Стенд для исследования процесса выноса шлама при бурении нисходящих скважин

Союз Советскик Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СИИ ЕТЕЛЬСТВУ о 775308(22) Заявлено 05,04,78 (21) 2601022/22-03 с присоединением заявки Но -Е 21 С 7/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Институт горного дела АН Казахской ССР(54) СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССАВЫНОСА ШЛАМА ПРИ БУРЕНИИ НИСХОДЯЩИХ СКВАЖИН Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для исследования процесса выноса буровой мелочи при бурении скважин и шпуров в горных породах. 5Известен стенд для изучения закономерностей распределения воздушных потоков в зоне долота, состоящий из большой и малой труб, торцовой крышки, разделяющего диска, позволяющей 10 трубы, шарошечного долота и штуцеров для подключения измерительных приборов (,11 .Однако данный стенд предназначен только для исследования распределения воздушных потоков в приэабойной зоне скважины и для измерения аэродинамических сопротивлений различных каналов долота. 20Наиболее близким техническим решением к изобретению является стенд для испытаний шарошечных долот, состоящий иэ буровой штанги с долотом, размещенных в цилиндре, имитирующем 25 скважину, системы для передачи давления на долото, системы подачи давления на долото, системы подачи очищающего агента, стола, расположенного под.долотом, системы вращения и 2бункера-питателя стенда буровой мелочью 21Однако на данном стенде возможно определять лишь работоспособность опор шарошечных долот в условиях их отработки с применением различных видов и расходов очищающего агента и определение аэродинамических характеристик долот.Целью изобретения является расширение Функциональных возможностей стенда, т.е . обеспечение возможности исследования параметров, характеризующих выносную способность потока, удаляю 1 цего буровую мелочь в процессе бурения скважин.Это достигается тем, что стенд снабжен устройством, имитирующим забой скважины, выполненным в виде корпуса, изготовленного из прозрачного материала, с внутренней камерой цилиндрической Формы, в нижней части когорой установлена с возможностью перемещения вдоль камеры крышка, на которой смонтирован датчик давления, при этом устройство, имитирующее скважину, выполнено иэ труб, соединенньи посредством втулок,и снабжено консольно закрепленными на указанных втулках электромеханическими50 лографом,Формула изобретения атчиками, кажцый из которых выполен в виде трех упругих пластин с тенэорезисторами и свободно регулируемыми по длине с помощью приспособления для натяжения нитями, причем свободные концы указанных нитей размещены внутри труб, имитирующих скважину, перпендикулярно оси и соединены в одной точке затрубного про странства имитированной скважины,С целью имитации каверн внутри скважины бурильная колонна снабжена втулками различного диаметра, установленными в местах соединения труб.Кроме того, расширение Фучкциональных возможностей стенда достигается за счет того, что устройство, имитирующее скважину, снабжено манометром для контроля давления в эатрубном пространстве, устройство для подачи очищающего агента снабжено смесителем, а устройство, имитирующее забой скважийы, снабжено термометром.Ка фиг.1 изображен стенд для исследования процесса выноса шлама при бурении нисходящих скважин, общий вид; на фиг.2 - узел 1 на фиг.1; на Фиг. 3 - разрез А-А на фиг.2.Стенд содержит раму 1, закрепленное на ней устройство, имитирующее скважину, состояшее иэ стеклянных труб 2, соединенных втулками 3, на которых закреплены регистрирующие давление манометры 4 и злектромеханические датчики 5, которые содержат три консольно закрепленные пластины б с накле нными тенэорезисторами 7, нити 8, регулируемые по длине с одной стороны механизмами 9 регулировки натяжения, а с другой соединенные в точке 10 затрубного пространства. Трубы 2, имитирующие скважину, в нижней части опираются на устройство 11, имитирующее забой, на котором установлен для подачи в забой буровой мелочи бункер-питатель 12, термометр 13 и датчик действующих на забой сии 14. Вверху трубы 2 вставлены в головку 15, на которой смонтирован привод вращения 16 и механизм подачи 17, служащий для подачи в забой 11 труб 18 бурильной колонны, соединенных втулками 19, и коронки 20. На трубах 18 установлено устройство для подвода очищающего агента, состоящее из подводящей магистрали 21, расходомера 22, манометра 23 и смесителя 24 для подачи в воздух жидкости.