Изобретение относится к области буровой техники, а именно к стендам для исследования буровых долот.The invention relates to the field of drilling equipment, and in particular to stands for the study of drill bits.
Целью изобретения является повышение достоверности результатов исследований путем приближения их условий к натурным с обеспечением надежной герметизации устья стенда.The aim of the invention is to increase the reliability of research results by approximating their conditions to full-scale with the provision of reliable sealing of the mouth of the stand.
На чертеже изображен стенд, продольный разрез.The drawing shows a stand, a longitudinal section.
Стенд состоит из двух жестко связанных между собой гидравлических камер — нижней испытательной камеры 1 и верхней нагружающей камеры 2, имеющей подвижный коаксиальный поршень 3, связанный через переводник 4 гибкими связями 5 с блоком разбуриваемой горной породы 6. Гидравлические камеры разделены между собой неподвижной горизонтальной перегородкой 7. Поршень 3 имеет внутреннее отверстие, служащее для прохождения переводника 8 ве- 20 дущей штанги, и систему уплотнений 9 внутренних и наружных. В неподвижной перегородке имеется внутреннее отверстие 10, служащее для прохождения переводника рабочей штанги. Отверстие уплотнено системой сальников 11, предотвращающих переток промывочной жидкости из верхней камеры в нижнюю. С внешней стороны испытательная камера имеет уплотнительное кольцо в виде кольцевого выступа 12 и торцового уплотнения 13 и выкидной штуцер 14 для созда- jq ния избыточного давления во внутренней полости камер. Переводник 8 ведущей штанги имеет отверстие 15, выходящее во внутреннюю полость нагружающей камеры, и регулирующий штуцер 16 на нижнем конце для присоединения долота 17 и подачи ему мо- 35мента вращения и осевой нагрузки. Штуцер 16 служит для создания избыточного давления в нагружающей камере, а отверстие 15 в переводнике рабочей штанги, выходящее во внутреннюю полость нагружающей камеры, служит для гидравлической связи обе- 40 их камер.The stand consists of two rigidly interconnected hydraulic chambers - the lower test chamber 1 and the upper loading chamber 2, having a movable coaxial piston 3, connected through a sub 4 by flexible connections 5 to the block of drilled rock 6. The hydraulic chambers are separated by a stationary horizontal partition 7 The piston 3 has an internal opening, which serves to pass the sub 8 of the leading rod, and a sealing system 9 of internal and external. In the fixed partition there is an internal hole 10, which serves to pass the sub of the working rod. The hole is sealed by a system of gaskets 11, which prevents the flow of flushing fluid from the upper chamber to the lower. On the outside, the test chamber has a sealing ring in the form of an annular protrusion 12 and a mechanical seal 13 and a discharge fitting 14 to create excessive pressure in the inner cavity of the chambers. The lead rod sub 8 has an opening 15 extending into the internal cavity of the loading chamber and a regulating fitting 16 at the lower end for connecting the bit 17 and supplying it with a moment of rotation and axial load. Nozzle 16 serves to create an excess pressure in the loading chamber and the hole 15 in the operating rod-sub facing the internal cavity of the loading chamber, serves to hydraulic connection 40 obe- their chambers.
При работе стенда в блоке разбуриваевой породы выбуривается углубление диаметром, равным наружному диаметру торцового уплотнения 13 на глубину, несколько боль- 45 шую, чем толщина уплотнения 13, плюс высота кольцевого уступа 12. Затем к переводнику 8 приворачивают испытуемое долото 17, устанавливают стенд на выбуренное углубление, гибкими связями 5 (тросом, цепью и пр.) соединяют блок породы с переводником 4 коаксиального поршня 3, а переводник 8 рабочей штанги — с самой рабочей штангой . Включают циркуляцию промывочной жидкости, которая, последовательно вытекая из штуцеров 14 и 16, создает в испытательной камере 1 давление, равное перепаду давления на штуцере 14, а в переводнике и в нагружающей камере 2 — давление, равное сумме перепадов давления на штуцере 14 и 16, создавая эффект авторегулирования давления. При этом возникает усилие, передвигающее коаксиальный поршень 3 вверх, натягивающее гибкие связи 5 и прижимающее стенд к блоку породы, повышая тем самым герметизацию испытательной камеры. Подобрав требуемый диаметр выкидного штуцера 14, можно создавать в камере 1 избыточное давление, равное гидростатическому давлению в реальных условиях. Усилие прижатия камеры 1 к блоку породы в этом случае всегда будет больше давления в испытательной камере 1 за счет эффекта авторегулирования. Далее начинается бурение породы, расположенной под долотом в условиях избыточного давления. Пробурив в этих условиях блок породы, передвигают стенд на новую точку того же блока и продолжают эксперимент.When the stand is working in the block of drilling rock, a recess is drilled with a diameter equal to the outer diameter of the mechanical seal 13 to a depth somewhat greater than 45 than the thickness of the seal 13, plus the height of the annular ledge 12. Then, the test bit 17 is screwed onto the sub 8, and the stand is installed on the drilled hole recess, flexible connections 5 (cable, chain, etc.) connect the rock block with the sub 4 of the coaxial piston 3, and the sub 8 of the working rod with the working rod itself. Turn on the circulation of the flushing fluid, which, sequentially flowing out of the nozzles 14 and 16, creates a pressure in the test chamber 1 equal to the pressure drop across the nozzle 14, and in the sub and in the loading chamber 2, a pressure equal to the sum of the pressure drops across the nozzle 14 and 16, creating the effect of auto-regulation of pressure. In this case, a force arises, moving the coaxial piston 3 upward, pulling the flexible connections 5 and pressing the stand to the rock block, thereby increasing the sealing of the test chamber. Having selected the required diameter of the discharge fitting 14, it is possible to create an excess pressure in the chamber 1 equal to the hydrostatic pressure in real conditions. The pressing force of the chamber 1 to the rock block in this case will always be greater than the pressure in the test chamber 1 due to the effect of auto-regulation. Then, drilling of the rock located under the bit under overpressure conditions begins. Having drilled a rock block under these conditions, they move the stand to a new point of the same block and continue the experiment.