Стенд для исследования гидравлического воздействия гидромониторной струи долота на поверхность забоя

 

Изобретение относится к буровой технике. Цель - повышение достоверности информации при исследовании распределения нормальной составляющей скоростного давления гидромониторной струи долота на поверхности забоя за счет непрерывного измерения скоростного давления гидромониторной струи по всему радиусу поверхности забоя. Для этого стенд имеет повернутый металлический стакан (С) 7, верхняя торцовая поверхность которого является частью забоя, силопередающий элемент, выполненный в виде штока 17. Верхний плоский конец последнего установлен заподлицо с поверхностью забоя. Нижний конец штока 17 расположен с возможностью взаимодействия с чувствительным элементом. В верхней торцовой поверхности С 7 закреплен нагрузочный узел. Установлен С 7 эксцентрично оси гидравлической камеры с возможностью враш,ения относительно его продольной оси. Внутренняя полость нагрузочного узла гидравлически сообщена с камерой. Эксцентриситет установки С 7- выбирается так, чтобы центр штока 17, воспринимающего измеряемое скоростное давление струи, описывал окружность, расстояние от точек которой до центра забоя изменяется при повороте С 7 от нуля до радиуса скважины . Т. о. достигается возможность с помощью одного чувствительного элемента проводить измерения в точках поверхности забоя, удаленных на любое расстояние от оси камеры. 3 ил. & (Л 4ik О5 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4й

Cb

CO 3 гв гв и

26

z в

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4124961/23-03 (22) 26.09.86 (46) 23.02.89. Бюл. № 7 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72) Г. Ф. Перлов, Б. Т. Агошашвили, И. Н. Буяновский и 1О. П. Кузнецов (53) 622.24.051.55 (088.8) (56) Матюшин П. H. Влияние шлама на разрушение породы и механизм очистки забоя скважины при бурении шарошечными долотами. Дис. на соиск. учен. степени к-та техн. наук. Уфа, 1972.

Авторское свидетельство СССР № 450882, кл. Е 21 В 47/00, 1972. (54) СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ВОЗДЕ11СТВИЯ

ГИДРОМОНИТОРНОЙ СТРУИ ДОЛОТА

НА ПОВЕРХНОСТЬ ЗАБОЯ (57) Изобретение относится к буровой технике. Цель — повышение достоверности информации при исследовании распределения нормальной составляющей скоростного давления гидромониторной струи долота на поверхности забоя за счет непрерывного измерения скоростного давления гидромониторной струи по всему радиусу

„.Я0„„1460178 А ) 1511 4 Е 21 В 10/18 // Е 21 В 47/00 поверхности забоя. Для этого стенд имеет повернутый металлический стакан (C) 7, верхняя торцовая поверхность которого является частью забоя, силопередающий элемент, выполненный в виде штока 17.

Верхний плоский конец последнего установлен заподлицо с поверхностью забоя.

Нижний конец штока 17 расположен с возможностью взаимодействия с чувствительным элементом. В верхней торцовой поверхности С 7 закреплен нагрузочный узел. Установлен С 7 эксцентрично оси гидравлической камеры с возможностью вращения относительно его продольной оси.

Внутренняя полость нагрузочного узла гидравлически сообщена с камерой. Эксцентриситет установки С 7 выбирается так, чтобы центр штока 17, воспринимающего измеряемое скоростное давление струи, описывал окружность, расстояние от точек которой до центра забоя изменяется при повороте С 7 от нуля до радиуса скважины. Т. о. достигается возможность с помощью одного чувствительного элемента проводить измерения в точках поверхности забоя, удаленных на любое расстояние от оси камеры. 3 ил.

1460178

Изобретение относится к буровой технике, а именно к стендам для исследования гидромониторной струи бурового долота на поверхность забоя.

Цель изобретения — повышение достоверности информации при исследовании распределения нормальной составляющей скоростного давления гидромониторной струи долота на поверхности забоя путем непрерывного измерения скоростного давления гидромониторной струи по всему радиусу 10 поверхности забоя.

На фиг. 1 изображен стенд для исследования гидравлического воздействия гидромониторной струи долота на поверхность забоя; на фиг. 2 — нагрузочный узел стенда; на фиг. 3 — сечение А — А на фиг. 2.

Стенд состоит из гидравлической герметичной камеры, включающей цилиндрический корпус 1, уплотненную крышку 2, отводящий патрубок 3, оснащенный регулируе- 20 мой задвижкой 4, и забоя, состоящего из неподвижного основания 5, в котором на опорном подшипнике 6 эксцентрично относительно оси корпуса 1 размещен перевернутый металлический стакан 7, уплотненный в основании резиновым кольцом 8.

В торцовой поверхности стакана вмонтирован нагрузочный узел 9, внутренняя полость которого с помощью гибкой трубки !О соединена с гидравлической камерой стенда. Связь нагрузочного узла с З0 электронной аппаратурой осуществляется по электрическому каналу 11 связи. С помощью червяка 12 стакан может поворачиваться вокруг своей оси. Испытуемое гидромониторное долото 13 устанавливается в гидравлической камере непосредственно З над забоем и приводится во вращение переводником 14 с центральным каналом, по которому подается промывочная жидкость в гидравлическую камеру.

Чувствительный элемент состоит из упругой консольной балки 15 равного сопро- 40 тивления с тензорезисторами 16, причем на рабочий конец балки упирается своим утолщенным концом силопередающий элемент, выполненный в виде штока 17, верхний плоский конец которого установлен за- 4 подлицо с поверхностью забоя, а нижний— с возможностью взаимодействия с чувствительным элементом. Основание балки двумя винтами 18 подсоединено к сегментному выступу 19 застопоренной штифтом гайки 20.

