Устройство для замера и записи усилий Советский патент 1980 года по МПК E21B47/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМЕРА И ЗАПИСИ УСИЛИЙ

I, t Изобретение относится к технике отбора керна породы в скважине при бурении, а именно к устройствам для исследования работы керноприемников в скважинах, и предназначено для замера и записи гидростатических, гидрбдинамических и радиальных усилий, действующих на керн в процессе его отбора при проводке скважины. Отбор керна колонковыми трубами не всегда бывает удовлетворительным, так как керн разрушается в процессе бурения и подъема, что происходит, в частности, из-за размывающего действия промывочного раствора, самозаклинивания керна, вибрации инструмента при бурении, ударов колонны труб о стенки скважины и т. д. Имеет место также влияние давления столба жидкости, находящегося в бурильных трубах над керном 1. Вследствие деформации и разрушения керна под воздействием упомянутых факторов невозможно получить полную геолотическую информацию по отобранному кер.ну.. . . Для получения объективных данных о факторах воздействия на керн в процессе его отбора необходимо Измерить значения гидродинамических, гидростатических и радиальных усилий, действующих на керн в керноприемнике.. Известно устройство для замера и записи радиальных усилий, действующих на бурильную колонну в скважине, содержащее корпус, плавающую втулку, чувствительные элементы, уравнительный узел, выполненный в виде блока связанных порщней, взаимодействующих с чувствительными элементами, и регистрирующий прибор с записывающим механизмом 2. Данным устройством невозможно осуществить замеры и запись гидродинамичес,ких, гидростатических и радиальных усилий, действующих на керн в керноприемнике. Целью изобретения является повыщение эффективности измерения усилий, действующих на керй в процессе его отбора. Для достижения цели устройство снабжено инерционным элементом, шарнирно связанным с валом и выполненным с осевым и радиальными каналами,-причем, поршни с толкателями установлены в радиальных каналах инерционного элемента и жестко связаны с втулками, а осевой канал сообщается с. полостью регистрирующего прибора, и в нижней части осевого канала установлен обратный клапан, а в корпусе выполнены каналы, сообщающие полости корпуса инерционного элемента с внутритрубным пространством.

На чертеже изображено устройство в разрезе.

Устройство состоит из корпуса 1, в котором располом ён полый вал 2, посажен яый на подщипники 3, глубинный регистрирующий маяометр 4 с часовым механизмом, гидровключатель 5, который обеспечивает включение часового привода по заданному значению давления, устанавливаемому в соответствии с глубиной спуска устройства и плотностью бурового раствора. К нижнему концу вала 2 прикреплен инерционный элемент 6 посредством шарнирной трубчатой подвески 7, обеспечивающей вращение, а также поперечные перемещения инерционного элемента 6 в вертикальной плоскости, благодаря чему элемент 6 имеет возможность имитировать работу керна в керноприемнике и воспринимать радиальные усилия, действующие на керн при его отборе. Масса инерционного элементе 6 определяется и подбирается, исходя из соответствующего удельного веса разбуриваемой породы.

Корпус 1 устройства рассчитан на передачу крутящего момента и поток промывочной жидкости в процессе бурения скважины через четыре канала 8.

В инерционном элементе б имеются четыре плавающие сегментные втулки 9, связанные посредством толкателей 10 с поршнями 11, находящимися в цилиндрах 12. Толкатели 10 возвращаются в исходное полржение пружинами 13, которые подобраны с необходимыми для этого характеристиками. Полости цилиндров 12 сообщаются через канал 14 в теле инерционного элемента б, канал трубчатой подвески 7, кольцевое пространство 15, отверстия 16 с полостью корпуса глубинного манометра 4. Для гащения возможной вибрации и фиксации (предотвращения вращения) глубинного манометра 4 служат упругие резиновые втулки 17и пружина 18.

Втулка 19 из влагостойкого материала и пружина 20 обеспечивают герметизацию под ЩИПНИКОБОГО узла. Внизу канала 14 в инерционном элементе 6 установлен обратный клапан 21, через который полость каналу 14 и кольцевое пространство 15 в корпусе 1 сообщаются с внутренним пространством г- ереводника 22 и бурильного инструмента. С внутренним пространством переводника 2S и бурильных труб кольцевое пространстso 15 сообщается посредством канала 24, г;ыполенного в корпусе 1 под. углом вниз от рертикальной оси. Устройство подсоеДиГгпгтся к колонне бурильных труб посредст QM переводника 23, а к устройству, в свою

очередь, подсоединяется керноприемник посредством переводника 22.

Устройство работает следующим образом При вращении колонны бурильных труб на инерционный элемент 6 действуют силы трения от протекающей в полости переводника 22 промывочной жидкости. Элемент 6 вращается, но с меньшей угловой скоростью, чем керноприемник.

В процессе разбурквания породы и отбора керна на последний действуют радиальные усилия, которые одновременно воспринимаются инерционным элементом 6, имитирующим работу керна в керноприемнике.

8результате элемент 6, помимо вращательного движения, совершает благодаря шарнирной подвеске 7 линейные поперечные перемещения, что приводит к контакту элемента 6 с внутренней поверхностью переводника 22. При этом радиальное усилие воздействует на плавающую сегментную втулку

9и передается толкателю 10. Перемещаясь в сторону направления усилия, толкатель 10, преодолевая сопротивление пружины 13, передвигает поршень 11 в цилиндре 12..

Движение поршня 11 вызывает повышение давления в канале 14 (обратный клапан 21 при этом закрывается), канале подвески 7 и в кольцевом пространстве 15. Повышение давления воспринимается через отверстия 16 в корпусе глубинного манометра 4 датчиком давления указанного манометра и регистрируется его записывающим механизмом.

После исключения воздействия радиального усилия на керн и соответственно на инерционный элемент 6 пружина 13 возвращйет толкатель 10, поршень 11 и втулку 9 в исходное положение, обратный клапан 21 открывается, и давление в системе: канал 14 - кольцевое пространство 15 уравновешивается с давлением в полости переводника 22.

Канал 24 в корпусе устройства предназначен для сброса избыточного давления в вышеуказанной системе. Выполнение канала наклонным облегчает выход жидкости из кольцевого пространства 15.

Вследствие того, что канал 14 и кольцевое пространство 15, связанные с внутренним пространством бурильных труб через обратный клапан 21 и канал 24, постоянно находятся под воздействием гидростатического и гидродинамического давлений, то изменение давления в этой системе, фиксируемое механизмом, будет одновременно соответствовать гидростатическому и гидродинамическому давлениям и радиальным усилиям. Записи радиального усилия, воспроизводимые на диаграммном бланке, носят кр;атковременный и. скачкообразны характер и его величина, выше значения гидростатического и гидродинамического давлений.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает точное измерение и регист рацию факторов, воздействующих на керй в керноприемиике в процессе отбора керна при бурении скважины, благодаря чему достигается возможность получения подробной и достоверной геологической информации по отобранному керну с учетом воздействующих на него разрушающих факторов.

Формула изобретения

снабжено инерционным элементом, щарнирно связанным с валом и выполненным с осевым и радиальными каналами, причем порщни с толкателями установлены в радиальных каналах инерционного элемента и жество связаны с втулками, а осевой канал сообщается с полуосью регистрирующего прибора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

с. 174.

2.Авторское свидетельство СССР № 404930, кл. Е 21 .В 17/00, 1971.