Устройство для измерения усилий на породоразрушающие элементы шарошки калибратора

 

Изобретение относится к буровой технике и предназначено для калибрования и центрирования низа бурильной колонны. Цель - проведение качественного силового анализа работы калибратора путем измерения с высокой точностью всех усилий, действующих на шарошку при калибровании скважины. Устройство состоит из корпуса 1, шарошки 2, установленной на оси 3, имеющей ограничительный 4 и центрирующий 5 бурты, между которыми на верхнем участке 6 оси 3 размещены тензодатчики 7, 8, 9 соответственно продольно-осевых, изгибающих усилий и крутящего момента. На нижнем участке 10 оси 3 размещены тензодатчики 7 и 8 соответственно продольно -осевых и изгибающих усилий. Тензодатчики 7 продольно-осевых усилий соединены в полный тензомост. Тензодатчики изгибающих усилий соединены на верхнем и нижнем участках оси 3 в два полных тензомоста. Усилия со стороны скважины воспринимаются одновременно всеми тензодатчиками и регистрируются с помощью регистрирующего прибора. Для определения усилий, воспринимаемых каждой отдельной частью шарошки, последняя выполняется в виде отдельных составных элементов. Устройство позволяет определять общее усилие, действующее на шарошку и ее части со стороны скважины, так и его составляющие. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦ 1АЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19> 01) (51)5 E 21 В 10/22

1 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕ ГЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21} 4322188/23-03 . (22) 26,10.87 (46) 23. 04. 90. Бюл. Р 15 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72) Г.Ф.Перлов, И.И.Барабашкин, И.В.Горохов,и А,Г,Мессер (53) 621,317(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1189989, кл. Е 21 В 10/22, 1986, Авторское свидетельство СССР

Ф 794151, кл. E 21 В 10/22, 1977.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛ1Й

НА ПОРОДОРАЗРУШАК61ИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ШАРОНКИ

КАЛИБРАТОРА (57) Изобретение относится к буровой технике и преднаэначено для калибрования и центрирования ниэа бурильной колонны. Бель — проведение качественного силового аналиэа работы калибратора путем иэмерения с высокой точностью всех усилий, действующих на шарошку при калибровании скважины.

Устройство состоит иэ корпуса 1, ша1559094 рошки 2, установленной на оси 3, имеющей ограничительный 4 и центрирующий 5 бурты, между которыми на верхнем участке 6 оси 3 размещены тензоS датчики 7, 8 и 9 соответственно продольно-осевых, изгибающих усилий и крутящего момента. На нижнем участке

10 оси 3 размещены тензодатчики 7 и 8 соответственно продольно-осевых и из- 1g гибающих усилий. Тензодатчики 7. продольно-осевых усилий соединены в полный тензомост. Тенэодатчики изгибаю-. щих усилий соединены на верхнем и

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для 20 калибрования и центрирования низа бу" рильной колонны, Целью изобретения является проведение качественного силового анализа работы калибратора путем измерения с 25 высокой точностью всех усилий, действующих йа шарошку при калибровании скважины.

На фиг, 1 изображено устройство для измерения: усилий на породоразрушающие щ элементы шарошки калибратора; на фиг.2 — то же, шарошка выполнена из отдельных элементов; на фиг.3 — сечение А-А на фиг. 1, на фиг.4 — сечение

Б-Б на фиг.1; на фиг,5 — сечение В-B 35 на фиг.1; на фиг.б — сечение Г-Г на фиг.1.

Устройство для измерения усилий состоит из корпуса 1, шарошки 2, установленной на оси 3, имеющей ограни- 10 чительный 4 и центрирующий 5 бурты, между которыми на верхнем участке 6 . оси размещены тензодатчики 7-9 соответственно продольно-осевых, изгибающих усилий и крутящего момента. Йа нижнем участке 10 оси размещены тензодатчики 8 и 7 соответственно изгибающих и продольных осевых усилий.

Тензодатчики на обоих концах оси расположены на двух уровнях по высоте на расстояниях, равных их ширине.

Ось в корпусе устанавливается с помощью гаек 11 и шайб 12, а шарошки фиксируются от перемещения вниз по оси стопорным кольцом 13. Подведение проводов к тензодатчикам осуществля55 ется по каналам 14.

