Стенд для исследования гидродинамических давлений в скважине при спускоподъемных операциях Советский патент 1979 года по МПК E21B19/00 

соединен с узлом задания величины скорости.

, На фиг. 1 изображен пpeдлaгaeIvIЫй стенд, общий вид; -на фиг, -2 - узел обеспечения движения колонны по заданному закону.

Стенд содержит корпус 1, к кото рому присоединена труба, 2, имитирую щая ствол скважины, снабженная овальными фланцами 3, позволяющими задавать нужный эксцентриситет, и штуцерами для ввода датчиков давления 4. Верхняя часть трубы 2 соединена с уравнительной емкостью 5, предназначенной для уменьшения колебания поверхности промывочной жидкости, заполняющей ствол скважины при перемещении колонны. На уравнительной емкости 5 закреплены узел очистки 6 КОЛОННЫ 7, измеритель 8- скорости движения колонны-7 (генератор) и центраторы 9.

Колонна 7 за вертлк1Г 10 подвешена на приводную цепь11. На другой конец цепи подвешен груз-противовес 12, который тросом 13 через блоки корпуса 1 закольцован с колонной 7. Противовес 12 расположен в направляющих 14, на которых закреплены фотоэлементы 15 и конечные выключатели 16. Звездочка 17 приводной цепи 11 через редуктор 18 соединена с валом электродвигателя 19 постоянного тока, связанного с генератором .20 приводным двигателем 21. На валу электродвигателя постоянного тока расположена тормозная муфта 22. Вал электродвигателя 19 соединен с редуктором 23 кулачка 24. Толкатель 25 кулачка 24 через дополнительный редуктор 26 соединен с узлом 27 задания величины скорости, например, токосъемником автотрансформатора.

Стенд включает также блок управления 28 движением колонны 7, блок измерения 29 пути,, скорости и ускорения движения колонны, давления и профиля скорости промывочной к:идкости. Для приготовления промывочной жидкости стенд о борудован узлсзм диспергирования 30, состоящим из насоса 31, предназначенного для прокачивани жидкости, двигателя 32 и емкости 33 для приготовления жидкости. Насос 31 гидравлически связан с корпусом 1 и стволом 2. Емкость диспергатора 33 соединена с уравнительной емкостью 5

Работает стенд следующим образом.

Колонну 7 устанавливают в стволе скважины 2, в узле диспергирования 3 приготавливают промывочную жидкость и насосом 31 задавливают ее в корпус 1, ствол скважины 2 и уравнительную емкость 5. Если исследования проводя в статических условиях, то насос 31 выключают. При определении гидродинамических давлений в прокачиваемой промывочной жидкости насйС 31 работает в течение всего цикла измерений

Включением двигателя 21 приводят действие генератор 20. Изменяя напряжение в обмотке генератора 20, устанавливают минимальное напряжение, подаваемое на двигатель 19, при котором происходит страгивание колонны 7 (это напряжение обусловлено компонкой стенда и характерист1 ками промывочной жидкости ).

На малых оборотах двигателя 19 перемещают колонну 7 в исходное положение (верхнее или нижнее, в зависимости от характера выполняемой операции - спуска или подъема). Это положение фиксируется расположением груза-противовеса 12 у соответствующего конечного выключателя 16.Устанавливают на узле 27 задания величины скорости желаемое напряжение вольт-добавки по заранее проведенной тарировке для данной колонны. В зависимости от выбранной тарировки для данной скорости и профиля скорости включают один из фотоэлементов 15 (зависимость определяется инерционностью системы колонны 7 и. груза-противовеса 12). Напульте управления 28 устанавливают направление движения: Спуск или Подъем. Включают измерительный блок 29. колонну 7 нажатием кнопки Пуск на пульте управления 28.

Профиль скорости движения колонны формируется автоматически следующим образом.

При страгивании колонны 7 одновременно начинает действовать кулачковый редуктор 23, рассчитанный так, что за полный ход колонны 7 кулачок 24 совершает оборот на 315. В свою очередь толкатель 25 кулачка 24 через дополнительный редуктор 26 поворачивает на некоторый угол токосъемник автотрансформатора 27. Снимаемое с автотрансформатора 27 напряжение выпрямляется и подается в качестве вольт-добавки на. обмотку возбуждения генератора 20, что изменяет напряжение, подаваемое на двигатель постоянного тока 19 и, следовательно скорость вращения (скорость движения колонны 7. Величина вольт-добавки во времени зависит от начального .напряжения, поданного на автотранс.форматор 27, и от профиля кулачка 24 Меняя кулачки, можнЬ задавать различные скорости движения колд.нны. Изменением напряжения, подаваемого на автотрансформатор, можно дискретно изменять значения этих скоростей в пределах одного профиля. Остановку колонны 7 осуществляют автоматически. При пересечении грузом-противвесом 12 светового потока, направленного на фотоэлемент 15, последний размыкает цепь питания электродвигателя 19 и включает тормозную муфту 22. Подстраховку работы фотоэлементов осуществляют конечными выключателями 16. После остановки колонны 7 ее на малой скорости подачи доводят до нужного положения и операция может быть повторена заново или с дискретным изменением любого из параметров. Например, скорость движения коло ны изменяют, меняя напряжение, пода ваемое на автотрансформатор, а параметры промывочной жидкости - обра боткой в узле диспергирования. Изме нение профиля скорости движения кол ны осуществляют сменой кулачка; рас ход промывочной жидкости меняют регулировкой производительности насос в узле диспергирования, а эксцентри ситета ствола скважины - перемещени ем трубы за счет овальных фланцев. Соотношения диаметров ствола скважи и колонны изменяют поочередной или совместной их сменой. Профиль скорости течения жидкости изменяют путем введения трубки Пито в штуцер на стволе. Применение предлагаемого стенда для исследования гидродинамических давлений при спуско-подъемных операциях дает возможность точнее оценивать величины гидродинамических давлений при спуско-подъемных опера циях на скважинах и проводить эти операции в наиболее оптимальных режимах . Формула изобретения 1.Стенд для исследования гидродинамических давлений в скважине при спуско-подъемных операциях, включающий трубу, имитирующую ствол скважины, с блоком измерения, колонну, которая одним концом связана с приводом, имеющим блок управления скоростью перемещения колонны, отличающийс я тем, что, с целью поддержания заданного эксцентриситета колонны относительно ствола и повышения точности перемещения колонны по заданному закону, другой конец колонны посредством гибкой связи, пропущенной через трубу, соединен с приводом. 2.Стенд по п. .1, отличающийся тем, что блок управления имеет кулачковый редуктор, толкатель которого через дополнительный редуктор соединен с узлом задания величины скорости. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР P 250797, кл. Е 21 В 19/00, 1967. 2.Бондарев В. И. и др. о методе измерения глубинными манометрами. Известия вузов. Нефть и газ , 1970, № 2, с. 17-20.