Устройство для сигнализации об искривлении буровых скважин
СССР
Класс 5а, 18, М э3015
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
3арегисирироаано в Бюро изобрвтвний Госплина npu C.НК СССР
Ф. М. хундов
Усгрол:гво длл слг1лл з д41 об искривлгнил бурзв11х си .гжин
За ваези 21 окгября 1939 г аа в Нааьо;1нефть з Л 27874 (301585) v убяикован,> 31 явваоя 1944 гола
Уже предлагались устройства для снгьа„.изации оо искj+ ивлспии á ровых скэ=жин, снабжвпные по,.-".шен; —;ым ьа птзрсвсм ш;.ртп.,ре отвессм, предупреждаю цим открытие клапана для прохода промывной жн JICOO I II Прн ИСК .ьiв!ЙННСЙ Скважине путе,i упора отвеса В дега.., СвяЗагвнуЮ С КЛ;Iaiieiii.
11зсб .:етение ка;ается усове„шенСтнсая ХЯ ПОДОСгнзГО РОДа УСКРойотВ и заклчочается, в с=новном, в тсм, что закрызающий проход промь|вной жидкости клапан выполнен в виде подпружиненного поршня, несущего Hi ток, взаимодействующий с отвесом устройства. Поршень предназнач;н для восприятия, с одной стороны, давления газа в скважине, а с другой, — давления жидкости в скважине.
Согласнэ изобретению, отвес снабжен на нижнем конце выемкой для ахождвния конца штока при отсутствии искривления в скважине. Кроме того, для удержания отвеса в неподвижном положении во время бурения применен помещенный под отвесом ползунок, шарнирно связанный тягами с поворотными грузами, прижимающими ползунок к отвесу ври бурении.
1-1а:ерте:":;е фпг. 1 кзобр:,жает г,р =доль:.ый ра=-. ез и" ед;;агаемогo у=-:,.: з;".,:: в::,; с "иг.. : — сеча.:;:е уст-!
30. „тва 1 0 А — А н:; фиг. 1: фиг. э—
1 фиг. г; анг. 4 — схему командно> — . "..:и..нт кон
Во время бурения, при вращении устройства, вследствие появления центробежных сил, грузы 6 раздвигаются и поднимают ползунок 4. который, прижимаясь к отвесу своей конической поверхностью, держит ецио в неподвижном состоянии, предотвращая, таким образом, удары отвеса о коробку 2. В начальный момент, когда устройство приводится во вращение, нока еще нолзунок 4
Л 63015 не поднят, удары отвеса смягчаются надетым на него резиновым кольцом r.
Коробка 2 выполнвна таким образом, что обеспечивает свободное течение промывной жидкости через аппарат. На пути течения жидкости установлен клапан, ссстоящи и из корпуса 8 с внутренней цилиндрической поверхностью и подпружин ен.ного поршня 9, в полость которого заключена стальная пружина 10.
Поршень имеет небольшую наружную выточку С, образующую с внутренней поверхностью корпуса клапан а кольцевое пространство, которое посредством отверстия W, просверленного в теле корпуса клапана, и ниппеля 11, сообщается с окружающим аппарат пространством (скважиной). Таким образом поршень, с одной стороны, находится под давлением жидкости в бурильных трубах, а, с другой стороны,— под действием давления газа в скважине.
Шток 12 поршня 9 несет на своем конце ввернутый в него цилиндрический наконечник, отстоящий от отвеса на расстоянии 2 — 3 мм.
Длина наконечника и глубина внутренней выемки отвеса 3 бер.тся соответственно длдне хода поршня 9.
Угол отклонения оси скважины от вертикали, при котором на поверхности появляется сигнал «кривизна», при всех раBIHlbIx условаях зависит от диаметра наконечника: чем больше диаметр его, тем больше будет чувствительность устройства, т. е. тем при меньшем угле отклонения будет сигнал «кривизна».