Тензодатчики 7 продольно-осевых усилий размещены по два на верхнем и нижнем участках оси 3 в два полных тензомоста. Усилия со стороны скважины воспринимаются одновременно всеми тензодатчиками и регистрируются с помощью регистрирующего прибора. Для определения усилий, воспринимаемых каждой отдельной частью шарошки, последняя выполняется в виде отдельных составных элементов, Устройство позволяет определять общее усилие, действующее на шарошку и ее части со стороны скважины, и его составляющие. б ил. нижнем участках оси шарашки на диаметрально противоположных сторонах (фиг.3 и 5).

Тензодатчики 8 изгибающих усилий (фиг.4 и 6) соединены в два полных тензомоста соответственно на верхнем и нижнем участках оси. Тензодатчики 8 изгибающих усилий одного из тензомостов сдвинуты относительно тенэодатчиков другого тензомоста на 90 по окружности. Такое расположение тензомостов позволяет по двум: взаимно перпендикулярным составляющим найти главный вектор изгибающих усилий, действующий на породоразрушающие элементы в процессе калибрования.

Тензодатчики 9 крутящего момента (фиг.3) размещены на верхнем участке оси на одной высоте с тензодатчиками 7 продольных усилии и расположены равномерно по поверхности оси в сечении под углом 45 к оси шарошки.

На измерение крутящего Момента продольно-осевые усилия влияния не оказывают, а изгибающие усилия не вносят погрешности в измерения продольный усилий, так как они компенсируются благодаря полному тензомосту.

Лопасти шарошки калибратора изнашиваются неравномерно по породоразрушающей поверхности. Максимальный износ имеет место в нижней и верхней частях шарошки, à в центральной части износ минимален, Это объясняется тем, что усилия, возникающие s процессе калибрования скважины, распределяются по калибрующей поверхности .неравномерно.

Породораэрушающая поверхность шарошки (фиг.2) изготовлена из отдельных составных элементов, выполняющих строго определенную технологическую

15590 функцию при калибровании ствола скважины, а именно из верхней 15 и нижней 16 заборных частей, выполняющих основную роль по формированию ствола и сохранению диаметра скважины, а следовательно, воспринимающих наибольшие усилия, и центральной части

17 выполняющей в основном центрирующие функции инструмента в процессе калибрования.

Устройство работает следующим образом.

При наличии осевой нагрузки на бурильный инструмент и его вращении породоразрушающие элементы калибратора, взаимодействуя со стенкой скважины, разрушают горную породу. При этом формируется ствол скважины. Реакция ствола скважины, воспринимаемая 20 лопастью шарошки 2 калибратора, передается на ось 3.

Поверхность оси между центрирующим буртом 5 и ограничительным буртом 4 деформируется, тензодатчики 7 и 8. усилий, размещенные на этой поверхности, также деформируются, изменяя свое сопротивление, и подают сигнал на регистрирующий прибор (не показан) .

Измерение усилий, возникающих при .калибровании скважины, когда шарошка ,выполнена иэ отдельных деталей, проводится в несколько этапов. Для определения усилий, воспринимаемых каждой дельной частью шарошки на ос либратора устанавливается цельнокорпусная шарошка 2 (фиг. 1) и измеряет-. ся крутящий момент, продольно-осевые и изгибающие усилия. Затем на ось ка.либратора устанавливается только нижняя заборная часть 16 и проводятся

94

6 измерения всех силовых параметров.

После этого устанавливается верхняя заборная часть 15 или одновременно верхняя 15 и нижняя 16 части шарошки

При этом центральная часть 17 не контактирует со стенкой скважины, Усилия со стороны скважины воспринимаются только нижней и верхней заборными частями.

Таким образом, появляется возможность определять как общее усилие, действующее на шарашку и ее части со стороны скважины, так и его составляющие. !

Формула изобретения

Устройство для измерения усилий на породоразрушающие элементы шарошки калибратора, содержащее корпус с осью для установки на ней с возможностью вращения шарашки и датчики нагрузки, отличающееся тем, что, с целью проведения качественного силового анализа работы калибратора путем измерения с высокой точностью всех усилий, действующих на шарошку при калибровании скважины, ось выполнена с ограничительным и центрирующим буртами на верхнем конце, между которыми, а также на поверхности нижнего участка оси установлены тензодатчики продольно-осевых и изгибающих усилий и крутящего момента, при этом тензодатчики продольно-осевых усилий раз-— мещены на верхнем и нижнем участках оси и соединены в полный тензомост, а тензодатчики изгибающих усилий размещены на верхнем и нижнем участках оси и соединены в два полных тензомоста.

1559094

1559094

Составитель В. Сидоров

Техред Л. ОЛий нык Корректор М. Самборская

Редактор А.Мотыль

Заказ 825 Тираж 475 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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