Устройство для предупреждения прихватов бурильного инструмента

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИН 119) (11) 60296 51В 23 00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательскийи проектный институт по креплению скважин и буровым растворам(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ПРИХВАТОВ БУРИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА(57) Изобретение относится к горномуделу. Цель - повышение оперативностипредупреждения и ликвидации трудноликвидируемых прихватов путем повышения эффективности использования ударных механизмов. Устр-во содержит пороговые элементы 3, 6, элемент 7 совпадения, блок 9 сигна. лизации, исполнительный механизм 8, датчики задатчик 2 скорости спуска-подъем ных операции (СПО). Датчик 4 конца бурильного инструмента и задатчик 5 интервала возможного прихвата. Расчетное значение предельно допустимой скорости СПО вводится в задатчик 2. В задатчик 5 вводятся интервалы возможного прихвата по глубине скважины. При наличии сигналов с элементов 3 и 6 срабатывает элемент 7 совпадения, Приводится в действие механизм 8 и срабатывает блок 9 сигнализации. Включение последнего свидетельствует о превышении ско рости. Устр-во позволяет не допускать прихватов, а в случае возникновения последних устранять их с наименьшими затратами. 1 ил.Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в геологоразведке и газовой промышленности при бурении скважин для предупреждения прихватов, возникающих вследствие затяжек и посадок при подъеме и спуске бурильного инструмента.Целью изобретения является повышение оперативности предупреждения и ликвидации трудноликвидируемых прихватов путем повышения эффективности использования ударных механизмов,На чертеже представлена структурная схема устройства для предупреждения прихватов бурильного инструмента.Устройство содержит датчик 1 скорости бурильного инструмента при спуско-подъемных операциях (СПО), задатчик 2 скорости (предельно допустимой при СПО), выходы которых связаны с первым и вторым входами первого порогового элемента 3, датчик 4 конца бурильного инструмента и задатчик 5 возможного интервала прихвата, выходы которых соединены с вторым и первым входами второго порогового элемента 6. Выходы пороговых элементов 5 и 6 связаны с входами элемента 7 совпадения. Выход элемента 7 совпадения связан с входами исполнительного механизма 8 и блока 9 сигнализации. Устройство работает следующим образом.От датчика 1 скорости СПО сигнал поступает на первый вход первого порогового элемента 3. На второй вход порогового элемента 3 поступает сигнал от задатчика 2 скорости, который выполняет функции элемента памяти о предельно допустимом значении скорости при СПО.Анализ рекомендуемых для устранения прихвата зависимостейРд=раРУо и Р,)2 зЯ сКРгде Р - абсолютное динамическое усилие,возникающее в момент прихвата;Г - площадь поперечного сеченияутяжеленных бурильных труб(УБТ);Чо - скорость перемещения УБТ встволе скважины при СПО;р- акустическая жесткость материала колонны труб;Р- величина осевой нагрузки, необходимая для срабатывания устройства;,У Р - соответственно плотность материала и площадь поперечногосечения бурильных труб;а, а - соответственно скорость распространения волны напряженияв нижней секции бурильныхтруб и УБТ; рь,." - соответственно плотность материала и площадь поперечного сечения утяжеленных бурильных труб;5 Рз - максимальная сила заклинивания бурильного инструмента,показывает, что для равенства сил заклинивания бурильного инструмента, возникающих в процессе СПО, и динамических нагрузок, создаваемых при работе погружных ударных устройств, необходимо, чтобы скорости при СПО соответствовали неравенствуч,( фЬЖгде Ро - усилие срабатывания ударного устройства,Расчетное значение предельно допустимой скорости СПО вводится в задатчик 2скорости СПО,На выходе первого порогового элемента 3 будет получен сигнал только в томслучае, когда величина входного сигналао скорости от датчика 1 будет превышать величину сигнала о предельно допус 25 тимой скорости от задатчика 2,Аналогичным образом работает втораяпараллельная ветвь устройства, состоящаянз датчика 4 конца бурового инструментапри СПО, задатчика 5 интервала возможного прихвата и второго порогового эле 30 мента 6. Сигнал на выходе второго порогового элемента 6 будет получен при превышении выходного сигнала с датчика 4 надвыходным сигналом с задатчика 5.Сигналы с выходов пороговых элементов 3 и 6 поступают на входы эле 35 мента 7 совпадения. Только при наличиисигнала с обоих пороговых элементов 3 и 6на выходе элемента 7 совпадения будетполучен сигнал.На прихватоопасном интервале срабаты 4 О вает элемент 7, приводится в действиеисполнительный механизм 8 (тормоз лебедки) и срабатывает блок 9 сигнализации(звуковая, световая), Срабатывание блока 9свидетельствует о факте превышения скорости СПО. Скорость инструмента снижает 45 ся до уровня предельно допустимой, и на выходе датчика 1 при. минимальных потеряхвремени (от долей секунды до несколькихсекунд формируется сигнал, не превышающий сигнал с задатчика 2.Ограничение скоростей при СПО регла 50 ментируется из условий ликвидации возможного прихвата с помощью соответствующих ударных механизмов и учета их силовых характеристик при заданных глубинахскважин.Расчет предельно допустимой скоростипри СПО осуществляется при номинальных усилиях срабатывания серийно выпускаемых ударных механизмов составляющих560 - 640 кН.1602966 Составитель А. Рыбаков Редактор О. Спесивых Техред А. Кравчук Корректор Т. Малец Заказ 3365 Тираж 471 Полписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., л. 45 Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгорол, ул. Гагарина, 101При спуске бурильного инструмента в скважину для бурения или проработки ствола скважины ударный механизм следует располагать в непосредственной близости от предполагаемой зоны прихвата, так как большое количество труб под ним, свободных от прихвата, снижает эффект работы ударных устройств. Для удара используют энергию упругой деформации свободной части колонны бурильных труб, расположенных над ударным механизмом. Располагать ударное устройство в аварийной компоновке на значительном расстоянии от зоны прихвата, используя энергию упругой деформации колонны труб, расположенной под устройством, необходимо при прихватах, возникших в результате действия перепада давления бурового раствора. Применение устройства с автоматическим регулированием расчетной поедельно допустимой скорости при СПО, учитывающей технические возможности ударных устройств и прочностные свойства бурильного инструмента, позволит не допустить прихвата, а в случае его возникновения устранить его,Формула изобретенияУстройство для предупреждения прихватов бурильного и нстру ме нта, содер ж а шее первый пороговый элемент, элемент совпа дения, блок сигнализации и исполнительный механизм, причем выход первого порогового элемента соединен с первым входом элемента совпадения, отличающееся тем, что, с целью повышения оперативности предупреждения и ликвидации трудно- ликвидируемых прихватов путем повышения эффективности использования ударных механизмов, оно снабжено вторым пороговым элементом, датчиком и задатчиком скорости спуско-подъемных операций, датчиком 15 конца бурильного инструмента, задатчикоминтервала возможного прихвата, при этом выходы датчика и задатчика скорости спуско-подъемных операций соответственно подключены к первому и второму входам первого порогового элемента, выходы задатчика интервала возможного прихвата и датчика конца бурильного инструмента соответственно подсоединены к первому н второму входам второго порогового элемента, выход которого соединен с вторым вхо дом элемента совпадения, выход которогоподключен к входам блока сигнализации и исполнительного механизма.