Monday, August 26, 2019

Днепропетровская обл., г. Кривой Рог ул. Орджоникидзе 1Г
тел/факс (056) 462-09-80 тел/многоканальный (067) 638-37-36

konsol Статьи Методы измерения нагрузки на долото и принцип действия индикаторов веса


Консультант

Александр
Telephone number of Александр +30676383736

Maps

Даты

26.08 - Сегодня праздников и памятных дат нет.

Методы измерения нагрузки на долото и принцип действия индикаторов веса

Процесс бурения скважин заключается в последо­вательном разрушении долотом шарошечным горных пород и извлечение их на поверхность. Эффективность процесса бурения скважин харак­теризуется механической скоростью бурения. Наибольшая ме­ханическая скорость достигается путем рационального сочетания основных параметров, влияющих на показатели бурения, или установлением так называемого оптимального режима бурения. Основными параметрами режима бурения нефтяных и газовых скважин являются: осевая нагрузка (давление) на долото, ско­рость вращения долота на забое, количество (расход) прокачи­ваемой промывочной жидкости, качество промывочной жидкости (удельный вес, вязкость, водоотдача, статическое напряжение сдвига и другие показатели). Непрерывный контроль и исследо­вание этих параметров являются обязательной частью работ в процессе бурения, от которой в значительной мере зависит скорость проводки скважин.

Разрушение горных пород производится долотом шарошечным, находящимся под нагрузкой утяжеленных труб или нижней (сжатой) части колонны бурильных труб. При бурении колонна бурильных труб давит на долото и оно, вращаясь, погружается в породу. Важно, чтобы долото при разрушении породы опускалось постепенно и непрерывно. Чаще всего долото спускают вручную путем ослабле­ния тормоза лебедки. Этот процесс называется подачей долота или подачей бурильного инструмента (долота, утяжеленных и бурильных труб). При неравномерной подаче разбуривание забоя скважины будет прерывистым и возможно вращение долота вхо­лостую. Следовательно, подача и нагрузка на долото должны быть по возможности равномерными, хотя вручную это и не легко осуществить; автоматизация этого процесса еще не имеет должного развития.

Необходимо различать понятия «подача долота» и «погружение долота».

Подача долота или инструмента — это перемещение колонны бурильных труб вниз, осуществляемое ослаблением тормоза ле­бедки.

Погружение долота — это глубина его внедрения в породу на забое под действием подачи.

Колонна бурильных труб не является абсолютно жестким стержнем. В нижней сжатой части она подвержена деформации изгиба, вследствие чего почти всегда имеется разница между подачей и погружением долота в породу. От правильности подачи зависит эффективность проходки, качество скважины (отсутствие кривизны) и степень износа бурильных труб.

Основным методом измерения нагрузки на долото шарошечное является метод определения осевого давления по нагрузке на крюке. О величине нагрузки на забой судят по разности между весом инструмента, находящегося в подвешенном состоянии (долото приподнято над забоем), и его весом при опущенном на забой долоте, т. е. нагрузка на долото передается только частью веса бурильной колонны. Вес инструмента, висящего на крюке та­левой системы, определяется как произведение усилия в мертвом конце каната на число струн его, несущих талевый блок. При этом учитывается начальное усилие мертвого конца от веса талевого блока, крюка и вертлюга.

Нагрузка, действующая на вышку, определяется как произве­дение величины усилия в мертвом конце талевого каната на общее число несущих струн плюс две струны — мертвого и ходового конца каната, т. е. учитываются дополнительные усилия на вышку, передаваемые через кронблок ходовым и мертвым кон­цами талевого каната.

Для измерения веса колонны бурильных труб, подвешенной на крюке талевой системы, и косвенного определения от него осевой нагрузки на долото служит прибор, называемый индикато­ром веса. Способ определения нагрузки на долото при помощи индикатора веса заключается в следующем: перед началом буре­ния инструмент, находящийся над забоем, вращая вхолостую, медленно подают на забой и затем включают буровые насосы и замечают первое показание индикатора веса; второе его показание отсчитывают в начале бурения. Величина нагрузки на забой будет равняться разности показаний индикатора веса до и после начала бурения, умноженной на число струн талевого блока.

Все существующие индикаторы веса построены на принципе измерения горизонтальной составляющей натяжения мертвого конца талевого каната. Если индикатор веса гидравлический, то усилия в талевом канате - преобразуются трансформатором давления (преобразователем) в пропорциональные величины давле­ния, передаваемые на вторичные приборы, — показывающий и самопишущий манометры. Если индикатор веса электрический, то усилия в талевом канате преобразуются посредством индукцион­ного датчика в пропорциональные величины электродвижущей силы, которая измеряется электрическим вторичным прибором.

На рисунке показана принци­пиальная схема действия гидра­влического индикатора веса. Для уменьшения габаритных разме­ров и веса индикатора он рассчи­тывается на усилие не от всего веса бурильного инструмента (на­пример, 75 т, при длине буриль­ных труб диаметром 6" 1500 м), а лишь на усилие в мертвом конце талевого каната; изменение этого усилия пропорционально нагруз­ке на крюке. Под действием веса бурильного инструмента, прило­женного к крюку талевой системы, мертвый конец талевого каната испытывает растягивающие уси­лия Р. Канат, проходя через несущие крайние ролики А и Б, посередине опирается на средний ролик и преломляется в точке О на некоторый угол а, вызывая усилие R,  которое определяется следующей зависимостью

где р — давление жидкости в меесдозе в кГ/см2;

F  — опорная поверхность мембраны меесдозы.

Конечное уравнение будет выглядеть так:

Нагрузка на крюке выражается следующей формулой:

где m — число роликов талевого блока; n — к. п. д. талевой системы.

Обьеденив две предыдущих формулы получим нагрузку на крюке:

Так как угол а незначителен, можно принять:

Тогда

Значения F, l, y, m, n — постоянные величины, т. е. при определенной конструкции мессдозы и талевой системе, имеющей данный к. п. д., можно написать:

Тогда

т. е. нагрузка на крюке и показания манометра, соединенного с меесдозой, имеют такую зависимость, при которой бурильщик может судить о нагрузке на крюке по отсчетам значений Р на манометре.

Яндекс цитирования