Стенд работает следующим образом.Среда, удаляющая буровую мелочь воздух, воца или воздушно-водяная смесь), подается по стрелке Б через муфту 25, бурильную колонну и коронку 20 в забой 11, куда иэ бункерапитателя 12 одновременно подается регулируемое количество буровой мелочи. Смесь удаляющей среды и буровой мелочи поднимается по затрубному протранству внутри труб 2 в головку,15й удаляется в приемный бункер 2 бпо трубе 27, В процессе прохождениясмеси манометрами 4 регистрируетсяизменение давления по длине скважин,а так как трубы 2 и устройство, имитирующее забой 11,выполнены из прозрачного материала, прохождение сме"си можно регистрировать на киноплен-ку. Для приближения моделированногопроцесса к реальному бурильная колонна приводится во вращение и подаетсяна забой механизмом подачи 17. Регулируя процентное содержание воздуха и жидкости, подаваемое в стенд, определяется смачиваемость буровой мелочи, скорость потока, при которой начинается массовый подьем шлама, влияние конструктивного расположения отверстий в коронках бурового инструмента на эффективность очистки забоя скважины, силы действия потока на забой, влияние концентрации шлама на подъемную силу потока и температуру удаляющей среды у забоя скважин.Изменяя на отдельных участках диаметр втулок 3 и труб 2, определяется влияние каверн, т.е. расширений,скважин на выносную способность потока.Для определения величины подъемных сил, действующих на частицы буровой мелочи, коэффициента подобия частиц шлама, критической скорости удаляющего потока и закономерности распределения скорости потока по поперечному сечению эатрубного пространства служит электромеханические датчики 5, работающие следующим образом,Точку 10 соединения нитей перемещают механизмами 9 регулировки натяжения в необходимое место затрубного пространства и закрепляют в ней частицу буровой мелочи необходимых раэмеров и формы, Поток, протекающий в эатрубном пространстве, воздействует на чистицу и, следовательно, через45. нити 8 на пластины б с наклеенными тенэореэисторами 7 и деформируеб их. Величина деформации, пропорциональная силам действия потока, регистрируется через тенэорезисторы 7 осцил 1. Стенд для исследования процесса выноса шлама при бурении нисходящих скважин, включающий устройство, имитирующее скважину, бурильную колонну с коронкой, привод вращения и подачи бурильной колонны, устройство для подачи очищающего агента, бункерпитатель стенда буровой мелочью, отличающийся тем что, с целью расширения функциональных возможностей., стенд снабжен устройством, имитирующим забой скважины, выполненным в виде корпуса, изготовленного из775308 Ваюдух1 и 3 кссвь прозрачного материала, с внутренней камерой цилиндрической форьи, в нижней части которой установлена с возможностью перемещения вдоль камеры крышка, на которой смонтирован датчик давления, при этом устройство, имитирующее скважину, выполнено из труб, соединенных посредством вту лок, и снабжено консольно закрепленными на указанных втулках электромеханическими датчиками, каждый из. которых выполнен в виде трех упругих пластин с тензорезисторами,и свободно регулируемыми по длине с помощью приспособления для натяжения нитями, причем свободные концы указанных нитей размещены внутри труб, имитирующих скважину, перпендикулярно оси и соединены в одной точке затрубного пространства имитированной скважины.2Стенд по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью имитации каверн внутри скважины, бурильная колонна снабжена втулками различного диаметра, установленными вместах соединения труб.3. Стенд по пп.1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что устройство,имитирующее скважину, снабжено манометром для контроля давления в затрубном пространстве.4. Стенд по пп.1-3, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что устройство дляподачи очищающего агента снабженосмесителем.5. Стенд по пп.1-4, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что устройство,имитирующее забой скважины, снабженотермометром.Источники информации,15 принятые во внимание при экспертизе1. Кутузов Б.Н., Михеев И.Г;Пнзв"мотранспортные и обеспыливающие системы буровых станков на карьерах., И., "Недрами, 1970, с.93.2. Авторское свидетельство СССРМ 295855, кл.В 21 В 9/10, 15.07.69Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 Закаэ 7682/41 Тираж 626 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от 113035, Москва, Ж, Раушская