Устройство для измерения расходапромывочной жидкости

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

АНИЕ

ИЗОЬ ЕтВНИЯ ()798283

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Зая алеко .10.05.78 (21) 2616044/22 -03 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет

Ф

Ь

Опубликовано 23.01.81. Бюллетень .% 3

Дата опубликования описания 23,01.81 б (51)М. Кл.

E 21 В 47/10

Государственный комитет

СССР до делам изобретений и открытий (53) УДК 622.241 (088.8) (72) A вторы изобретения

Е. Л. Лиманов и А. С. Латыпов

Казахский политехнический институт им. В. И. Ленина

Министерства высшего и среднего специального образования

Казахской CCP (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ПРОМЫВОЧНОЙ ,ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к измерениям расхода жидкости при бурении скважин.

Известны забойные расходомеры, в которых применена беспроводная гидравлическая связь с источником импульсов давления, расположенном на забое (1).

Недостатком такого измерителя расхода является то, что срок службы его незначителен, так как управляющий элемент его настроен на постоянный режим работы источника10 акустических колебаний. Кроме того, эта система применима только при работе с забойным вращателем, т.е. без вращения колонны труб.

Известно устройство для измерения расхода з промывочной жидкости, содержащее корпус с размещенным в нем цилиндром и подпружиненным ступенчатым поршнем (2).

Однако при непрерывной работе измерителя, 20 особенно в пульсационном режиме, какои наблюдается при работе буровых поршневых насосов, подпружиненные поршневые системы быстро выходят из строя.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства за счет обеспечения дискретности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено установленными в цилиндре над поршнем втулкой с отводным каналом и подпружиненным относительно нее клапаном, при этом поршень выполнен с осевым и радиальными каналами, а цилиндр имеет на нижнем конце выступы для ограничения перемещения втулки и установлен с возможностью осевого перемещения относительно корпуса.

На фиг. 1 представлена общая схема использования дискретного измерителя расхода и утечек жидкости; на фиг. 2 — сечение

А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — .гидровибратор в выключенном положении; на фиг. 4 сечение Б — Б на фиг. 3; на фиг. 5 — гидровибратор в рабочем положении; на фиг. 6 то же, в одном из промежуточных положений.

Дискретный забойный измеритель расхода и утечек жидкости включает два гидровибратора 1, один из которых размещен над породоразрушающим инструментом на нижнем

8283 4

3 79 конце колонны бурильных труб 2, а другой на поверхности у насоса. У поверхностного гидровибратора расположен преобразователь 3 гидроимпульсных сигналов в электрические и показывающий прибор 4. Гидровибратор 1 состоит из корпуса 5, оканчивающегося внизу резьбой для соединения с инструментом, вверху шлицевой муфтой 6, сочлененной с. шлицевым валом цилиндра 7, имеющего опорный выступ 8, Шлицевой вал в верхней части имеет резьбу для соединения с колонной бурильных труб 2, а также уплотиительную манжету. Шлицевой вал вместе с цилиндром 7 имеет возможность осевого смещения относительно корпуса на величину А.

Внутри корпуса расположен подпружиненный утяжелитель 9, сочлененный посредством конического фрикционного соединения со ступенчатым поршнем 10. Наличие ступенчатости у поршня 10 позволяет образовывать кольцевой канал между уплотнительной частью цилиндра 7 ..и суженной частью поршня 10 при сомкнутом положении, Над поршнем 10 размещен подпружиненный клапан 11 с ограничительными ребрами 12, расположенными в пазах втулки 13.

Втулка 13 имеет отводной канал 14, а поршень 10 выполнен с осевым 15 и радиальными 16 каналами.

Нижний гидровибратор размещен над лородоразрушающим инструментом 17, а верхний гидровибратор — внутри корпуса включателя

18 и соединен посредством трубопровода с компенсатором 19 насоса 20. Включатель 18 имеет с нижней стороны эксцеитрик 21, посаженный на вал 22, и приводную рукоятку 23.

Устройство работает следующим образом.

В процессе бурения, когда инструмент 17 прижат к забою скважины, а эксцентрик 21 занимает верхнее положение, промывочная жидкость, подаваемая насосом 20, минуя компенсатор 19, проходит через верхний гидровибратор 1, элементы бурового трубопровода (шланг, сальник-вертлюг, бурильные трубы), нижний гидровибратор, поступает на забой и, омывая его, поднимается вверх в приемную емкость насоса. При вышеописанном положении гидровибраторы не могут возбудить гидроимпульсов, так как рабочие элементы их (поршень 10, клапан 11, цилиндр 7) занимают нерабочее положение и жидкость свободно проходит через канал 14 втулки 13, кольцевой Г, каналы утяжелителя 9 и далее на забой.

