассматриваемого участка колонны, м:

LI - интервалы входящих в зону прихва- тэ пород, м;

bi - длина дуг прихваченной части бурильной колонны,м

Длина дуги В для каждого интервала входящих в зону прихвата пород определяется следующим образом:

Используй полученный в прихватомере для каждой породы коэффициент а, рассчитывают толщину глинистой корки

Vf, где t - время формирования корки, с.

Зная h, рассчитывают длину дуги В:

B 2V

D -h1Г

где Ь - наружный диаметр бурильной колонны.

В результате полученный момент трения МТр сравнивают с допустимым крутящим моментом Mm

Mm S V , 1 16 , Qn +.О.П -1 +.. + Qm M

„WE -p-i-5Г (1

-fevi ic

где Mm - допустимый крутящий момент для наиболее опасного верхнего сечения рассматриваемого участка колонны, Н-м;

0тм - п редел текучести металла труб рассматриваемого участка колонны, Н/м ;

Qn, Qn-1 и т.д. - вес одноразмерных секций колонны в Ейэздухе,- Н;

Dm, dm - соответственно наружный и вйутренний ди аметры рассматриваемого участка колонны, м;

, рт ,/Ом - соответственно удельный вес промьшочной жидкости и металла бурильных труб, Н/м3; . К - коэффициент запаса прочности;

Wm - момент сопротивления рассматриваемого сечения колонны бурильных труб, м3.

0

5

0

5

D

5

При Мтр Mm имеет смысл использовать прокручивание для освобождения бурильной колонны. Если Мтр Mm, то прокручивание не принесет успеха, необходимо избрать другой способ ликвидации прихватов, например установка ванн, использование ГИС (гидроимпульсный способ) и др.

,,,. i

Формула изобретения

Прихватомер, включающий рабочую ка- мер у высокого давления в виде емкости для бурового раствора с фланцевым соединением, размещенные в н ей с возможностью контакта и относительнбго перемещения имитатор пласта с торцовыми Держ атёяямй и имитатор бурильной колонны в виде полого цилиндра с пов бд кбвым и рычагами по концам, угломер, отличаю щийся тем, что, с целью -повышения точности измерения коэффициента страгивающих усилий. при одновременном упрощении конструкции, имитатор пласта выполйен в виде цилиндра, установлен в емкости с возможностью вращения и имеет на торце; фиксатор конечных положений, имитатор бурильной колонны выполнен герметичным, заполнен газом и связан с поводковыми рычагами с возможностью вращения, при этом свободные концы рычагов связаны с возможностью вращения с имитатором пласта, а фиксатор конечных положений установлен с возможностью сто псфения в исходном и конечном положении одного из поводковых рычагов имитатора бурильной колонны.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения коэффициента страгивающих усилий в зоне прихвата бурильного инструмента в условиях, имитирующих скважин- ные. Цель изобретения - повышение точности измерения коэффициента страгивающих усилий и упрощение конструкции. Для этого имитатор пласта выполнен в виде цилиндрической формы керна, установленного в емкости с возможностью вращения, Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения коэффициента страгивающих усилий в зоне прихвата бурильного инструмента в условиях, имитирующих скважин- ные. Цель изобретения - повышение точности измерения коэффициента страгивающих усилий и упрощение конструкции. На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг 1 и снабжен фиксатором конечных положений. Имитатор бурильной колонны выполнен герметичным, заполнен газом и связан с поводковыми рычагами с возможностью вращения. Свободные концы рычагов связаны с возможностью вращения с имитатором пласта.Фиксатор конечных положений установлен с возможностью стопорения в исходном и конечном положениях одного из поводковых рычагов им итатора бурильной колонны. Имитатор пласта закрепляют с имитатором бурильной колонны и помещают в определенном положении в камеру высокого давления, заполненную буровым раствором Из-за перепада давления в камере высокого давления и полости имитатора пласта на поверхности последнего образуется глинистая корка. Через определенное время освобождают имитаторы пласта и бурильной колонны. Последний при подъеме начинает вр ащ ать имитатор пласта, преодолевая силу его страгивания. После снятия давления в рабочей камере по угловой шкале считывают угол поворота имитатора пласта й по звесТно й формуле определяют коэффициент страгивающих усилий. 2 ил. Прихватомер содержит рабочую камеру 1 высокого давления, крышку 2 с присоединенными к ней кронштейнами 3 и 4, на которых с помощью торцовых держателей 5 и 6 с подшипниками 7 и 8 крепится имитатор пласта 9. Имитатор бурильной колонны 10 соединен с кронштейнами 3 и 4 при помощи поводкового рычага 11. С возможностью прижима к торцовому держателю 5 имитатора пласта 9 расположен фиксатор 12, который вместе с рукояткой фиксатора 13 крепится держателем 14 к крышке 2, а шток С/ с ч| СП а СО р ел

Фиг.-f

Ьг

3

ES

и

7

s

Фие.2.

$