Стенд для исследования гидродинамических давлений в скважине при спускоподъемных операциях

Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет -21 В 19/О Государственный комите СССР по делам изобретений и открытий.Грачев, В тель Всесоюзный научно-исследовательский ин т природных газов АМИЧЕСК ПОДЪЕМН 54) СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРО ДАВЛЕНИЙ В СКВАЖИНЕ ПРИ СПУС ОПЕРАЦИЯХзаклю- ования Известен стенд для исследования гидродинамических давлений в скважине при спуско-подъемных операциях, включающий трубу, имитирующую ствол скважины, с блоком измерения, колонну, которая одним концом связана с приводом, имеющим блок управления скоростью перемещения колонны 2).Недостаток этих стендов заключается в том, что проводимые исследования даже при самом тщательном подборе оборудования скважины с целью ис-пользования ее для измерения гидро- динамических давлений при спускоподъемных операциях обладают следующими недостатками: на скважине невозможно концентрично расположить Изобретение относится к разработке технологии спуско-подъемных операций при бурении, исследовании и эксплуатации скважин.Известна установка для исследования сил сопротивления движению колонны труб в стволе скважины, включающая имитаторы скважины и колонны труб, датчика и тяги 1).Недостаток таких установок чается в невозможности исслед гидродинамических давлений в скважиколонны по отношению к стволу, поскольку установка центраторов на колонне изменяет динамику потока жидкости; нельзя обеспечить заданныйэксцентриситет; трудно осуществитьспуско-подъемные операции по заданному закону движения колонны; параметры применяемой промывочной жидкостиизменяются с глубиной (влияние давления и температуры) и учет этихизменений не может быть выполнен сдостаточной точностью, кроме того,трудно учитывать влияние собственныхколебаний движущейся колонны на изменение давления, а при выполненииисследований на скважине нельзя замерить профиль скорости течения жидкости,Цель изобретения - поддержание заданного эксцентриситета колонны относительно ствола и повышение точности перемещения колонны по заданному закону.Это достиГается тем, что другой конец колонны посредством гибкой связи,пропущенной через трубу, соединен с приводом, а блок управления имеет кулачковый редуктор, толкатель которого через дополнительный редукторщим образом соединен с узлом задания величины скорости.На Фиг, 1 изображен предлагаемый стенд, общий вид; на Фиг. 2 - узелобеспечения движения колонны по заданному закону.Стенд содержит корпус 1, к которому присоединена труба, 2, имитирующая ствол скважины, снабженная овальными Фланцами 3, позволяющими зада- вать нужный эксцентриситет, и штуцерами для ввода датчиков давления 10 4. Верхняя часть трубы 2 соединена с уравнительной емкостью 5, предназначенной для уменьшения колебания поверхности промывочной жидкости, заполняющей ствол скважины при пере мещении колонны. На уравнительной емкости 5 закреплены узел очистки 6 колонны 7, измеритель 8 скоростидвижения колонны 7 (генератор) и центраторы 9. 20Колонна 7 за вертлюг 10 подвешена на приводную.цень 11. На другой конец цепи подвешен груз-противовес 12, который тросом 13 через блоки корпуса 1 закольцован с колонной 7. Противовес 12 расположен в направляющих 14, на которых закреплены фотоэлементы 15 и конечные выключатели 16. Звездочка 17 приводной цепи 11 через редуктор 18 соединена с валом электродвигателя 19 постоянного тока, связанного с генератором .20 приводным двигателем 21. На валуэлектродвигателя постоянного тока расположена тормозная муфта 22. Валэлектродвигателя 19 соединен с редуктором 23 кулачка 24. Толкатель 25кулачка 24 через дополнительный ре дуктор 26 соединен с узлом 27 задания величины скорости, например, токосъемником автотрансформатора. 40Стенд включает также блок управления 28 движением колонны 7, блокизмерения 29 пути, скорости и ускорения движения колонны, давления ипрофиля скорости промывочной жидкости. Для приготовления промывочнойжидкости стенд оборудован узлом диспергирования 30, состоящим из насоса31, предназначенного для прокачиванияжидкости, двигателя 32 и емкости 33 Б)для приготовления жидкости. Насос 31гидравлически связан с корпусом 1и стволом 2. Емкость диспергатора 33соединена с уравнительной емкостью 5.Работает стенд следующим образом.Колонну 7 устанавливают в стволе скважины 2, в узле диспергирования 30 приготавливают промывочную жидкость и насосом 31 задавливают ее в корпус 1, ствол скважины 2 и уравнительную емкость 5. Если исследования проводят в статических условиях, то насос 31 выключают, При определении гидродинамических давлений в прокачиваемой промывочной жидкости насос 31 работает в течение всего цикла измерений. 