Сигнализатор осевой нагрузки

(9) ( ) 5)5 Е 21 В 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ аучной техх и гас. 277.гори. с. Е 21 РУЗКИ ин, для шающеля при х сква- изатор(71) Пермский филиал Всесоюзного нисследовательского института буровники(54) СИГНАЛИЗАТОР ОСЕВОЙ НАГ(57) Использование: в бурении скважконтроля нагружения породоразруго инструмента и забойного двигатебурении горизонтальных и наклонныжин, Сущность изобретения: сигнал является телескопическим соединением, содержащим корпус 1 с кольцевой выточкой 4, шток 2, пружину 3, насадку 5., запорную гайку 8, шпанки 9 и уплотнения 10, 8 канале штока 2 установлена гидравлическая насадка 5, выше и ниже которой выполнены перепускные отверстия 6 и 7. Пружина 3" сигнализетора сжата с уО 9 ием, равным ни-нему пределу величины осевой нагрузки. При сжатии сигнализатора аток 2 входит в корпус 1, а кольцевая выточка 4 соединяет верхние 6 и нижние 7 перепускиые отверстия. Часть потока промывочной жидкости проходит помимо гидравлической насадки5, а снижение давления сигнализирует о достаточной-осевой нагрузке. При выработке а долотом породы забоя сигнализатор растягивается, перепускные отверстия 6 и 7 перекрываются, давление возрастает, что является сигналом к новому нагружению. 2 ил.40 45 50 Изобретение относится к бурению скважин, в частности к контролю нагруженияпородоразрушающего инструмента и забойного двигателя при бурении наклоннонаправленных и горизонтальных скважин.В бурении скважин осевую нагрузку напородоразруша ющий инструмент оп ределяют по индикатору веса бурильной колонны установленный на неподвижном концеканата талевой системы 11. При искривлении ствола скважины бурильная колоннаначинает зависать на стенках и определение осевой нагрузки на забой затрудняется,а при проходке горизонтальных стволов определение осевой нагрузки по индикаторуневозможно,Известен забойный регистратор осевойнагрузки в горизонтальных скважинах, который регистрирует величину осевой нагрузки в процессе бурения, Регистраторявляетсятелескопическим устройством спружиной или резиновым амортизатором,сжатие которых определяет величину осевой нагрузки. Запись осевой нагрузки производится на инерционный барабан,свободно вращающийся на штоке 2).Недостатком такого забойного регистратора осевой нагрузки является отсутствиеоперативной информации о изменении осевой нагрузки в процессе бурения. Он фиксирует величину осевой нагрузки иинформация поступает после подьема инструмента на поверхность,Наиболее близким к заявляемому сигналиэатору осевой нагрузки является устройство для контроля осевой нагрузки надолото 31. Устройство является телескопическим соединением, состоящим иэ корпуса, штока. пружины, гидравлическойнасадки с системой промывочных отверстий и уплотнений, Пружина предварительно сжата на усилие соответствующеенижнему пределу осевой нагрузки. При бурении пружина сжимается и гидравлическая насадка занимает среднее положениев выточке корпуса, открывая дополнительные промывочные каналы. В результатедавление промывочной жидкости снижается, что является сигналом о передаче осевойнагрузки в заданном пределе, При соприкосновении гидравлической насадки с верхним или нижним торцом выточки корпусадавление повышается, что является сигналом о необходимости регулировать осевуюнагрузку снова,Данное устройство, взято за прототип,позволяет регулировагь осевую нагрузку взаданных пределах, но имеет следующиенедостатки; 5 10 15 20 25 30 35- сигнал повышения давления промывочной жидкости несет двойственную информацию; либо осевая нагрузка повысилась, либо снизилась;- сложная система промывочных отверстий насадки, состоящая из коаксиальных, аксиальных и радиальных отверстий, трудоемка в изготовлении и может легко забиваться шламом при бурении или размываться;- необходимо осуществлять подбор сечений аксиальных, коаксиальных, радиальных отверстий и определять усилие предварительного сжатия пружины.Целью изобретения является обеспечение повышения механической скорости бурения,Достигается поставленная цель тем, что сигналиэатор осевой нагрузки, содержащий корпус с выполненной в нем кольцевой выточкой, размещенные в корпусе шток, пружину, гидравлическую насадку с отверстием, запорную гайку, шпонки и уплотнения, согласно изобретению, в штоке выполнены перепускные отверстия, гидравлическая насадка установлена в штоке с возможностью обеспечения гидравлической связи кольцевой выточки с перепускными отверстиями.В процессе проходки горизонтального или наклонного ствола поддержание осевой нагрузки на долото производится оперативно по сигналу повышения давления промывочной жидкости. То есть сигнал имеет однозначное значение - необходимо увеличить нагрузку на долото Система отверстий в штоке упрощена:два ряда перепускных отверстий и одно отверстие в насадке, расположенной между перепускными отверстиями.