Гидравлический индикатор забойной нагрузки

К 2 гщс:;:,; :,6 Г ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯСоюз СоветскикСоциалистическихРеспублик и 787623 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 21.03. 77 (21) 2464212/22-03с присоединением заявки Нов(51)м. кл.з Е 21 В 45/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений 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 1,541 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ИНДИКАТОР ЗАБОЙНОЙ НАГРУЗКИИзобретение относится к бурениюнефтяных и газовых скважин, в частности к забойным устройствам дляопределения осевой нагрузки на долото путем переключения потока промывочной жидкости в процессе буренияи промывки скважины.Известны забойные регистраторыосевой нагрузки состоящие их вала,корпуса, эластцчных элементов иуплотнений 11 .Наиболее близким к предлагаемомуявляется гидравлический датчик, состоящий из корпуса, штока гидро-.трансформатора, сильфонного измерителя расхода, гидроусилителя, устройства для непрерывной перезарядки измерителя расхода и уплотнительныхэлементов 12 .Известный гидравлическийдатчик 20имеет сложную конструкцию, недостдточную точность измерения и непродолжительный срок службы.Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение точности измере ния,Поставленная цель достигается тем,что в гидравлическом индикаторе забойной нагрузки, имеющем корпус, упругие элементы шток, в нижней части 30 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 видр ДЦ", )21 И 3где ) - удельный вес раствора;расходу - ускорение силы тяжести:ь - коэффициент расхода;о - суммарная площадь сечениябайпасных каналов и отверстий долота.Приняв,.что%гР = К - - , и выразимю=ЧНгде Ч - коэффициент формы сечения канала;Н - высота сечения канала;а - ширина сечения канала.На основании выражения (1) для получения прямолинейной зависимости давления Р от нагрузки й должна соблюдаться следующая пропорциональность20Учитывая, что величины М, Н и Р 25 находятся в прямолинейной зависимости, данное условие соблюдается при изменении ширины канала по квадратичнои эанисимости, т.е.2 йо Графические построения такой зависимости приводят к получению Ч-образной формы сечения байпасного канала с параболически сближающимися сторонами (фиг. 2),Упругие элементы гидравлическогоиндикатора, выполняющие функции уплотнений, разделяют внутреннюю полость индикатора от затрубного пространства и изготовлены в виде колециз эластичного материала, заключенных в металлические обоймы, закрепленные на штоке и в корпусе. 45На фиг. 1 изображен гидравлический индикатор забойной нагрузки,общий вид в разрезе; на Фиг, 2Форма сечения байпасных каналов,вид й на фиг. 1. 50Гидравлический индйкатор забойной нагрузки содержит корпус 1, состоящий из верхнего переводника 2 иниппеля 3, стальных обойм 4 и 5, охватывающих резиновые кольца б с внешней стороны. Внутри корпуса располо 55жен центральный шток 7, на которомпосредствоь гайки 8 и контргайки9 закреплены стальные обоймы 10 и11, охватывающие резиноные кольца 6,с внутренней стороны. В нижней части Ц)шток имеет отверстия 12 Ч-образнойФормы.В местах центровки штока относительно корпуса и их взаимного перемещения установлены иэносостойкие втул ки 13 и 14 штока и втулки 15 и 1 бкорпуса из сверхтнердого материала,например рэлита.Верхний перенодник 2 снабжен конической резьбой для присоединениябурильной колонны, а нижний конецштока имеет коническую резьбу дляприсоединения к турбобуру или долоту,За счет надежного закрепления упругих элементов в металлических обоймах 4 и 5, 10 и 11 н корпусе и наштоке 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 краинемверхнем положении относительно штока7 и каналы 12 полностью открыты, поток промыночной жидкости распределяется в соответствии с гидравлическим сопротивлением каналов, насадокдолота и турбобура, Следовательно,при промывке скважины, когда долотооторвано от забоя, суммарные гидравлические потери снижаются и не происходит холостого вращения турбобурас большой частотой, т.е. сокращаются потери энергии и не уменьшаетсяизнос турбобура.Байпасные каналы при максимальнойосевой нагрузке на долото закрытыполностью и давление н линйи нагнетания устанавливается равным перепаду давления н насадках гидромониторного долота и турбобура.При уменьшении или полном снятиинагрузки давление падает и уста.;анливается равным суммарному перепадун гидромониторных насадках, турбобуре и байпасных каналах.Применение н бурении предлагаемого гидравлического индикатора забойной нагрузки, благодаря простотеконструкции, прямолинейной зависимости давления от нагрузки и ноэможности переключения потока промывочной жидкости через байпасныеканалы позволяет более точно определить осевую нагрузку на долото, повысить ресурс работы забойного двигателя и снизить расход энергии припромывках скважины.Формула изобретения1. 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, суммарная787623 Фие Составитель И. КарбачинскаяРедактор Е. Дорошенко Тех ед А.Ач Корректор В яга По исно 26комитета и открыт а шская н 6/33 НИИП Тираж 6 дп еИ Государственного СССРпо делам изобретений ий3035, Москва ЖР у аб. д. 45л ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 аз 8:1 ил 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 щ и й с я тем, что связь между корпусом и штоком выполнена в виде эластичных колец, расположенных в металлических обоймах. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР