Устройство для сигнализации об искривлении буровых скважин Советский патент 1944 года по МПК E21B7/04 E21B47/22 G01B7/30 

Уже Пр€ДЛйгалИсь устройства для сигкалкзацки сб искривленки буровых СКВАЖИН, скабжёпыые подвешек.кым на iLispcao-M шг,рКЕ,ре отвесом, предупреждающим открыт-ке клапана для промывной жидкости при игкривл-ёЕКСй скважине путёл упора отвеса в дета.ь, связанкую с к папано.

Изсбрвтегже каса; тся усозершекстБО2.|;;к:л подобЯОГО рода устройств и заключается, в сс.1Ювном, в том, что закрывающий шрохсд промывной жидкости клапан выполнен в виде подпружкненного пор-циня, несущего ЩГСК, В31аимоде-Й€твующ,ий с отвесом устройства. Поршень предназначен для восприятия, с одной стороны, давления газа В скважине, г с другой, - давления жидкссги в скважияе.

Согласно И8&бретению, отвес снабж-ён на нижнем конце выемкой для вхождения конца штака п:ри отсутствии искривления в окваи ине. Кроме того, для удержания отвеса в неподвижном положекии во время бурения применён помещённый под отзесом полЗунок, щарнирню связанный тягами с гаоворотными грузами, П1рижи.мающими ползунок к отвесу при буредий.

Кл чертеже

фиг. 1 1;зо-3р.пжает

прсдолы.ый разрбз пргд ;;ггаемого усг1 з1К7в:п; фиг. 2 - сеч.н;;е устpoicTEa по А-А н,;; фиг. 1; фиг. 3- сгчеи,::;2 vcrpoHCTisa по В-В на фКГ. 1; фкг. 4 - схему комонднопрИёлгно части устр-OiicrEa; фиг. Ь и б - за-рнант конструкции пр-гд,-1агйСлзсгс ст;:сйст-ва.

стальной трубы 1, предстаз;;.ющей собой кор-лус аппсрпта (фпг. 1), укрглиена корсбка 2, B.iiyтрЛ которой нсмещён отвес 3, висящий на шаровой опорг и имеющий i;a к.жаем конце коническую фаску а п внутреннюю цилиндрическую Бь:емку в. Несколько пиже отвеса устг:новлен ползунок 4, который с помсщыо тяг 5 Щ |р« 15рно связан с noBopoTHbLMH грузами 6, могущими поворачиваться вокруг осей 7.

Во время бурения, при вращении устройства, вследствие появления центробежных сил, грузы 6 раздвигаются и поДНИдмают ползунок 4. который, прижимаясь к отвесу своей коЕИ1ческой Поверхностью, держит его в неподвижно.м состоянии, предотвращая, таким образом, удары отвеса о коробку 2. В наиалыный моМЕйт, когда устро-йство приводится во вращение, пока ещё ползунок 4

не поднят, удары отвеса смягчаются надетым на неге резиновым кольцом г.

Коробка 2 выполнена таким образом, что обеспечивает свободное течение промывкой жидкости через аппарат. На пути течения жидкости установлен клапан, состоящи1Й из корпуса 8 с внутренней цилиндрической поверхностью и подпружинен.НЮГО поршня 9, в. полость которого заклюЧена стальная пружина 10. Поршень имеет небольшую наружную выточку С, образуюшую с внутренней поверхностью корпуса клапана кольцевое пространство, которое посредством отверстия W, просверлённого в теле ко-рпуса клапана, и ниппеля И, сообщается с окружаюшим аппарат пространством (сквйжиной). Таким образом поршень, с одной стороны, находится под давлением жидкости в бурильных трубах, а, с другой стороны, - под действием давления газа в скважине.

Шток 12 поршня 9 несёт на своём конще ввёрнутый в него цилиндрический наконечник, отстояший от отвеса на расстоянии 2-3 мад.