Навин чиханием на конец штока 12 поршня 9 наконечников разного диаметра можно регулировать установку устройства в пределах от 0 до 4 .
Крепление коробки 2 и корпуса клапана внутри трубы 1 производится на резьбе посредством двух колец 13 m 14.
Для соединения с бурильными трубами устройство в. верхней и нижней частях снабжено соответствующими резьбовыми замками 15 и
16. Внутгенний диаметр замка 15 сделан немного больше наружного диаметра гайки — седла 17 шаровой опоры. Это необходимо, чтобы э случае надобности можно было сн ять гайку 7 вместе с отвесом 3 через горлышко замка и легко обеспечить доступ к наконечнику штока
12. В противном случае для смены нако нечннка и оомотра других в нутренних деталей пришлось бы разбирать все устройство.
В командно-приемной части устройства (фиг. 4) установлено реле 18 времени, имеющее размыкающие контакты К мгновенного дейстния и замыкающие контакты К, действующие через зара|нее установленную выдержку времени. Контакты мгновенного действия управляются непосредственно от сердечника электродв игателя реле и связаны с цепью нулевой катушки кснтактора бурильного двигателя. Замыкающпе контакты включены в цепь катушки S электрсмагнитного кэана 19, установленного между выкидной А и приемной В трубами грязевого насоса.
Рукоятка крана 19 связана с масляным демпфером Т, благодаря чему з процессе открывания она перемещается медленно. Открывание крана происходит при поступлении тока в катушку S электромагнита, сердечник которого через мощную пружину f воздействует на рукоятку крана. Пружина делает скорость открывания крана независимой от силы притяжения электромагнита, которая изменяется при колебании напряжения в сеги.
Возврат рукоятки в закрытое пюложение происходит под действием пружины P. Движение рукоятки, благодаря наличию специаль ного клапана в демпфере Т (клапан на чертеже не TI0K3133H), совершается быстро.
Максимальное положение, при котором не должен открываться кран
19, регулируется упорными бл "кконтактами 20, которые переставляются посредством 1ванта, не показанного на чертеже.
На пути жидкости, идущей в бурил ьные трубы. установлен индикатор 21 потока, представляющий собой шарнирно укрепленную внутри № 63015 трубы пластинку 1, снабженную противодействующей пружиной и.
В схему индикатора потока включены сигнальные лампы 23 и 24.
Блокконтакты 20 включены в цепь краси ой ласмпы 23 и замыкаются при открытом положении крана 19. Последовательно с обычнымн сигнальпыми лампами включен звуковой сигнальный прибор 25.
Питанке сигнальных ламп, а также катушки электромагнитного кра на осуществляется от осветительной сети буровой.
Управление действием реле 18 времени производится замыкателем 25, приводимым в движение от часового механизма. Число оборотов валика замыкателя может быть изменено в зависимости от характера проходимых пород. Во избежание частых включений устройства в работу п ри крепких грунтах, надо установить замыкатель на меньшее число замыканий таким образом, чтобы работа устройства происходила через каждые 10 — 15 м. В ссобых случаях расстояния, через которые происходит контроль искривления, можно установить и ниже
10 — 15 м.
Для предок ращения действия устройства прв подъемных операциях в случае применения общего двигателя для бурения и для подьемных операций в цепь замыкателя введечы блокировочные контакты
27, действующие от роторной муфты на лебедке. Эти контакты замыкаются при включенной муфте роторного стола. Катушка реле времени питается от того же источника, что и сиг;нальные л.ампы.
В схвме предуомопрен выключатель 28, доп|ускающий ручное управление устройством, Выключатель 29 служит для включения замыкателя 25, з случае перехода на ручное управление.
Предлагаемое устройство действует следующим обрывом. В процессе бурения, когда промывная жидкость циркулирует через устройство, врашаюшееся в.лесте с бурильными трубами, отвес 3 (фвг. 1) находится в заторможенном положен и и парш ень 9, вследствие сравнительно большого давления на него со стороны жидкости,, держит проходное отверстие клапана в открытом положении.