С помощью выходящего за пределы пре- 50 образователя винта 21, зафиксированного кольцом 22, гайку 20 можно перемещать вверх и вниз во внутренней полости нагрузочного узла. К герметизированному уплотнительным кольцом 23 корпусу 24 на° грузочного узла с одной стороны винтами 55

25 подсоединяется герметизированная кольцом 26 цилиндрическая крышка 27, в которую вмонтирована герметизированная кольцом 28 втулка 29, которая является направлением для игольчатого штока 17.

С нижней стороны в корпус вмонтированы штуцер 30 для подвода во внутреннюю полость по трубке 10 давления из призабойной зоны и патрубок 3, гермети. зирующий с помощью резиновой шайбы 3! вывод проводов из нагрузочного узла.

Нагрузочный узел крепится в корпусе стакана 7 с помощью гайки 32.

Изменение углового расположения силопередающего элемента 17 нагрузочного узла относительно насадок долота достигается за счет вращения долота, причем мгновенное значение угла поворота долота относительно начального положения регистрируется в системе привода вращения шпинделя, а значения узла поворота стакана 7, который однозначно связан с расстоянием от оси гидравлической камеры до силопередающего элемента 17, определяется при ручном приводе червяка 12 с помогцью отсчетного лимба, а при механизированном приводе соответствующими электронными приборами.

Нагрузочный узел 9 работает следующим образом.

На верхний плоский торец игольчатого штока 17 воздействует усилие, определяемое суммой гидростатического и нормальной составляющей скоростного давления, на нижний торец — только гидростатическое давление. Таким образом, перемещение штока 17 вызывается только нормальной составляющей скоростного напора, действующего на верхний торец элемента 17.

Зто перемещение воспринимается упругой балкой 15 равного сопротивления и преобразуется в электрический сигнал тензорезисторами 16.

Регулировка напряженного состояния балки 15 производится винтом 21. Измерения распределения мгновенного значения нормальной составляющей скоростного давления струи с помощью подвижного штока 17 нагрузочного узла 9 позволяет сохранить только систематическую ошибку измерений и исключить случайные ошибки, которые имеют место при измерениях в различных точках различными чувствительными элементами.

Работа стенда происходит следующим образом.

Испытуемое гидромониторное долото 13 приводится во вращение с помощью переводника 14, через который во внутреннюю полость долота прокачивается промывочная жидкость. В насадках долота происходит преобразование потенциальной энергии потока промывочной жидкости в скоростное давление истекающих гидромониторных струй, которые, распространяясь в затопленном пространстве придолотной зоны, воздействуют на поверхность забоя. Это воздействие, характеризуемое в значитель1460178 ной степени распределением мгновенного значения нормальной составляющей скоростного давления струи по отдельным точкам поверхности забоя, определяет эффективность работы промывочной системы долота и подлежит исследованию на стенде.

Для исключения кавитационных явленйй при истечении жидкости из насадок в гидравлической камере с помощью задвижки 4 создается заданный в зависимости от скорости истечения подпор промывочной жидкости.

Измерение мгновенного значения нормальной составляющей скоростного давления струи в отдельных точках, находящихся на различных расстояниях от центра забоя, достигается вращением стакана 7 с помощью червячной передачи, которая может иметь ручной или механизированный привод, например шаговым двигателем.

Эксцентриситет установки стакана 7 в основании 5 стенда выбран таким образом, что центр игольчатого силопередающего элемента 17, воспринимающего измеряемое скоростное давление струи, описывает окружность, расстояние от точек которой до центра забоя изменяется при повороте стакана от нуля до радиуса скважины. Таким образом, достигается возможность с помощью одного и того же чувствительного элемснта проводить измерения в точках поверхности забоя, удаленных на любое заданное расстояние от оси камеры.

Формула изобретения

Стенд для исследования гидравлического воздействия гидромониторной струи долота на поверхность забоя. включающий гидравлическую камеру с отводящим патрубком, переводник ведущей штанги с центральным каналом, долото, забой, нагрузочный узел с чувствительным элементом, установленныM в забое, от и чающий"ся тем, что, с целью повышения достоверности информации пр н исследован и и распределения норма IbHñé составляющей скорсстного давления гидромониторной струи долота на поверхности забоя путем непрерывного измереl5 ния скоростного давления гидромониторной струи по всему радиусу поверхности забоя, он снабжен перевернутым металлическим стаканом, верхняя торцовая поверхность которого является частью забоя, и силопередающим элементом, при этом нагрузочный узел закреплен в верхней торцовой поверхности перевернутого металлического стакана, а силопередаю|ций элемент нагрузочного узла выполнен н виде штока, верхний плоский конец которого установлен

25 згподлицо с поверхностью забоя, а нижний— с возможностью взаимодействия с чувствительным элементом, при этом перевернутый металлический стакан установлен эксцентрично оси гидравлическои камеры с возможностью вргщения относительно его продольной оси, а внутренняя полость нагрузочного узла гидравлически сообщена с гидравлической кгмерой.

1460178

12

Состави гель А. Хромин

Редактор А. Мотыль Texpeд И. Верес Корректор И. Муска

Заказ 421/29 Тираж 5!4 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Моска а, Ж вЂ” 35, Рау шска я на 6., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101