Длина Нйконечника и глубина внутренней выемки отвеса 3 берётся соответственно дли1не хода поршня 9. Угол отклонения оси скважины от вертикали, при котором на поверхности появляется сигнал «кривизна, при всех равных условиях зависит от диаметра наконечника: чем бол1Ьше диаметр его, тем больше будет чувствительность устройства, т. е. тем при меньшем угле отклонения будет сигнал «кривизна.

Навинчиванием на конец штока 12 поршня 9 наконечников разного диаметра можно регулировать уста1нов«у устройства в пределах от О до 4°.

Крепление коробки 2 и корпуса клалйна внутри трубы 1 nipoизводится на резьбе посредством двух колец 13 и 14.

Для соединения с бурильными трубгми устройство в верхней и нижней частях снабжено соответстзуюш;ими резьбовыми замками 15 и 16. Внутренний диаметр замка 15 сделан немного больше варужного диаметра гайки - седла 17 шаровой

онюсры. Это необходимо, чтобы в случае надобности можно было снять гайку 17 вместе с отвесом 3 через горлышко и легко обеспечить доступ к наконечнику штока 12. В противном случае для смены наконечника и оомотра других внутренних деталей пришлось бы разбирать всё устройство.

В командно-приёмной части устройства (фиг. 4) установлено реле 18 Времени, имеюш;ее размыкаюшие контакты Ki мгновенного действия и замыкающие контакты Кз, действующие через зарйиее установленную выдержку Времени. Контакты мгновенного действия управляются непосредственно от сердечника электродвигателя реле и связаны с цепью нулевой катушки контактора бурильного двигателя. Замыкающ:le контакты включены в цень катушки S электромагнитного коана 19, установленного между выкидной А и приёмной в трубами грязевого насоса.

Рукоятка крана 19 связана с маСЛЯНЫ1М1 демпфером Т, благодаря чему в процессе открывания она перемещается медленно. Открывание крана происходит при поступлении тока в катушку S электромагнита, сердечник которого через мощную пружину f воздействует на рукоятку красна. Пружина делает скорость открывания крана независимой от силы притяжения электромагнита, которая изменяется при колебании напряжения в сети.

ВовврйФ .рукоятки в закрытое положение происходит под действием пружины Р. Движение рукоятки, благодаря наличию специалыного клапана в демпфере Т (клапав на чертеже не пока1зан), совершается быстро.

Максимальное положение, при1 котором не дол1жен1 открываться кран 19, регулируется упорными блскконтактами 20, которые переставляются посредством 1Вйнта, не показанного на чертеже.

На пути жидкости, идущей в бурильные трубы, установлен индикатор 21 потока , представляющий собой шарнлрно укреплённую внутри

трубы пластинку 1, снабжённую противодействующей пружийОй п.

В схему индикатора потока включены сигнальные лаалпы 23 и 24. Блоккоитакты 20 включены В цешь краевой дампы 23 и замыкаются при открытс м пслюжекии крана 19. Последовательно с обЫЧНьши сигнальКЫМИ лампами включён звуковой сигнальный шрибор 25.

Питание сигнальных ламп, а также катушки электромлгиитйого крана осуществляется от осветительной сети бурсвой.

Упр.авление действием ipene 18 времени производится замыкателем1 26, приводимым в движение от 4 icoBoro механизма. Чвсло оборотов валика замыкателя может быть изменено в за:висимости от ха рактера проходимых пород, Во избежание частых включений устройства в работу при крепких грунтах, надо устайовить замыкатель на меиьшее число замыкалий таким образолт, чтобы работа устройства происходила через каждые 10-15 м. В особых случаях расстояния, через которые происходит контроль искривления, можно установить и ниже 10-15 MI.

Для предотвращения действия устро-йства прИ1 подъёмных операциях в случае применения общего двигателя для бурения и для подъёмных ОперацИй в цепь за(мыкателя введены блокировочные контакты 27, действующие от роторной муфты на лебёдке. Эти конгакты замыкаются при включённой муфте роторного стола. Катущка реле времени питйется от того же источни ка, что и сигнальные лампы.

