RU1799981C - Узел бурового стенда - Google Patents

Abstract

Использование: исследование буровых долот в процессе бурени . Сущность изобретени : узел бурового стенда включает вращатель 1, гидравлическую систему 2, упругий измерительный элемент 3 с тензомрстами дл  измерени  крут щего момента и осевой нагрузки 4, долото 9, фланцевую втулку 5, установленную в полости упругого элемента Зс образованием замкнутого кольцевого пространства между наружной цилиндрической поверхностью втулки 5 и внутренней цилиндрической поверхностью упругого элемента. На цилиндрических поверхност х фланцев втулки выполнены кольцевые проточки дл  размещени  в них на уровне фланцев упругого элемента уп- лотнительных колец 6. Размеры втулки св заны с размерами упругого элемента соотношени ми: (5/D 0,1A/D (D+A)/D; d/D 1+400 A/D (D+ A) +400A/D -(D+ A )/D, где D - внутренний диаметр упругого элемента, мм; А- толщина стенки упругого элемента, мм; d - наружный диаметр втулки, мм; д - тол-. щина стенки втулки, мм. 1 з. п. ф-лы, 1 ил. . № с

Description

Изобретение относитс  к области буровой техники, а именно, к буровым стендам, на которых исследуютс  параметры долота в процессе бурени  и отрабатываютс  его новые конструкции.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  крут щего момента и осевой нагрузки за счет исключени  искажающего действи  внутреннего давлени  промывочной жидкости.

Это достигаетс  тем, что в узле бурового стенда, содержащем вращатель, гидравлическую систему, долото и корпус с размещенным в нем трубчатым измерительным элементом с тензомостами измерени  крут щего момента и осевой нагрузки, трубчатый измерительный элемент выполнен с герметичной кольцевой полостью между наружной и внутренней цилиндрическими поверхност ми , а тензомосты установлены в интервале простирани  вдоль оси трубчатого элемента кольцевой полости, кроме того,, трубчатый элемент выполнен из двух коакси- ально размещенных втулок, а герметична  кольцева  полость образована наружной цилиндрической поверхностью внутренней втулки и внутренней цилиндрической поверхностью наружной втулки, причем размеры втулок в интервале простирани  кольцевой полости св зайы между собой следующим соотношением:

«So,iЈ°+A

1+адЛ°±А

D-А Р+Д j +WUD D

где D - внутренний диаметр наружной втулки ,

А- толщина стенки наружной втулки,

d - наружный диаметр внутренней втулки ,

д- толщина стенки внутренней втулки.

На чертеже изображен общий вид бурового стенда.

Узел бурового стенда включает вращатель 1, гидравлическую систему 2 и долото 3. Между вращателем 1 и долотом 3 установлен корпус 4 с размещенным в нем трубчатым измерительным элементом. Последний выполнен из двух коаксиально размещенных втулок наружной 5 и внутренней 6. Они образуют соответственно внутренней и наружной поверхност ми герметичную кольцевую полость 7. Тензомосты 8 измерени  крут щего момента и осевой нагрузки установлены на наружной поверхности втулки 5 в интервале простирани  вдоль оси трубчатого элемента полости 7. Размеры втулок 5 и б св заны между собой следующим соот- ношением:

10

где D - внутренний диаметр втулки 5, А-толщина стенки втулки 5, d - наружный диаметр втулки 6, 6 - толщина стенки втулки 6. Узел бурового стенда работает следующим образом.

При подаче нагрузки и момента на долото и жидкости в гидравлическую систему 2 происходит упругое деформирование трубчатого элемента. Так как фланцы втулок 5 и

б уплотнены уплотнени ми 8, рабоча  часть втулки 5 оказываетс  изолированной от распирающего действи  внутреннего давлени  и не испытывает св занных с действием внутреннего давлени  дополнительных осевых , радиальных и окружных деформаций, которые, накладыва сь на осевые деформации при действии осевой нагрузки на доло-. то, искажали бы показани  тензомоста осевой силы. Например, при действии в системе внутреннего давлени  кгс/см2 и осевой нагрузке 20000 кг эти искажени  составл ют 30% полезного сигнала трубчатого элемента с внутренним диаметром 100 Мм и наружным 125 мм. Втулка 6 под действием внутреннего давлени  выпучиваетс  осесимметрично в радиальном направлении , причем наибольший прогиб в средней части рассчитываетс  согласно линейной моментной теории оболочек (верхн   оценка прогиба) по формуле:

W

P(d-d)2

4ЕО

;

где W - прогиб стенки втулки в средней ее части,

d - наружный диаметр втулки,

д - толщина ее стенки,

Е - модульупругости материала втулки,

Р - действующее внутреннее давление.

Дл  того, чтобы стенка втулки б не коснулась стенки втулки 5 необходимо, чтобы ширина кольцевой полости 7 между наружной цилиндрической поверхностью и внутренней цилиндрической поверхностью втулки 6 превосходила наибольший прогиб стенки втулки при максимальном давлении Ртах, создаваемом в системе:

D -d Pmax(d )2 24ЁЗ

б п , A D + А 3-° 1D ТГ

D -d D

1 -0,2

A D D - , pnn A 6 + 80° D D

где D - внутренний диаметр втулки 5.

Это соотношение указывает на то, что стенка втулки 6 должна быть не слишком тонкой, а диаметр ее не слишком близок к диаметру втулки 5, чтобы не было достигнуто критическое значение прогиба.

Действующа  на измерительный узел осева  нагрузка распредел етс  между втулками 5 и 6. Дл  того, чтобы при этом потери сигнала с тензомоста осевой нагрузки были незначительны, необходимо, чтобы площадь поперечного сечени  втулки 6 составл ла не более 10% площади поперечного сечени  втулки 5:

,10 S

эл

Это накладывает ограничение сверху на толщину стенки втулки 6. Учитыва , что 5вт () , а 3Эл лД(0-ьД) , где А- толщина стенки втулки 5, получаем условие:

Отсюда получаем за вл емые соотноше- 10 ни :

15

d

1 + 400

3 + 400-D

20

Техническим преимуществом узла бурового стенда  вл етс  возможность точного измерени  нагрузки на долото при наличии давлени  промывочной жидкости в не искаженном виде.

Общественно полезным преимуществом узла  вл етс  повышение надежности и точности измерений, упрощение процесса испытаний.

Claims (1)

1. Формула изобретен и-л

   71799981 8

   П 1А Р + Агде D - внутренний диаметр наружной втул- Cf D TJ ки;

   А-толщина стенки наружной втулки;

   ч j. D +Ad - наружный диаметр внутренней втул- d 1 +400р -р- 5 ки;

   D ,, , ЛПЛА D+A d - толщина стенки внутренней втулки. 3 + 400 -р-