Цепь катупжи реле 18 времени периодически замыкается. Реле через контакты мгновенного действия
К выключает буровой двигатель, вращение устройства прекращается, центробежное з а держивающее приспоссбление освобождает отвес 3, который принимает вертнкальное положение; при этом возможные колебания отвеса, вследствие того, что он окружен жчдкостьо, быстро затухают. Реле времени через 10—
15 сек. (за которые отвес уже успевает принять неподвижное вертикальное положение) замыкает цепь кгтушки электромагHHTYOT0 крана 19, который, постепенно откры. ваясь, отводит некотооую ча ть жидкости из выкидной трубы обратно з прижимную трубу грязевого нассса, уменьшая тем самым количество жидкости, идущей в бурильные трубы. Уменьшение протекающей через бурильные трубы жидкости сопровождается постепенным падением давления внутри устройства.
Как только давление упадет до определенного значения, поршень нод действием пружины 10 начнет б ыстро перемещаться вверх; если скважина не искривлена, то шток 12 свободно войдет в цилиндрическую выемку отвеса, и поршень 9, поднимаясь до крайнего верхнего положения, закроет путь жидкости.
Если же скважина искривлена свыше заранее установленного значения, вследствие отклонения оси отвеса от оси устройства, наконечник при своем перемещении вверх встретит торец отве„-а, который не допустит его дальнейшего подъема, — клапан ссстается открытым.
Таким образом, при отсутствиями искривления клапан устройства, закрывается, а при наличии его осТр."тся открытым. Закрытое и открытое положения клапана на поверхности улавливаются индикатором 21 потока, управляющим цепямп сигнальных ламп 23 и 24. В закрытом положении клапана, а следовательно, при отсутствии кривизМ 63015 ны, загорается зеленая лампа 24, а при открытом положении загорается красная лампа 23, сигнализирующая об искривлении скважины, Нахсдящиеся в цепи красной лампы блоекоитакты 20 держатся в замкнутом состоянии только при открытом положения крана 19, чем предотвргщаевся ложный, сигнгал красной лг мпы.
Появление того или нного светового сигнала сопровождается зв уковым сигналом.
Продолжительность замыкания контактов замыкателя 26 небольшая (30 — 35 сек.); после замыкания все элементы устройства приходят в свое первоначальное положение, и бурильщик, пустив двигатель в работу, может продолжать бурение.
Если бурильщик в желаемый ему момент хочет проверить прямизну скважины, 7о он замыкает выкгпочатель 28, вслед за чем начинается работа устройства в вьгшеописанном порядке.
После получения соответству ощего сигнала, бурильщик должен разомкнуть выключатель 28, B противном случае сн не может пустить з ход буровой двигатель, т«к как
TfpH этом цепь рабсчей (нулевой) катушки контакта двигате. я конTBK. àми Кг реле 18 держится в разомкнутом состоянии.
Для правильнои раооты устро, i=rpa необход, мо, чтобы предельно открытое положсние электромагнитного крана 19 (фиг. 4), устанавливаемое перес таз ными упорными блокконтак гами 20, было выбрано соответственно давлению, при котором срабатывает клапан устройства.
Регулировка эта делается следующяя сбразом. Несколько подняв буровой инструмент, держат устройство на вертикальном участке скважины. Замкнув выключатель 28, ожидают появления сигнала вел&ной лампы и наблюдают за перемещением рукоятки крана 19, Положе ние, в котором будет находиться рукоятка крана 19 в момент загорания зеленой лампы, будет соответ<тв овать давлению, а следовательно, и количеству протекающей через бурильяые трубы жидкости, при котором клапан срабатывает. На величину, немного большую открытия крана 19, устанавливают контакты 20.