Нет необходимости в сложном подборе сечений отверстий, а пружина сигнализатора при сборке сжимается с усилием равным нижнему пределу осевой нагрузки.Таким образом, упрощение конструкции каналовдля прохождения промывочной жидкости и новое их взаимное расположение, дает существенно новые свойства заявляемому техническому решению.Сравнение заявляемого сигнализатора осевой нагрузки с прототипом и другими известными техническими решениями по устройствам для контроля осевой нагрузки не выявило в них признаков, отличающих сигнализатор, что позволяет говорить о соответствии его критериям "новизна" и "существенные отличия", На фиг, 1 представлено поперечное сечение сигнализатора в статическом состоянии; на фиг, 2 - то же, в сжатом состоянии, 1776776Сигнализатор осевой нагрузки содержит корпус 1, шток 2, пружину 3, В корпусе 1 выполнена кольцевая выточка 4. а в штоке 2 установлена гидравлическая насадка 5. Выше гидравлической насадки 5 сделаны верхние перепускные отверстия 6, а ниже насадки 5 - нижние перепускные отверстия 7. В корпусе 1 шток 2 удерживается запорной гайкой 8. Крутящий момент между корпусом 1 и штоком 2 передается шпонками 9, Герметизация зазоров между корпусом 1 и штоком 2 осуществляется уплотнениями 10. Соединяется сигнализатор осевой, нагрузки с другими частями бурильной колонны (на чертежах не показаны) резьбами 11 и 12.Работает сигнализатор осевой нагрузки следующим образом, Для проходки горизонтальных или наклонных участков ствола скважины сигналиэатор устанавливают между долотом и забойным двигателем или бурильной колонной. Возможна установка сигнализатора между забойным двигателем и бурильной колонной.До передачи осевои нагрузки вся промывочная жидкость проходит через гидравлическую насадку 5 и имеющееся давление фиксируется манометром на поверхности на чертежах не показан). При передаче осевой нагрузки, как видно на фиг, 2, шток 2 перемещается в корпусе 1 и пружина 3 сжимается. Кольцевая выточка 4 соединяет верхние перепускные отверстия 6 с нижними перепусными отверстиями 7 и часть промывочной жидкости проходит помимо насадки 5, Давление промывочной жидкости снижается, что свидетельствует о наличии достаточной осевой нагрузки на дОлото. В.момент зависания бурильного инструмента на стенках скважины и при выработке забоя передача осевой нагрузки прекращается, шток 2 выходит иэ корпуса 1 и сообщение между перепускными отверстиями б и 7 закрывается. Давление промывочной жидкости возрастает, что сигнализирует о необходимости поддержания осевой нагрузки путем подачи или вращения буриль- НОЙ КОЛОННЫ,Например, при бурении наклонной скважины диаметром 215,9 мм сигнализатор осевой нагрузки возможно сделать диаметром 195 мм, как и забойный двигатель, 20 25 30 35 ра, что также улучшает условия работы бурильного инструмента,51 О15 40 45 50 Длина сигнализатора будет 2 - 3 м, а ставить его надо между бурильными трубами и УБТ. При проходном сечении штока 70-80 мм ди- аметр отверстия насадки будет 40 - 50 мм, а верхние и нижние перепускные отверстия (по 4 в каждом ряду) будут диаметром 25 - 30 мм, Пружину сигнализатора необходимо сжимать на 8 - 10 т,При бурении наклонно-направленной скважины глубиной 1800-2000 м рабочее давление будет порядка 13,0-14,0 Па при осевой нагрузке свыше 8 - 10 т. В момент снижения осевой нагрузки ниже 8 - 10 т давление возрастает на 2.0-3,0 Па, что явится сигналом к нагружению долота. Предлагаемый сигнализатор осевой нагрузки повышает механическую скорость при бурении горизонтальных и наклонных скважин, Достигается это без применения каких-либо сложных и дорогостоящих специальных систем, а путем поддержания необходимой осевой нагрузки на долото по сигналу "повышение давления" промывочной жидкости. В отличие от прототипа однозначность сигнала "повышение давления" позволяет обеспечить регулярное нагружение долота, что повышает механическую скорость бурения.Кроме указанного, регулярность передачи осевой нагрузки повышает надежность работы всех элементов буровой колонны, так как снижает вероятность аварии от перегрузки. Телескопическое соединение с пружиной выполняет функции амортиэатоФормула изобретения Сигнализатор осевой нагрузки, содержащий корпус с выполненной в нем кольцевой выточкой, размещенные в корпусе шток, пружину, гидравлическую насадку с отверстием, запорную гайку, шпонку и уплотнения, О т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения повышения механической скорости бурения, в штоке выполнены перепускные отверстия, гидравлическая насадка установлена в штоке с воэможностью обеспечения гидравлической связи кольцевой выточки с перепускными отверстиями,,Пе дакт орре ьский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 роизводственно-из аказ .4105 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4 У 5