Стенд для испытания бурильного инструмента при высоких давлениях

 

Изобретение относится к оборудованию для исследований работоспособности бурильного инструмента, в частности к конструкциям стендов. Цель - расширение технологических возможностей стенда за счет увеличения диапазона моделирования давления. Стенд включает испытательную камеру (К) 1 с крышкой 2, соединенной посредством шлицевого вала 3 с поршнем 4 узла 5 нагружения, разделяющим К 1 на масляную А и бурового раствора Б полости. После сборки К 1 с блоком горной породы 10 в К 1 устанавливается компоновка в составе: бурильный инструмент 9, забойный двигатель 8, насос (Н) 7 бурового раствора и электродвигатель 6 и узел 5 нагружения. Полости А и Б и связанные с ними напорной 17 и сливной 22 магистралями полости В и Г гидроразделителя (ГР) 13 заполняются соответствующими жидкостями. В полости В размещен Н 15 низкого давления с электроприводом 16, а на напорной магистрали 17 Н 15 установлен обратный клапан 18, управляемый редукционный клапан 19 с соединенной с полостью В сливной магистралью 20. Напорная магистраль 17 Н 15 сообщена с полостью над узлом 5 нагружения. При осевом перемещении компоновки (осуществление процесса бурения) поддержание заданного перепада и величин давления в полостях К 1 и ГР 13 происходит автоматически за счет движения поршня 4 ГР 13 к верхнему положению и изменения расхода масла, поступающего в К 1 через клапан 19 из масляной полости В. 1 ил. 10 с о ел о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (н)ю Е 21 В 4/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4621315/24-03 (22) 19,12.88 (46) 15.06,91. Бюл. hL 22 (71) Пермский филиал Всесоюзного научноисследовательского института буровой техники (72) Н.Д.Деркач, М.И.Марутянц, И.M.Ïåòóхов, В.M. Плотников, В.И.Попов и Г.А.Симонов (53) 622.243.92 (088.8) (56) Бутырев Н.M., Корчаженко К.К. К вопросу создания стенда, имитирующего условия работы забойного двигателя в скважине глубиной до 15-20 тыс.метров. — Труды ВНИИБТ, вып, 51, М„1981, с.120-127. (54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ БУРИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА ПРИ ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЯХ (57) Изобретение относится к оборудованию для исследований работоспособности бурильного инструмента, в частности к конструкциям стендов. Цель — расширение технологических возможностей стенда эа счет увеличения диапазона моделирования давления. Стенд включает испытательную камеру (К) 1 с крышкой 2, соединенной поИзобретение относится к исследованиям работоспособности бурильного инструмента, в частности к конструкциям стендов, обеспечивающих испытания забойных двигателей для бурения скважин в условиях повышенных давлений и температур.

Цель изобретения — расширение технологических воэможностей стенда за счет

„„Я2„„1656112 А1 средством шлицевого вала 3 с поршнем 4 узла 5 нагружения, разделяющим К 1 на масляную А и бурового раствора Б полости.

После сборки К 1 с блоком горной породы 10 в К 1 устанавливается компоновка в составе: бурильный инструмент 9, забойный двигатель 8, насос(Н) 7 бурового раствора и электродвигатель 6 и узел 5 нагружения.

Полости А и Б и связанные с ними напорной

17 и сливной 22 магистралями полости В и

Г гидроразделителя (ГР) 13 заполняются соответствующими жидкостями. В полости В размещен Н 15 низкого давления с электроприводом 16, а на напорной магистрали 17

Н 15 установлен обратный клапан 18, управляемый редукционный клапан 19 с соединенной с полостью В сливной магистралью 3

20. Напорная магистраль 17 Н 15 сообщена с полостью над узлом 5 нагружения. При осевом перемещении компоновки (осуществление процесса бурения) поддержание заданного перепада и величин давления в Б полостях К 1 и ГР 13 происходит автоматически за счет движения поршня 4 ГР 13 к а верхнему положению и изменения расхода 0с, масла, поступающего в К 1 через клапан 19 у из масляной полости В. 1 ил. о увеличения диапазона моделирования давления.

На чертеже представлена конструкция стенда для испытания бурильного инструмента при высоких давлениях.

Стенд содержит испытательную камеру

1 с крышкой 2, соединенной посредством шлицевого вала 3 с поршнем 4 узла нагру1656 112

В гидроразделителя 13 давление в этой по- 50 ласти повышается и на поршне 14 возникает усилие, создающее соответствующее давление в подпоршневых полостях Г и Б гидроразделителя 13 и камеры 1, Одновременно благодаря избыточному давлени1о масло поступает через обратный клапан 18 в напорную магистраль 17 камеры 1 и создает то же давление в полости А камеры 1, Поршень 14 гидроразделителя 13 при этом постепенно перемещается в ни>кнее женил 5, раделяющим камеру на масляную

