И. В. Киннунен,^ !.«<-. • •« ,^Ю. В. Бакланов, А. Н. Ягодин, В. И. Глухое, Г. А. Сокольни'ков г''"^,^?!' tXtrufc ' 'и С. С. Суковицин-Ггл^^лТГ^я Советский патент 1970 года по МПК E21B17/00 

Изобретение от1н6сится к области бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к исследованию взаимодействия бурильных труб со стенками и забоем скважины.

Известный стенд, включающий вышку, станину, колонну обсадных труб, поперечный вибратор с маховиками, пульсатор, тормозяое устройство с муфтой и имитатор забоя скважин, не -позволяет осуществить полную имитацию работы бурильных труб в скважине.

Предложенный стенд для более полной имитации работы бурильных труб в «кважине снабжен имитатором забоя, выполненным в виде замкнутой рессоры с размещенным во внутренней полости .пульсатором, которая шарниром и пружиной связана со станиной, и скреплен с бурильной трубой вала, взаимодействующего через щтоки с маховиками вибратора, через радиально-упорный подщипник - с рессорой, а через муфту - с тормозным устройством.

На фиг. I изображен стенд для .испытаеия бурильных труб, общий вид; на фиг. 2 - блок нагрузки и силовойпривод; на фиг.-З - имитатор забоя скважины; на фиг. 4 - тормозное устройство . ..

ским оборзДованием 9, состоящим из ,кранблока 10, талевого блока 11, крюка 12, подвешенного на канатах 13, лебедки 14 и гидродомкратов 15. Силовой привод содержит шпиндель /5 и ротор 17, имеющие механизмы углового перемещения. Стенд включает буровой насос 18 с нагнетательной линией 19, подключенный к стояку с буровым шлангом 20, вертлюг 21 с рабочей трубой 22, проходящей

через лревентор 23, бурильные трубы 24, .переводник 25 и регулируемое сопротивление 26. Последнее соединено с валом 27, который проходит через вертлюг-сальник 28, соединенный с эластичным переводником 29. Обсадная колонна имеет переводник 30, соединяющий переводник 29 с трубами, имитирующими ствол скважины 31, которые через переводник 32 соединены со смотровыми трубами 33. Колонны обсадных труб (или имитаторы ствола

скважины) зажаты домкратами 34 горизонтального пере.мещения. Верхняя труба через фланец 35 соединена с превентором 23, который фланцем 36 скреплен с вентилем 37 и через сбрасывающую .линию-JS и вентиль 5 -

с емкостьЮ- Л - - - , .

В корпус 41 лмитатора забоя скважины вмонтирован ноперечный вибратор, включающий неуравновешенные маховики 42 с шарнирнь1ми приводами от электродвигателей 43,

лом 27. Замкнутая рессора 45 включает жесткую часть, соединенную снаружи одним концом с шарниром 46, а другим через фиксатор 47 и пружину 48-со станиной 49 и снабженную пульсатором 50, имеющим двухклапаиный распределитель 51, .полость, сообщенную с воздушной системой 62, и мембрану, соединенную с упругой частью peccoipbi 45. Последняя подпружинена сменными пружинами 53 или зафиксирована винтами 54, соединена с цилиндрами 55, а через радиальноупорный подшипник 56 - с валом 27. Вал, прикрепленный верхним концом к трубе 24, а нижним через телескопический вал 57 - к муфте 58, снабжен конусной выточкой 59, входящей в полость конусной муфты 60, которая связана с поршдем 61. Муфта 58 имеет шлицы, позволяющие свободно скользить в осевом направлении по шлицам телескопического вала 62, и соединена с тормозным устройством, включающим коробку .передач 63, компрессор 64, воздушный пульсатор 65 и пневмо-аккумуляторы 66.

