Устройство для измерения радиальных усилий в колонне бурильных труб

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИАЛЬНЫХ УСИЛИЙ В КОЛОННЕ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ, содержащее упругий элемент, преобразователь перемещения с чувствительньш элементом , соепиншным с электронным блоком и за фепленным на фланце, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и уменьшения : габаритов, оно снабжено пружиной, натяждам вшггом и фиксаторе П-образной формы, жестко закрепленным на фланце, а чувстштельный преобразов теля вьщопнен в шае многовитксжой Изм01а1теяьной ., размешенной вокруг yi pyroro элемента, причем один ксжец яэ9«аервтвпьнс 1 спирали жестко соесшн с фяксеегаром, а другой связан с фиксатором последовательно соедине1О{ые лрёоС азователь перемещения , пружину и натяжной винт. (Л 2, Устройство по п. 1, о т п и ч аю щ е е с я тем, что фланец выполнен с разрезным в осевом направлении и увршлен на упругом элементе с помощью винта и пружины.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1Ю (111, др Е 21 В 47/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВ (21) 3395866/22-03 (22) 08.02,82 (46) 30.06.83. Бюп. М 24 (72) Б. А. Мопойчино, Л. Г. Хопойчкно, Н. Н. Лебецэва и В. Л. Воронепь (71) Всесоюзный научно-исспедоватепьо кий институт разработки и эксппуатапии нефтепромысповых труб (53) 622.243.5.082 (088.8) (56) 1. Авторское свицетепьство CGCP .

Ж 777498, кп. 601Ь 1/22, 1980.

2. Авторское свицетепьство СССР

К 470716, кп. 6014 1/04, 1973.

3. Созцание комплекса технических средств цля провецения исспецований трубных колонн в натурных условиях.

Отчет, Куйбышев, ВНИИТнефть, 1978. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗ»

МЕРЕНИЯ РАДИАЛЬНЫХ УСИЛИЙ В

КОЛОННЕ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ, содержащее упругий элемент, преобразоватепь перемещения с чувствительным элемен» том, соециненным с электронным блоком и закрепленным на .фпанце, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повы-. шения чувствитепьности и уменьшения габаритов, оно снабжвно пружиной, натяж дым винтом и фиксатором П-образной формы, жестко закреппенным на фланце, а чувствительный элемент преобразоватепя вьшопнен s виде многовитковой измэритепьной дпирапи, размещенной вокруг упругого элемента, причем один конец измеритепьной спирали жестко соединен с фиксатором, а другой связан с фиксатором через поспецоватепьно соединенные преобразоватепь перемеще ния, пружину и натяжной винт.

2, Устройство по п. 3., о т и и ч а ю щ е е с я тем, что фпанец выполнен разрезным в осевом направпении н укреплен на упругом элемента с помощью винта и пружины.

1025876

5 ю

Изобретение относится к технике бурения, в частности к устройствам цля контроля усилий в раэцичных точках трубной колонны, и может быть применено цпя исспецования труб и трубных колонн при бурении и эксплуатации нефтяных и газовых скважин.

Известны датчики дпя измерения радиальных сип, содержашие цилиндрический корпус, упругодеформируемый и чувствитепьный элемент (1 J и 2 j .

Нецостатками известных конструкций являются их сложность, эначитепьные габариты в радиальном направлении, причем эти габариты тем больше, чем выше требования к чувствительности датчиками

Наибопее близким по технической сущности к предлагаемому является скважинное измерительное устройство ПИГ НКТ

-2 в котором используются три цатчика перемещения, расположенные по окруж ности упругого,элемента через 120о.

Поскопьку рациапьные перемещения малы, то применен механический усилитель в вице цвуппечего рычага. Коэф-" фициент усиления перемещений равен отношению цлины рычажного усилителя к длине его короткого плеча (цо штыря). На конце рычага укреппен шток инцуктивного преобразователя перемь щения в электрический сигнал 3 .