В устройствах, построенных на небольшие, предельно измеряемые, углы искривления, например 1,5 — 2 (величина максимально измеряемого угла лимитируется расстоянием между отвесом 3 и коробкой 2), можно не применять центробежного г;риопособления, удерживающего отвес при вращении аппарата в неподвижном положении, TBK как расстояние отвеса от стенок коробки 2 при этом незначительно и легкие удары его вполне могут быть смягчены резиновым кольцом г. Малое раостояние между отвесом и коробкой, в которой он помещен, способствует тому, что отвес, раз отклонившись с одну сторону от среднего положения, под действием центрооежной силы держится в прижатом,к стенке состоянии и пои врашении устройства не будет качаться, Качание отвеса будет иметь место только при переходны: режимах — в начале вращения или
О тановки.
На фиг. 5 изот,ÿæáí вариант
"стройства, пе и. ге!ощий приспосооления, удержива;ощего отвес. Устройство снабжено цилиндрическо"; .горобкой 2, вме=то фасонно";.
В:.ледствие отсутствия цептробеж ого приспособления надобность в ш-оке поршня 9 клапа га отпадает и пг:;онечник укрепляется непосредственно па по).шне, Coответственно варианту устройства по фпг. „ изменяется и схема командно-приемной части устройства. У правде;-пи е устро йством производ тся вручную. На фиг. 6 изображена схема такого управления.
Здесь для контролирования прямизны скважины бурильщик в желаемый момент, остановив буровой двигатель, тянет рукоятку К крана
19 до упора Y и н аблюдает за показаниями индикатора 21 потока.
По мере постепенного (благодаря демпферу Т) открывания крана 19 количество жидкости, поступающей в бурильньге трубы, уменьшается, стрелка индякавора медленно дви№ 63015 жется к началу шкалы, и наступит момент, когда сработает клапан на забое. Если при этом скважина не искривлена, срабатывание клапава будет сопровождаться резким движением стрелки индикатора к нулевому значению.
Это будет происходить потому, что при отсутствии искривления, путь жидкости в устройстве, как было описано выше, закрывается, вследствие чего прекращается циркуляция жидкости через бурильные трубы. Если же скважина искривлена, то путь жидкости оста="тся открытым и на поверхности это отмечается плавным движением стрелки к началу шк.алы.
Предмет изобретения
1. Устройство для сигнализации об искривлении буровых скважин с применением подвешенного на шаровом: шарнире отвеса, предупреждающего закрытие клапана для прохода промывной жидкости при искривленной скважине путЖ упора отвеса в деталь, связанную с клапаном, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что закрывающий проход промывной жидкости клапан выполнен в виде подпружиненного поршня 9, находящегося, с одной стороны, под действием давления газа в скважине, а с другой вЂ,под действием давления жидкости в скважине, и несущего шток 12, взаимодействующий с отвесом 3.
2. Форма выполнения устройства по п. 1, о т л и ч а ю щ, а я с я тем, что отвес 3 снабжен на нлжнем конце выемкой,для вхождения конца штока 12 при отсутствии искривления скважины.
3. Форма выполнения устройства по п. п. 1 — 2, отличающаяся тем, что для удержания отвеса 3 в неподвижном положении во время бурения применен помещенный под отвесом ползунок 4, шарнирно связанный тягами 5 с поворотными грузами б, прижимающими ползунок 4 к отвесу пги бурении.
4. В устройстве по п. п. 1 — 3 п р и и е н е н и е управляемого вручную илн автоматически крана 19, vc Tcíàâëåííîãо между выкидной А и прнЬмной В трубами грязевого насоса и служащего для периодического уменьшения подачи жидкости в бурлльные трубы при проверке искривления скважины.
5. В устройстве по п. п. 1 — 4 применение индикатора 21 потока, установленного в выкидной трубе А грязевого насоса и управляющего замыканием контаKTQB сигнальной цепи. и
Д1лГ 4
Отв. редактор Д. А. Михайлов
Гагплимияиа г Тип Гпгплииии пити им Вппссигигсгп 1с я гиги Л1с с1 1Ясс Q v пой
Фиг 1. фИГ Я
ФИп. 6
Фиг. 5