При испытании растянутой части бурильных труб растягивающее усилие создают только системой или гидродомкратами (при жестком закреплении верхнего конца буровых труб). Усилия контролируют по индикатору веса или маиометру. Бурильные трубы приводят во вращение ротором 17 или шпинделем 16, которое через вал 27, телескопический вал 62, муфту 58 и коробку передач 63 передается на вал комцрессора 64. Величина сопротивления вращению вала 27 зависит от положения регулирующих сопротивлений, установленных в нагнетательной линии воздушной системы 52. При необходимости совпадения чистоты крутильных колебаний с частотой вертикальных колебаний сжатый воздух от .пульсатора 65 подают прямо под мембрану пульсатора 50. Это вызывает ее движение вверх, а через связь 67, упругую часть замкнутой рессоры 45 подшипник 56, вал 27 получает движение бурильная труба. При помощи двухклапанного распределителя 51 происходит выпуск сжатого воздуха в атмосферу, бурильные трубы получают движение вниз. Если совпадение фаз вертикальных и крутильных колебаний нежелательно, то пульсатор 50 запитывают от индивидуального воздушного пульсатора. Амплитуду колебаний регулируют сменными .пружинами. Для обеспечения колебаний упругой части замкнутой рессоры относительно ее нейтрального горизонтального положения, растягиваю.щее усил.ие, передаваемое от бурильных труб через радиально-упругий подшипник, компенсируют натяжением сменных пружин 53. Крутильный удар заданного числа повтореаий осуществляют взаимодействием конусной муфты 60 с конусной выточкой 59 вала. Движение муфты 60 Происходит благодаря работе -поршней 61, двигающихся в цилиндрах 55 под действием сжатого воздуха, подаваемого от компрессора 64. Для предохранения от динамических

нагрузок коробки .передач и комцрессора предусмотрено отключение .последних муфтой в момент создания крутильного удара. Бурильные трубы испытывают при нормальной |цир.куля1ции промывочной жидкости. Жидкость от насосов 18 через стояк с буровым шлангом 20, вертлюг 21 и ,буровые трубы попадает в верхиюю часть вала 27. Далее через регулируемое сопротивление 26, благодаря

герметизирующему устройству в виде вертлюга-сальника 28, попадает в затрубное пространство бурильной трубы, затем через вращающийся цревентор 23 и регулятор давления в затрубном. пространстве - в сбрасьгвающую линию 38.

При ис;пытании невращающихся бурильных труб (в случае работы с забойными двигателями) на переменный скручиваю.щий момент с вертикальной вибрацией или без нее предусмотрен вибратор крутильных колебаний. Неуравновешенные маховики 42, приводимые в движение от электродвигателей 43, через гибкие валы создают в плоскости вращения лару сил, .которая через шток 44 и накидную

муфту 68 нагружает вал 27, а через него - бурильные трубы.

Испытывая сжатую часть бурильных труб, сж.имающие усилия создают гидродомкратами 15 и собственным весом колонны. В этом случае упругая часть замкнутой рессоры подпружинивается другой парой сменных пружин 53 для компенсации сжимающего усилия, действующего на замкнутую рессо-ру 45. Ориентированный изгибающий момент создают следующим образом.

После Первоначального прогиба зам,кнутая рессора через подшипники 56 и 69 воспринимает усилие от сжатой части бурильных труб и смещается вокруг шарнира 46 на некоторый

угол, замеряемый угломером. Следовательно вал и бурильные трубы также перемещаются на некоторый угол. При этом бурильные трубы ориентироваяно изгибаются, упираясь в некоторой точке в имитатор ствола скважины.

Величина угглового перемещения замкнутой рессоры, а следовательно, и величина ориентированного изгибающего момента, возникающего в бурильных трубах, прямо пропорциональны сжимающей силе, жесткости пружие,

имитирующих податливость горных пород, н жесткости сжатой части бурильных труб.

Предмет изобретения

1. Стенд для испытания бурильных труб, включающий выщ;ку, станияу, колонну обсадных труб, поперечный вибратор .с маховикамд, пульсатор, торм.озноё устройство с муфтой

и имитатор забоя скважян ы, отличающийся тем, что, с целью более -полной имитации работы бурильных труб в скважине, имитатор забоя выполнен в виде замкнутой рессоры и скрепленного с бурильной трубой чала, взаявибратора, через радиально-упорный подшипник - с рессорой, а через муфту - с тормозным устройством.

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что рессора связана со станиной .пружиной и шарниром, а Пульсатор размещен внутр.и рессоры.

. „

.-,.-; :i;S v:-::.lq ;;---.itJ4-v ;g;B :.B-l--)ai.;:

/fj -fl-/JS -j ii L - :S L KA.t .vo т Xl( Т

АЗ. /

18

Ж -ЭТЕ

11

S-1

Д y&k UH