65 Включением двигателя 21 приводят вДействие генератор 20. Изменяя напряжение в обмотке генератора 20, устанавливают минимальное напряжение,подаваемое на двигатель 19, при котором происходит страгивание колонны7 (это напряжение обусловлено компоновкой стенда и характеристиками промывочной жидкости ). На малых оборотах двигателя 19 перемещают колонну 7 в исходное по ложение (верхнее или нижнее, в зависимости от характера выполняемой операции - спуска или подъема). Этоположение фиксируется расположениемгруза-противовеса 12 у соответствующего конечного выключателя 16.устанавливают на узле 27 задания величины скорости желаемое напряжениевольт-добавки по заранее проведеннойтарировке для данной колонны. В зависимости от выбранной тарировкидля данной скорости и профиля скорости включают один из фотоэлементов15 (зависимость определяется инерционностью системы колонны 7 и. груза-противовеса 12). На пульте управления 28 устанавливают направление движения: Спуск или Подъем. Включают измерительный блок 29, Пускают колонну 7 нажатием кнопки Пуск на пульте управления 28.Профиль скорости движения колонны формируется автоматически следуюПри страгивании колонны 7 одновременно начинает действовать кулачковый редуктор 23, рассчитанный так, что за полный ход колонны 7 кулачок 24 совершает оборот на 315 . В свою очередь толкатель 25 кулачка 24 через дополнительный редуктор 26 поворачивает на некоторый угол токосъемник автотрансформатора 27. Снимаемое с автотрансформатора 27 напряжениевыпрямляется и подается в качествевольт-добавки на.обмотку возбуждения генератора 20, что изменяет напряжение, подаваемое на двигательпостоянного тока 19 и, следовательно,скорость вращения (скорость движения)колонны 7. Величина вольт-добавкиво времени зависит от начальногонапряжения, поданного на автотрансформатор 27, и от профиля кулачка 24, Меняя кулачки, можно задавать различные скорости движения колОнны. Изменением напряжения, подаваемого на автотрансформатор, можно дискретно изменять значения этих скоростей в пределах одного профиля. Остановку колонны 7 осуществляют автоматически. При пересечении грузом-противовесом 12 светового потока, направленного на фотоэлемент 15, последний размыкает цепь питания электродвигателя 19 и включает тормозную муфту 22.10 15 ЗО Подстраховку работы фотоэлементов осуществляют конечными выключателями 16. После остановки колонны 7 ее на малой скорости подачи доводят до нужного положения и операция может быть повторена заново или с дискретным изменением любого из параметров.Например, скорость движения колонны изменяют, меняя напряжение, подаваемое на автотрансформатор, а параметры промывочной жидкости - обработкой в узле диспергирования. Изменение профиля скорости движения колонны осуществляют сменой кулачка; расход промывочной жидкости меняют регулировкой производительности насоса в узле диспергирования, а эксцентриситета ствола скважины - перемещением трубы за счет овальных фланцев. Соотношения диаметров ствола скважины и колонны изменяют поочередной или совместной их сменой.Профиль скорости течения жидкости изменяют путем введения трубки Пито в штуцер на стволеПрименение предлагаемого стенда для исследования гидродинамических давлений при спуско-подъемных операциях дает возможность точнее оценивать величины гидродинамических давлений при спуско-подъемных операциях на скважинах и проводить эти операции в наиболее оптимальных режимах. Формула изобретения1, Стенд для исследования гидро- динамических давлений в скважине при спуско-подъемных операциях, включающий трубу, имитирующую ствол скважины, с блоком измерения, колонну, которая одним концом связана с приводом, имеющим блок управления скоростью перемещения колонны, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью поддержания заданного эксцентриситета колонны относительно ствола и повышения точности перемещения колонны по заданному закону, другой конец колонны посредством гибкой связи, пропущенной через трубу, соединен с приводом.2. Стенд по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что блок управления имеет кулачковый редуктор, толкатель которого через дополнительный редуктор соединен с узлом задания величины скорости.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР М 250797, кл. Е 21 В 19/00, 1967.2. Бондарев В. И. и др, О методе измерения глубинными манометрами. Известия вузов. Нефть и газ, 1970, Ф 2, с. 17-20.аз 2 иал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная 6/28 Тираж 656ЦНИИПИ Государственногопо делам изобрете113035 .Москва ЖПодписноекомитета СССР ний и открытийРа шская наб. д