УСТРОЙСТВО для ЗАМЕРА И ЗАПИСИ РАДИАЛЬНЫХ УСИЛИЙ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА БУРИЛЬНУЮ КОЛОННУ Советский патент 1973 года по МПК E21B41/00 E21B17/00 

1

Устройство относится к технике исследования работы бурильной колонны в скважине как при турбинном, так и при роторном бурении.

Известно устройство для замера и записи радиальных усилий, действуюш;их на бурильную колонну в скважине, состоящее из корпуса, плавающей втулки, чувствительных элементов и регистрирующего прибора с записывающим механизмом.

На работу чувствительных элементов такого устройства влияет гидростатическое давление жидкости затрубного пространства, что значительно снижает чувствительность устройства и качество замеров.

Предлагаемое устройство отличается от известного тем, что оно снабжено размещенным в корпусе уравнительным узлом, выполненным в виде блока жестко связанных порщней, взаимодействующих с чувствительными элементами.

Это позволяет повысить точность измерений.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство для замера и записи радиальных усилий, действующих на бурильную колонну в скважине, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1.

Устройство для определения величин и записи радиальных усилий, действующих на колонну бурильных труб в месте контакта со

кважиной, состоит из проводника 1 и присоединенного к нему корпуса 2, имеющего в раиально расположенных полостях пять чувствительных элементов (толкателей) 3, наружвые поверхности которых образуют разомкнутую правильную цилиндрическую поверхность. Фиксацию толкателей 3 в осевом направлении обеспечивают регулировочная шайба 4 и установочные втулки 5 и 6. Концы толкателей,

имеющие форму клина и направленные к продольной оси симметрии корпуса 2, упираются в упорный бурт системы сдвоенных посредством штока 7 поршней 8 и 9, имеющих уплотнительные резиновые кольца 10. Рабочие полости цилиндров порщней 8 и 9, заполняемые практически несжимаемой жидкостью, связаны между собой каналом 11 с отверстиями 12 и 13, а посредством обратного клапана 14 при помощи штуцера 15 и трубки 16 - с

датчиком давления серийного глубинного манометра 17.

Глубинный манометр 17, имеющий записывающее устройство, которое фиксирует на

диаграмме показания датчика давления с часовым механизмом, установлен в специальной оправке 18, снабженной для гащения возможной вибрации упругими элементами в виде резиновых втулок 19 и пружины 20. Оправка

1й выполнена с двумя окнами 21.

Для облегчения приведения толкателей 3 в первоначальное положение служат пружины 22, обладающие для этого необходимой характеристикой.

Предлагаемое устройство может быть установлено в любом месте бурильной колонны посредством предусмотренных,для этой цели конических резьб 23 и 24 соответственно на проводнике 1 и корпусе 2.

Так как предлагаемое устройство может применяться в процессе бурения скважины, оно рассчитано на передачу через себя крутящего момента и обеспечение протока промывочной жидкости через окна 25 и каналы 26.

Для полной передачи воздействия радиального усилия, возникающего в контакте бурильной колонны со стенкой скважины, через толкатели 3 на упорный бурт поршня 8 предусмотрена установка плавающей втулки 27, способной перемещаться между регулировочной шайбой 4 и уступом установочной втулки 5.

Величины зазоров между поверхностями полостей в корпусе и соответствующими (Поверхностями толкателей, а также величины их смежных радиальных замеров устанавливаются такими, чтобы исключить возможное заклинивание толкателей в указанных полостях и точно обеспечить направ,гение движения толкателей.

При наличии радиального усилия в контакте бурильной колонны со стенкой скважины оно воздействует на плавающую втулку 27, заставляя ее перемещаться в сторону направления усилия. Радиальное усилие, а вместе с тем и соответствующее перемещение плавающей втулки 27 передается толкателям 3, так как они находятся в непосредственном контакте между собой. Перемещаясь, толкатель 3 сжимает пружину 22 и своей .клиновой частью оказывает давление на упорный бурт поршня 8, заставляя блок порщней 8 и 9 перемещаться в направлении снизу вверх. Движение блока поршней в направлении снизу вверх вызывает повышение давления в замкнутой системе: над поршнем 8 и в полости цилиндра под поршнем 8, в отверстии 12, над обратным клапаном 14, штуцером 15, в трубке 16 и в датчике давления глубинного записываюшего манометра 17. Повышение давления над поршнем 8 диктуется записывающим механизмом предлагаемого устройства.

При исчезновении воздействия радиального усилия на бурильную колонну повышенное

давление в полостях над порщнем 8 оказывает силовое воздействие соответственно на поршни

8и 9, заставляя их перемещаться в направлении сверху вниз до первоначального положеНИИ. При этом потенциальная энергия пружины 22, снсатой при первоначальном движении толкателя 3, перемещает толкатель до упора в установочные втулки 5 и 6. Ввиду того, что полости под поршнем 8 и над поршнем 9, связанные с затрубным .пространством через имеющиеся зазоры в местах установки толкателей 3, постоянно находятся под воздействием гидростатического давления жидкости, находящейся в затрубном положении, то изменение

давления над поршнем 8, фиксируемое записывающим механизмом, будет соответствовать только радиальным усилиям, действующим на контакте плавающей втулки со стенкой скважиаы. Таким образом, давление в затрубном

пространстве, благодаря наличию блока поршней 8 и 9, не оказывает влияния на индикатор давления манометра 17.

Так как в погруженном вместе с бурильной колонной в скважину устройстве на норшень

8 снизу и на поршень 9 сверху воздействует гидростатическое давление затрубного пространства, то возникает усилие, стремящееся поршень 8 переместить вверх, а норшень 9 - вниз. Эти усилия уравновешиваются и не вызывают неремещения блока порщней, так как разность давлений в измерительной системе и ниже поршня 9 устанавливается за счет применения поршней с разными нлон1адями сечения.

Обратный клапан необходим для стравливания избыточного давления в канале 11, отверстиях 13, в рабочей полости над поршнем

9в момент занрав,ки устройства рабочей жидкостью или попадания извне промывочной

жидкости.

Предмет изобретения

Устройство для замера и записи радиальных усилий, действующих на бурильную колонну в скважине, включающее корпус, плавающую втулку, чувствительные элементы, регистрирующий прибор с записывающим механизмом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено размещенным в корнусе уравнительным узлом, вынолненным в виде блока жестко связанных норщней, взаимодействующих с чувствительными элементами.

23

Z

27