В схеме предуамот1ре« выключатель 28, допускающий ручное управление устройством. Выключатель 29 служи1Т для включения замыкателя 26, iB случае перехода на. ручное утирешление.

Предлагаемое устр ойство действует следующим обргвам. В процессе бурения, когда прамывная жидкость циркулирует через устройство, вращающееся вместе с бурильными труба,ми, отвес 3 (фиг. 1) находится в заторможённом положении и поршень 9, вследствие сравнительно больщого: да1влениЯ да него со стороны жидкости, держит проходное отверстие клапана в открытом положении.

Цепь катушки реле 18 времени периодически замыкается. Реле через KOHiTaKTbi мгновенного действия выключает буровой двигатель, вращение устройства прекращается, це.нтробел ное задерживающее приспособление оовобождает отвес 3, который принимает верТикальное положение; при этом возможные колебания отвеса, вследствие того, что он окружён Жчдкостъю, быстро затух 1ют. Реле времени через 10- 15 сек. (за которые отвес уже успевает принять неподвижное вертикальное П1оложение) замыкает цепь кг.тущки электромагнитного крана 19, который, постепенно открыг вачсь. отводит некоторую часть жидкости из выкидной трубы обратпа 3 приемиую трубу грязевого нассса, уменьщая тем самым количество жидкости, идущей в бурильные трубы. Уменьшение протекающей через бурильные трубы жидкости сопровождается постепенным падениели давления внутри устройства. Как только давление упадёт до определённого значения, поршень под действием пружины 10 начнёт быстро перемещаться вверх; если скважина не искривлена, то щток 12 свободно войдёт в цилиндрическую выемку отвеса, и поршень 9, поднимаясь до крайнего верхнего наложения, закроет путь жидкости. Если же скважина искривлена свыще заранее установленного значения, вследствие отклонения оси отвеса от оси устройства, наконечник при своём перемещении вверх встретит торец отвеса, который не допзстит его дальнейшего подъёма, - клапан остаётся открытым.

Таким образом, при отсутствии ИСкривлекия клапан устройства, закрывается, а при наличии егО остр.ётся открытым. Закрытое и открытое полол ениЯ клапана «а поверхности улавливаются индикатором 21 потока, управляющим цепями сигнальных ламп 23 и 24. В закрытом положении клапана, а следовательно, при отсутствии кривизHbf, загорается зелёная лампа. 24, а при открытом положении загорается красная лампа 23, сигнализирующая об искривлении скважины.

Находящиеся в цепи, красной лампы блоиконтакты 20 держатся взамкнутом ссстоянии только при открытом положении крана 19, чем предотвращается ложиый сигнал красной лампы.

Появление того или НБОГО светового сигнала сопровождается звуковьм сигналом.

Продолжктельность замыкания контактов замыкателя 26 небольшая ( сек.); после замыкания все элементы устройства приходят всвоё первоиачгльное положение, и бурильщик, пустив- двигатель -в работу, может продолжать бурениеЕсли бурильщик в желаемый ему момент ХОЧ&т шрОверить прямизну скважины, то он замыкает выключатель 28, вслед за чем н1ачиНается работа устройства в вышеописаа- ноМ порядке.

По1сле получения соответствующего сигнала, бурильщик должен разомкнуть выключатель 28, в противном случа-е CiH не может пустить 3 ход буровой двигатель, так как при цепь, рабочей (нулевой) катущки контакта двигателя коитакгами Ki реле 18 дерлсится з разомкнутом состоянии.

Для правильной работы устройства необходимо, что-бы предельно открытое положение электром1агнитного крана 19 (фиг. 4), устанавливаемое переставными упорны-ми блокконтактамИ 20, было выбрано соответственно давлению, при котором срабатывает кла1па1Н устройства.

Регулировка эта делается следующ,И:М1 образом. Несколько подняв буровой инструмент, дернсат устройство на вертикальном участке скважины. Замкнув выключатель 28, ожидают появления сигнала зелёной лампы и наблюдают за перемещением рукоятки крана 19. Положение, в котором будет находиться рукоятка крана 19 в момент загораиия зелёной лампы , будет соответcTiBioeaTb давлению, а следовательно, и количеству протекающей через 6у|рилынайе трубы жидкости, при

котором клапан срабатывает. На ВВлИЧину, немного больщую открытия крана 19, устанавливают контакты 20.

