Гидравлический индикатор забойной нагрузки

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

° Союз Советскик

Социалистических

Республик

<>787623 Ф

Ф

У - ,г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21. 03. 77 (21) 2464212/22-03 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 1 12.80. бюллетень № 46 (5f)hA. Кл.з

Е 21 В 45/00

Государствениый комитет

СССР

fl0 делам изобретеиий и открытий (53) УДК 622.243. .5.082(088.8) Дата опубликования описания 17. 12. 80 (72) Авторы изобретения

А.П. Шпренк, В.П. Иванов, Ф.Г. Бевзюк, И.И; Глуханик и Т.Ф. Корякина

Государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промыаленности "УкргипроНИИнефть" (71) Заявитель (541 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ИНДИКАТОР ЗАБОЙНОЙ

НАГРУЗКИ

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к забойным устройствам для определения осевой нагрузки на долото путем переключения потока промывочной жидкости в процессе бурения и промывки скважины.

Известны забойные регистраторы осевой нагрузки состоящие их вала, корпуса, эластичных элементов и уплотнений (1j .

Наиболее близким к предлагаемому является гидравлический датчик, состоящий из корпуса, штока гидро-. трансформатора, сильфонного измери- 15 теля расхода, гидроусилителя, устройства для непрерывной перезарядки измерителя расхода и уплотнительных элементов 12) .

Известный гидравлический датчик 20 имеет сложную конструкцию, недостаточную точность измерения и непродолжительный срок службы.

Цель изобретения — упрощение конструкции и повышение точности измере-25 ния.

Поставленная цель достигается тем, что в гидравлическом индикаторе 3абойной нагрузки, имеющем корпус, упругие элементы шток, в нижней части 3Q

I штока выполнены байпасные каналы, суммарная площадь поперечного сечения которых уменьшается по квадратичной зависимости в направлении перемещения корпуса или щтока при закрытии байпасных каналов.

При этом, связь между корпусом и штоком выполнена в виде эластичных колец, расположенных в металличес- . ких обоймах.

Возможно выполнение вышеупомянутых байпасных каналов в корпусе, на участке взаимного перемещения

его и штока, причем суммарная площадь сечения каналов уменьшается по квадратичной зависимости в направлении движения штока.

Сечение байпасных каналов имеет

Ч-образную форму, стороны которого параболически стремятся друг к дру" гу.

Выбор такой формы сечения байпасных каналов основан на том, что зависимость давления в линии нагнетания от расхода и площади сечения каналов, имеет следующий вид ла <»

2 1 ill

787б23 где j — удельный вес раствора; расход

g — ускорение силы тяжестифь — коэффициент расхода; о — суммарная площадь сечения байпасных каналов и отверстий долота.

Приняв,.что

+- К const тогда

% г

P = К вЂ” -, и выразим

0U ю=МН

t0 где Ч вЂ” коэффициент формы сечения канала;

Н вЂ” высота сечения канала; а — ширина сечения канала.

На основании выражения (1) для получения прямолинейной зависимости давления P от нагрузки и должна соблюдаться следующая пропорциональность

e1 a ) = н = (l4 ц 1%

Учитывая, что величины N„ H u P 25 находятся в прямолинейной зависимости, данное условие соблюдается при изменении ширины канала по квадратичнои эанисимости, т.е.

Итал 1

Графические построения такой за висимости приводят к получению V-образной формы сечения байпасного канала с параболически сближающимися сторонами (фиг. 2).

Упругие элементы гидравлического индикатора, выполняющие функции уплотнений, разделяют внутреннюю по- 40 лость индикатора от затрубного пространства и изготовлены в виде колец из эластичного материала, заключенных в металлические обоймы, закрепленные на штоке и в корпусе. 45

На фиг. 1 изображен гидравлический индикатор забойной нагрузки, общий вид в разрезе; на фиг. 2 форма сечения байпасных каналов, вид A на фиг. 1. 50

Гидравлический индйкатор забойной нагрузки содержит корпус 1, состоящий из верхнего переводника 2 и .ниппеля 3, стальных обойм 4 и 5, охватывающих резиновые кольца б с внешней стороны. Внутри корпуса располо55 жен центральный шток 7, на котором посредством гайки 8 и контргайки

9 закреплены стальные обоймы 10 и

11, охватывающие резиноные кольца 6, с внутренней стороны. В нижней части @) шток имеет отверстия 12 Ч-образной

Формы.

В местах центровки штока относительно корпуса и их взаимного перемещения установлены иэносостойкие BTjJ! ки 13 и 14 штока и втулки 15 и 1б корпуса из сверхтнердого материала, например рэлита.

Верхний перенодник 2 снабжен конической резьбой для присоединения бурильной колонны, а нижний конец штока имеет коническую резьбу для присоединения к турбобуру или долоту.

3а счет надежного закрепления упругих элементов в металлических обоймах 4 и 5, 10 и 11 н корпусе и на штоке обеспечивается надежное разделение внутренней полости индикатора от эатрубного пространства.

Гидравлический индикатор забойной нагрузки работает следующим образом.

При отсутствии нагру: ки на долото, корпус 1 находится н краинем верхнем положении относительно штока

7 и каналы 12 полностью открыты, поток промыночной жидкости распределяется в соответствии с гидравлическим сопротивлением каналов, насадок долота и турбобура. Следовательно, при промывке скважины, когда долото оторвано от забоя, суммарные гидравлические потери снижаются и не происходит холостого вращения турбобура с большой частотой, т.е. сокращаются потери энергии и не уменьшается износ турбобура.

Байпасные каналы при максимальной осевой нагрузке на долото закрыты полностью и давление н линйи нагнетания устанавливается равным перепаду давления н насадках гидромониторного долота и турбобура.

При уменьшении или полном снятии нагрузки давление падает и уста.;анливается равным суммарному перепаду н гидромониторных насадках, турбобуре и байпасных каналах.

Применение н бурении предлагаемого гидравлического индикатора забойной нагрузки, благодаря простоте конструкции, прямолинейной зависимости давления от нагрузки и ноэможности переключения потока промывочной жидкости через байпасные каналы позволяет более точно определить осевую нагрузку на долото, повысить ресурс работы забойного двигателя и снизить расход энергии при промывках скважины.

Формула изобретения

1. Гидравлический индикатор забойной нагрузки, содержащий корпус и полый шток, связанные с возможностью ограниченного перемещения относительно друг друга, о т л и ч а ю щ и ис я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения точности измерения, н нижней части штока выполнены байпасные каналы, суммарная

787623

70

Составитель И. Карбачинская

Ре акто Е. Дорошенко Тех ед A.À÷ Корректор В. Бутяга д р

Ваказ 8306/33 Тираж 626 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж-35 Раушская наб.

:1илйал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Про д. 4/5 ектная, 4 площадь поперечного сечения которых уменьшается по квадратичной зависимости в направлении перемещения корпуса или штока при закрытии байпасных каналов.

2. Индикатор по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что связь между корпусом и штоком выполнена в виде эластичных колец, расположенных в металлических обоймах.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР (М 314886, кл. Е 21 В 45/00, 21.09.71.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 141830, кл. Е 21 B 45/00, 31.03.61 (прототип).