При необходимости измерения производительности насоса и утечек жидкости в трубопроводе сначала включается верхний гидровибратор 1 без прекращения процесса бурения. Для этого эксцентрик 21 переводится в нижнее положение путем поворота его рукояткой 23

5

1О

1S

35 Щ совместно с валом 22 в левое крайнее положение вибратора. Рабочее положение гидровиб. ратора создается лри подъеме буровой колонны на величину не менее зазора А (фиг. 3), в результате чего зазор А выбирается ввиду перемещения корпуса 5 с шлицевой муфтой 6 вниз относительно цилиндра 7, жестко связанного посредством шлицевого вала с буровой колонной. Так как зазор А выполнен несколько больше зазора В, втулка 13 садится на опорный выступ 8 цилиндра 7, а поршень 10 нижней кромки перекрывает кольцевой канал Г, в результате чего перекрыт путь жидкости в нижнюю часть гидровибратора. Поэтому в верхней части над поршнем с клапаном возникает резкое повышение давления жидкости (явление гидроудара), которое фиксируется показывающим прибором. Под действием повышенного давления жидкости система клапан-поршень-утяжелитель перемещается вниз.

Эта система движется совместно, пока не распадется за счет того, что клапан 1 упрется своими ограничительными ребрами 12 о поверхность опорного выступа 8 цилиндра 7.

Поршень 10 с утяжелителем 9 продолжают движение вниз по энергии до момента гашения скорости противодействием сжимаемой пружины возврата.

В момент отрыва клапана 11 с верхнего торца поршня 10 (фиг. 6) открывается осевой канал 15 поршня 10, и открывается доступ жидкости через него и раздельные каналы 16 в нижнюю часть гидровибратора (путь жидкости на фиг. 6 показан стрелками). В результате этого гидравлические йагрузки на детали гидровибратора снимаются, а остается только воздействие сжатых при ходе вниз пружин.

Поэтому сначала клапан 11, а затем поршень

10 с утяжелителем 9 под действием пружин занимают первоначальное положение, представленное на фиг. 5, В момент смыкания верхнего торца поршня 10 с нижним торцом клапана 11 перекрывается осевой канал первого и цикл повторяется, Таким образом, возникают импульсы повышенного давления, амплитуда и частота которых, пропорциональная расходу жидкости, преобразуется в магнитоупругом преобразователе 3 в электрическую величину и фиксируется в показывающем приборе.

Затем верхний гидровибратор отключается путем поворота рукоятки 23 в правое крайнее положение, в результате чего элементы гидровибратора принимают положение указанное на фиг. 3, т,е. снова создается кольцевой канал Г, Показания нижнего гидровибратора фиксируются или перед наращиванием инструмента на величину трубы, или при перекреплении

5 зажимного патрона, так как в обоих случаях возникает необходимость отрыва инструмента от забоя. Это приводит элементы нижнего гидровибратора в вышеописанное рабочее состояние, и поступают забойные импульсы повышенного давления, которые фиксируются по тому же показывающему прибору 4. Разница между показаниями верхнего и нижнего гидровибраторов дает величину утечек жидкости в колонне бурильных труб.

Формула изобретения

Устройство для измерения расхода промывочной жидкости, содержащее корпус с размещенйым в нем цилиндром и подпружиненным . ступенчатым поршнем, о т л и ч а ю щ е798283 е с я тем, что, с целью повышения «wcx<ности работы устройства за счет обеспечения дискретности измерения, оно снабжено установленными в цилиндре над поршнем втулкой с отводным и подпружиненным относительно нее клапаном, при этом поршень выполнен с осевым и радиальными каналами, а цилиндр имеет на нижнем конце выступы для ограничения перемещения втулки и установлен с возможностью осевого перемещения относительно корпуса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Абдрахманов Г. С. Контроль технологи-. ческих процессов в бурении. М., "Недра", 1974, с. 111.

2. Патент США N 3960015, кл. 73-155, 197б.

798283

Составитель А. Назаретова

Техред С. Мигунова

Корректор Ю Макаренко

Редактор А. Судын

Тираж 638 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 9974/37