Стенд для исследования гидродинамических давлений в скважине при спускоподъемных операциях

Стенд для исследования гидродинамических давлений в скважине при спускоподъемных операциях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

lf @оесо овная

М житно«т, т. и à êàý

Мбд

Союз Советскнм

Соцналнстнческни

Республик о п и с A и-й--а

ИЗОБРЕТЕНИЯ

< З8 257

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 050575 (21) 2125952/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23} Приоритет— (51) М. Кл.

Е 21 В 19/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 622. 245.. . 1:05 (088. 8) Опубликовано 250479. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 28.0479 (72) Авторы

ИВОбрЕтЕНИя B. B. Грачев, B.П. Каревский, Е.Г.Леонов и B.д. Малеванский (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт природных газов (54) СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ

ДАВЛЕНИЙ В СКВАЖИНЕ ПРИ СПУСКО-ПОДЪЕМНЫХ

ОПЕРАЦИЯХ

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 заключается в невозможности исследования гидродинамических давлений в скважине.

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 гидродинамических давлений при спускоподъемных операциях обладают следующими недостатками: на скважине не.возможно концентрично расположить колонны по отношению к стволу, поскольку установка центраторов на колонне изменяет динамику потока жидкости; нельзя обеспечить заданный эксцентриситет; трудно осуществить спуско-подъемные операции по заданному закону движения колонны; параметры применяемой промывочной жидкости изменяются с глубиной (влияние давления и температуры) и учет этих изменений не может быть выполнен с достаточной точностью, кроме того, трудно учитывать влияние собственных колебаний движущейся колонны на изменение давления, а при выполнении исследований 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 редуктор

658257 щим образом соединен с узлом задания величины скорости.

На фиг. 1 изображен предлагаемый стенд, общий вид; на фиг..2 — узел обеспечения движения колонны по заданному закону.

Стенд содержит корпус 1, к которому присоединена труба, 2, имитирующая ствол скважины, снабженная овальными фланцами 3, позволяющими задавать 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- 15 мещении колонны. На уравнительной емкости 5 закреплены узел очистки 6 колонны 7, измеритель 8 скорости движения колонны 7 (генератор) и центраторы 9. 20

Колонна 7 за вертлюг 10 подвешена на приводную.цень ll. 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 валу электродвигателя постоянного тока расположена тормозная муфта 22. Вал электродвигателя 19 соединен с Редуктором 23 кулачка 24. Толкатель 25 кулачка 24 через дополнительный ре дуктор 26 соединен с узлом 27 задания .величины скорости, например, токосъемником автотрансформатора. 40

Стенд включает также блок управления 28 движением колонны 7, блок измерения 29 пути, скорости и ускорения движения колонны, давления и профиля скорости промывочной жидкос- 45 ти. Для приготовления промывочной жидкости стенд оборудован узлом диспергирования 30, состоящим из насоса

31, предназначенного для прокачивания жидкости, двигателя 32 и емкости 33 Б) для приготовления жидкости. Насос. 31 гидравлически связан с корпусом 1 и стволом 2. Емкость диспергатора 33 соединена с уравнительной емкостью 5.

Работает стенд следующим образом. 55

Колонну 7 устанавливают в стволе скважины 2, в узле диспергирования 30 приготавливают промывочную жидкость и насосом 31 задавлинают 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 н действие генератор 20. Изменяя напряжение в обмотке генератора 20, устанавливают минимальное напряжение, подаваемое на двигатель 19, при котором происходит страгивание колонны

7 (это напряжение обуслонлено компоновкой стенда и характеристиками промывочной жидкости ).

На малых оборотах двигателя 19 перемещают колонну 7 н исходное положение (верхнее или нижнее, н занисимости от характера выполняемой операции — спуска или подъема). Это положение фиксируется расположением груза-противовеса 12 у соответствующего конечного выключателя 16.устанавливают на узле 27 задания величины скорости желаемое напряжение вольт-добавки по заранее проведенной тариронке для данной колонны. В зависимости от выбранной тариронки для данной скорости и профиля скорости включают один из фотоэлементов

15 (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 антотрансформатора 27. Снимаемое с антотрансформатора 27 напряжение выпрямляется и подается н качестве вольт-добавки на.обмотку возбуждения генератора 20, что изменяет напряжение, подаваемое на двигатель постоянного тока 19 и, следовательно, скорость вращения {скорость движения) колонны 7. Величина вольт-добавки во времени зависит от начального напряжения, 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-протиновесом 12 светового потока, направленного на фотоэлемент 15, последний размыкает цепь питания электродвигателя 19 и включает тормозную муфту 22.

658257

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 стволе °

Применение 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 изобретения

1. 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, 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 юшийся тем, что блок управления имеет кулачковый редуктор, толкатель которого через дополнительный редуктор соединен с узлом задания величины скорости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. 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.

658257 гг

Л 5Z

Ьг. s

Фиг. 2

Заказ 2016/28 Тираж 656 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 .Москва Ж-35 Ра шская наб. д филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А. Павловский

Редакто . Пинч к Техред Н.Бабурка KoppeKTop A. Власенко