Гидравлический глубинный измеритель крутящего момента

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских .Социалистических

Республик >972063 ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3asarleHo 20. 08. 80 (21) 2978178/22-03

)с1)М К з с присоединением заявки МЮ (23) Приоритет

Е 21 В 44/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

)53) УДК 622.24.653 (088. 8J

Опубликовано 07.11.82. Бюллетень М 41

Дата опубликования описания 07 11 82 (72) Авторы изобретения

Г.Б.Кабищер, B Ê.Êàðïåíêo и В.И.Лис (71) Заявитель

Объединение "Донбассгеология" (54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЯ ГЛУБИННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА

Изобретение относится к устройствам для исследования режима бурения, в частности,к гидравлическим забойным измерителям крутящего момента на любом участке бурильной колонны.

Известно глубинное автоматическое устройство для регистрации крутящего момента на забое скважины. В известном устройстве используется 10 магнитоанизотропный датчик, с помощью которого измеряемый момент преобразуется в электрический сигнал, записываемый на соответствующую диаграмму (1).

Недостатком указанного устройства является сложность электрической схемы, работающей ненадежно в глубокой скважине при высоком гидростатическоь давлении жидкости (100-200 ксг/cM ), 20 при вибрации и повышенной температуре (70оC и более ).

Известен также механический забой- ный измеритель крутящего момента, который выполнен в виде двух шлице- 2> вых втулок и шлицевого вала, причем углы наклона шлицов в первом и во . втором шлицевых соединениях выполнены различными и на одном конце шлицевого вала уСтановлена пружина сжатия, упирающаяся в корпус втулки, а на втором — самописец (2 ).

По сравнению с предыдущим устрой-. ством механический измеритель крутящегося момента проще и работает надежней в глубоких скважинах при высоком гидростатическом давлении, вибрации и повышенной температуре.

Однако наличие в нем двух узлов трения (два шлиценых соединения ), создающих торможение при преобразовании крутящего момента в осевое усилие и зависимость пружины сжатия от температурных изменений вносят существенные искажения в диаграмму, вычерчинаемую самописцем.

Наиболее близким к предлагаемому является гидравлический глубинный моментомер, который содержит корпус с осевым каналом для промывочной жидкости, поворотный вал, установленный внутри корпуса ндоль его оси, и поршни, размещенные в цилиндрических тангенциальных отверстиях вала с возможностью упора в корпус и образующие гидравлическую полость, сообщающуюся с чувствительным элементом (3).

Гидравлический моментомер обеспечивает достаточную точность пере972063

Формула изобретения дачи вращательного момента на чувствительный элемент путем преобразования крутящего момента в давление жидкости. Но известный гидравлический моментомер не применим при геологоразведочном бурении скважин 5 малого диаметра (от 59 до 112 мм ), так как из-за тангенциального расположения поршней с уменьшением поперечных габаритов моментомера, а следовательно и рабочей поверхности 10 поршней, давление жидкости в гидрав лической полости возрастает настоль1 ,:ко, что приводит к поломке устройства. Так при бурении скважин диаметром 76 мм и прикладываемом крутящем 15 моменте 150 кг-м давление жидкости в гидравлической полости достигает

6000 кгс/см .

Пель изобретения — уменьшение поперечных габаритов гидравлическо- 20 го забойного измерителя крутящего момента для обеспечения применения его в скважинах малого диаметра.

Эта цель достигается тем, что в гидравлическом забойном измерителе крутящего момента, содержащем корпус с осевым каналом для промывочной жидкости, поворотный вал, установленный внутри корпуса вдоль его оси, поршень, гидравлическую полость и чувствительный элемент, поршень вы.полнен кольцевым и установлен в стенке корпуса вертикально, а под поршнем размещена гайка, соединенная с поворотным валом реэ..бой, и с корпусом — шлицами.

Выполнение поршня кольцевым и установка его вертикально в стенке корпуса над гайкой, соединенной с валом резьбой, а с корпусом шлицами 40 и передающей преобразованный в осевое усилие крутящий момент на указанный поршень в условичх бурения скважин малого диаметра (59-112 мм ) обеспечивает рабочую площадь поршня, при 45 которой давление жидкости в гидравлической полости не превышает 800 ат.

На фиг. 1 показан гидравлический забойный измеритель крутящего момента; на фиг. 2 — разрез A-А на фиг. 1. 50

B корпусе 1 (фиг. 1) с осевым каналом 2 для промывочной жидкости установлен поворотный вал 3. Между корпусом 1 и поворотным валом 3 размещена гайка 4, которая соединена с корпусом 1 вертикальными шлицами

5Ф(фиг. 2) и с валом 3 левой резьбой

6, угол подъема которой равен 45 >.

В корпусе 1 выполнена кольцевая гидравлическая полость 7, в которой вертикально над гайкой 4 у<1тановлен кольцевой па>>шень 8. Гидравлическая полость 7 через канал 9 соединена с ритой пружиной 10 геликсного манометра 11. Геликсный манометр 11 содержит диаграммный бланк 12, размещенный на каретке 13, соединенной с часовым приводом 14.

Корпус 1 вверху соединен с переходником 15, а вал 3 соединен внизу с ниппелем 16.

Устройство работает следующим образом.

Крутящий момент с корпуса 1 передается на вал 3 через .гайку 4, которая по вертикальным шлицам 5 и левой резьбе, 6 перемещается вверх и давит на кольцевой поршень 8, создавая равновесие между давлением жидкост- ти и крутящим моментом. Давление жидкости в гидравлической полости

7, канале 9 и витой пружине 10 раскручивает последнюю и заставляет перо 17 совершать вращательное движение и наносить запись на диаграммный бланк 12, размещенный на каретке 13, которая часовым приводом 14 приводится в поступательное движение.

Гидравлический забойный измеритель крутящего момента малогабаритен, благодаря чему применим при бурении скважин малого диаметра. Лавление жидкости в его гидравлической полости не высоко, что позволяет использовать в нем регистрирующий прибор высокой точности, например геликсный манометр.

Гидравлический глубинный измеритель крутящего момента, содержащий корпус с осевым каналом, поворотный вал внутри корпуса, поршень, гидравлическую полость и чувствительный элемент, отличающийся тем, что, с целью уменьшения поперечных габаритов измерителя,поршень выполнен кольцевым и размещен в стенке корпуса вдоль его оси, а под поршнем размещена гайка, которая соединена с поворотным валом резьбой и с корпусом — шлицами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Грачев Ю.В., Варламов В.П. Автоматический контроль в скважинах при бурении и эксплуатации. М., "Недра", 1968 °

2. Авторское свидетельство СССР

Р 582381, кл. Е 21 В 45/00, Е 21 В 19/08,.1976.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 450880, кл. Е 21 В 45/00, 1972.

972063

8501/18 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ

Филиал ПП 1 "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Варламов

Редактор П. Макаревич ТехредЕ.Харитончик Корректор Н. Буряк