А и бурового раствора Б полости, и размещенными в полости Б электродвигателем 6 с насосом 7, забойным двигателем 8 с бурильным инструментом 9, а также блоком горной породы 10, насос 11 высокого давления с напорной магистралью 12, гидроразделитель 13 с поршнем 14, разобщающим гидрораздегитель на масляную B и бурового раствора Г полости, и размещенными в полости В насосом 15 низкого давления с электроприводом 16 ч и установленным на напорной магистрали 17 насоса 15 обратным клапаном 18, управляемый редукционный клапан 19 с соединенной с полостью В сливной магистралью 20 и дифманометр 21 высокого давления, связывающий напорную магистраль 17 и сливную магистраль 22 камеры 1 высокого давления, Стенд работает следующим образом;

После сборки камеры 1 с блоком горной породы 10 в камеру устанавливается компоновка в составе; бурильный инструмент 9— забойный двигатель 8 — насос 7 бурового раствора — электродвигатель б — узел 5 нагружения — верхняя крышка 2 камеры 1, Крышка 2 камеры соединяется с корпусом камеры 1, и соединены герметизируется, Полости камеры А и Б, образованные в ней поршнем 4 узла нагру>кения 5, и связанные с ними напорной 17 и сливной 22 магистралями полости В и Г гидроразделителя 13 заполняются через штуцеры (на чертеже не показаны) соответствующими жидкостями; полости А и  — трансформаторным маслом, полости Б и à — буровым раствором. Заполнение ведется до полного вытеснения из полостей воздуха и появления сплошных струй жидкостей из соответствующих воздушников (на чертеже не показаны). Опережающее заполнение — полостей Б и Г.

После заполнения воздушники закрываются и создание высокого давления в полостях стенда осуществляется подачей масла от насоса 11 в полость В гидроразделителя 13, поршень 14 которого после заполнения полостей находится в крайнем верхнем поло>кении, По мере заканчивания масла в полость

45 поло>кение, компенсируя сжимаемость масла и бурового раствора, а также деформацию корпусов камеры 1 и гидроразделителя

13 при увеличении давления.

При достижении в камере 1 заданной величины давления насос 11 высокого давления отключается, а его напорная магистраль 12 герметично перекрывается запорным вентилем (на чертеже не показан).

Далее работа установки может происходить в трех режимах; холостого хода, осевого нагружения (износные испытания) и осевого нагру>кения с перемещением компоновки (процесс бурения).

Холостой ход работы установки возникает при включении электродвигателя 6, приводящего во вращение насос 7. Насос 7 засасывает буровой раствор из подпоршневой полости Б камеры и подает его в забойный двигатель 8, который совместно с установленным на его валу бурильным инструментом 9 приводится во вращение, Буровой раствор при этом из двигателя проходит через буровой инструмент 9 и, омывая забой, возвращается в подпоршневую полость Б камеры.

Осевое нагружение бурового инструмента создается заданной разностью давлений на поршне 4 узла нагружения 5 и передается к инструменту 9 силовым контуром компоновки, Разность давлений при этом возникает вследствие работы погружного насоса низкого давления 15, обратного клапана 18 и управляемого редукционного клапана высокого давления

19. При включении электропривода 16 насос 15 подает масло из надпоршневой полости В гидроразделителя 13 в напорную магистраль 17. Обратный клапан 18 при этом закрывается, и масло поступает к редукционному клапану 19, который обеспечивает заданную разность давления, перепуская часть масла обратно в полость В и гидроразделителя 13. Контроль за величиной перепада давления на поршень 4 и управление настройкой редукционного клапана 19 осуществляется по показаниям дифманометра высокого давления 21, подсоединенного к магистралям подачи масла

17 и слива бурового раствора 22 камеры 1.

При осевом перемещении компойовки (осуществление процесса бурения) поддер>кание заданного перепада и величин давления в полостях камеры 1 и гидроразделителя 13 происходит автоматически за счет движения поршня 4 гидроразделителя к верхнему положению и изменения расхода масла, поступающего в камеру 1 через

1656112

Формула изобретения

Составитель А. Хромин

Редактор Г. Мозжечкова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И. Муска

Заказ 2306 Тираж 366 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 клапан 19 иэ масляной полости В гидроразделителя 13.

По окончании процесса бурения элекг- ропривод 16 насоса 15 низкого давления выключается, давление иэ полостей уста- 5 новки стравливается через масляную полость В гидроразделителя 13, камера 1 раэгерметиэируется и компоновка с испытанным объектом извлекается из камеры 1 для дефектации и переборки. 10

Стенд для испытания бурильного инструмента при высоких давлениях, содер- 15 жащий испытательную камеру с размещенными в ней узлом нагружения, погружным электродвигателем с насосом, бурильным инструментом, например забой- . ным двигателем, блоком горной породы, и гидроразделитель с масляной полостью, насос высокого давления, напорные и сливные магистрали, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей стенда за счет увеличения диапазона моделирования давления, он снабжен размещенным в масляной полости гидроразделителя погружным насосом низкого давления с обратным и редукционным клапанами в напорной магистрали, причем масляная полость гидроразделителя сообщена с напорной магистралью обратного клапана и со сливной магистралью редукционного клапана, а напорная магистраль насоса низкого давления сообщена с полостью над узлом нагружения.