В устройствах, построенных на небольщие, предельно измеряемые, углы иокрявления, например 1,5-2° (.величина максимально измеряемого угла лимитвруетгя расстоянием между отвесом 3 и коробкой 2), можно не применять центробежного приспособления, удерживающего отвес при вращении аппарата в неподвижном положении, так как расстояние отвеса от стенок коробки 2 при этом незначительно и лёгкле удары его вполне могут быть смягче:ны резиновым кольцом г. Малое расстояние между отвесо.м и коробкой, в которой он помещён, способствует тому, что отвес, раз отклонивщись с одну сторону от среднего положения, под действием центробежной силы держится в прижатом к стенке состоянии и при вращении устройства не будет качаться. Качание отвеса будет иметь место только при переходных режИМах - в нача-ле вращения или остановки.

На фиг. 5 изображён вариант устрОйства, не иг геющий приспособления, удерживающего отвгс.Устройство снабжено цилиндрической коробкой 2, вместо фасонной. Егледствие отсутствия цектробежкого приспособ; ения надобность в штоке поршня 9 клапана отпадает и наконечник укрепляется непосредствеино на поршне.

Соответственно варианту устройства по фиг. 5 изменяется и схема комаи1дно-приёмвой части устройства. Управление устройством производится вручную. На фиг. 6 изображена схема такого управления. Здесь для контролирования прямизны скважины бурильщик в желаемый момент, остановив буровой двигатель, тянет рукоятку R крана 19 до упора Y и наблюдает за показаниями индикатора 21 потока.

По мере постепенного (благодаря демпферу Т) открцвания крана 19 количество жидкости, поступающей в бурильные , уменьщается, стрелка индикатора медлейно днижется к началу шкалы, и наступит момент, когда сработает клапан на забое. Если при этом скважина не искривлена, срабатывание клапаиа будет сопровождаться резким движением стрелки индикатора к нулевому знаЧению.

Это будет происходить потому, что при отсутствии искривления, путь жидкости в устройстве, как было onncajEO выше, закрывается, вследствие чего прекращается циркуляция жидкости через бурильные трубы. Если же скважина искривлена, то путь жидкости остаётся открытым и на поверхности это отмечается плавны движением стрелки к началу шкалы.

Пред MI ет изобретения

I. Устройство для сигнализации об искривлении буровых скважин с применением подвешенного на шаpOBOMi шарнире отвеса, предупреждаюш его закрытие клапана для прохода прО.мывной жидкости при искривлённой скважине путём упора отвеса в деталь, связанную с кла.паном, отличающееся тем, что закрываюший проход промывной жидкости клапан выполнен в виде подпружиненного поршня 9, находящегося, с одной стороны, под действием давления газа в скважине, а с другой - под действием давления жидкости в скважине, и несущего шток 12, взаи модействующий с отвесом 3.

2.Форма выполнения устройства по п. 1, о т л и ч а ющ,а яс я тем, что отвес 3 снабжён на конце выемкой для вхождения конца штока 12 при отсутствии искривления скважины.

3.Форма выполнения устройства по п. п. 1-2, отличающаяся там, что для удержания отвеса 3 в неподвижном положении во время бурения применён помешенный под отвесом ползунок 4, шарнирно связанный тягами 5 с поворотными грузами 6, прил{имающими ползунок 4 к отвесу пра бурении.

4.В устройстве по п. п. 1-3 применение управляемого вручную или автоматически кра«а 19, установленного между выкидной А и приёмной В трубами грязевого насоса и служащего для периодического уменьшения подачи жидкости в бурильные трубы при проверке искривления скважины.

5.В устройстве по п. п. 1-4 применение индикатора 21 потока, установленного в выкидной трубе А грязевого насоса и управляющего за-мыканием контактов сигнальной цепи.