Нецостатком датчиков рациапьных усилий в данном устройстве является спожность конструкции, низкая нацежность; и небопьшая чувствительность при данных габаритах. Это связано с тем, что, во-первых, крепление непод- вижной точки рычажного усилителя расположено zs пояске утолщения упру гого элемента, где рациапьное перемеще ние упругого элемента незначительно.

Поэтому рациапьное перемещение шть|ря, расположенного вблизи эоны крепаения, мапо. Увеличение же короткого . плеча рычага при сохранении коэффициента усиления ведет к увеличению габаритов рычага и всего измеритель ного устройства.

Во-вторых, противоречивые требования прецъявляюгся к твердости штыря.

В случае высокой твердости штыри воэ»никает погрешность в результате смя . тия трубы штырем в точке его касания, а в случае недостаточной ето тверцооти возможно er o смятие телом трубы,, В обоих случаях смятие металла приво20

40 с цит к увеличению погрешности измерения радиапьных усилий.

Цепь изобретения - повышение чувствительности и уменьшение габаритов.

Укаэанная цепь достигается тем, что устройство цпя измерения рациапьных усилий в колонне бурильных труб, содержащее упругий элемент, преобра зоватепь перемещения с чувствитеш ным элементом, соединенным с электрон ным блоком и закрепленным на фланце, снабжено пружиной, натяжным винтом и фиксатором П-образной формы, жестко закрепленным на фпанце, i чувствительный элемент преобразо» ватепя выполнен в вице многовитковой измерительной спирали, размещенной вокруг упругого элемента, причем един конец измерительной спирапи жестко соецинен с фиксатором, а цругой связан с фиксатором через поспедоватепьно соециненные преобразоватепь перемещения, пружину. и натяжной винт.

Фпанец выпопнен разрезным в осевом направлении и укреплен на упругом элементе с помощью винта и цружи ные

На фиг. 1 представлено устройство цля измерения радиальных усилий в ко лонне бурильных труб, общий ьиц; на фиг. 2 - разрез А"А на фиг. 1 as фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1., Устройство садержит упругий эле- . мент 1, представляющий собой участок трубы, вокруг которого размещена многовитковая иэмеритеаьная спираль 2, Оцин конец спирали 2 жестко соединен с фиксатором 3, а другой связан с фин» свтором через электрический преобразоватеи 4 перемещения (в данном случае инцуктивный преобраэоватепь), пру жину 5 и натяжной винт 6.

В привеценном примере фиксатор 3 представляет собой скобу, имеющую Побразную форму дпя пропуска измеритепь ной спирали. С помощью пружины 5 и винта 6 создается предварительный натяг спирали. Матерниад спирали выбирается исходя из условий наименьшего трения с материалом стального упругого элемента, например, это может быть бронза.

Фиксатор 3 укреплен as разрезном эксцентричном фпанце 7, который стяги вается болтом 8 с пружиной 9, что обеспечивает жесткость фланца, роста точную цпя фиксации его на упругом з элементе 1,, и в то же время не препятствует радиальными перемещениям последнего.

Преобразователь первмешения сое динен с измерительным генератором 10, расположенным в контейнере 11. Гене ратор кабелем 12 соединен с наземным приемным устройством. для зашиты измерительной спирали применен кожух 13, крепящийся к фланцу 7.

При цействии перепада давления на упругий элемент 1 меняется его диаметр, следовательно, изменяеч ся расстояние между концами спира ли 2 на величинуа6 = 2/сны", гцеЬУизменение радиуса упругого элемента;

025876 4 и число витков спирали. Это ведет к изменению индуктивности преобразователя 4, котррый включен в контур измерительного генератора 10. Чаототно-моцулированый сигнал по кабелю 12 перецается на поверхность.

Прецлагаемов устройство по сравне нию с прототипом обладает повышен:ной чувствительностью, так как рациальные. перемещения Ь 1 усиливаются иэмерительной многовитковой спиралью цо величины а8 - 2Жиа р».

<роме того, предлагаемое устройст15 . во прецставляет собой легкосьемную конструкшпо, которая может быть уста» новлена на любом участке трубы.

BHHHl7H Звквв 4521/27 Тири» 603 Попписирв

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4