SU727834A1

SU727834A1 - Bit for testing in test stands

Info

Publication number: SU727834A1
Application number: SU782655504A
Authority: SU
Inventors: Борис Ильич Мительман; Александр Иванович Никифоров; Владимир Васильевич Кириченко; Владимир Георгиевич Пономарев; Юрий Иванович Коваленко; Якуб Сулейманович Аитов
Original assignee: Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники
Priority date: 1978-08-21
Filing date: 1978-08-21
Publication date: 1980-04-15

Description

Изобретение относится к техническим средствам изучения процесса бурения,, а именно к долотам для стендовых исследований в условиях, максимально приближенных к забойным.The invention relates to technical means for studying the drilling process, and in particular to bits for bench research in conditions as close to bottomhole.

Известно долото для бурения скважин, включающее корпус и породоразрушающие элементыKnown drill bit for drilling wells, comprising a housing and rock cutting elements

Недостатком этого долота является.The disadvantage of this bit is.

то,что в его конструкции не предусмот— ₎₀рена возможность измерения осевых нагрузок и крутящих моментов непосредст—· венно на долоте·, вследствие чего при использовании такого долота для стендовых исследований датчики указанных па— ₁₅раметров устанавливают вне рабочей камеры стенда, имитирующей забойные условия. Последнее вносит существенные искажения в измерения действительных величин осевых нагрузок и крутящих мо~ 20 ментов, действующих на долото.what is not provided in its design— _{) 0 the} possibility of measuring axial loads and torques directly on the bit · is rendered, as a result of which, when using such a bit for bench research, the sensors of the indicated ₁₅ parameters are installed outside the working chamber of the stand simulating downhole conditions. The latter introduces significant distortions in the measurements of the actual values of axial loads and torsional moments ~ 20 moments acting on the bit.

Наиболее близким из известных к описываемому по своей технической сущности и достигаемому результату является долото для стендовых исследований, включающее корпус, породоразрушающие элементы и датчики для регистрации действующих на долото усилий [2].The closest known to the described by its technical essence and the achieved result is a bit for bench research, including a housing, rock cutting elements and sensors for recording the forces acting on the bit [2].

Данное долото позволяет снимать параметры силового режима его нагружения непосредственно с самого долота. Однако оно имеет недостаток, состоящий в неудовлетворительной точности и надежности регистрации осевых нагрузок и крутящих моментов. Объясняется это тем, что установленные в долоте датчики регистрируют только усилия, действующие на отдельные породоразрушающие элементы долота, а оценка по этим усилиям осевых нагрузок и крутящих моментов, передаваемых на долото в целом, не исключает возможности появления ошибок, тем более, что величина крутящего момента здесь непосредственно не замеряется.This bit allows you to remove the parameters of the power mode of its loading directly from the bit. However, it has a disadvantage consisting in unsatisfactory accuracy and reliability of recording axial loads and torques. This is explained by the fact that the sensors installed in the bit record only the forces acting on individual rock-cutting elements of the bit, and the evaluation of the axial loads and torques transmitted to the bit as a whole does not exclude the possibility of errors, especially since the magnitude of the torque it is not directly measured here.

Целью изобретения является повышение точности и надежности регистрации осевых нагрузок и крутящих моментов, передающихся через корпус долота.The aim of the invention is to improve the accuracy and reliability of the registration of axial loads and torques transmitted through the body of the bit.

Указанная цель достигается тем, что корпус выполнен разъемным е плоскости, перпендикулярной оси вращения долота, при этом в обращенных к разъему торцах обеих частей выполнены гнезда,' в которых размещены датчики, причем датчики выполнены из магнитоупругого антикоррозионного материала.This goal is achieved by the fact that the body is made detachable from a plane perpendicular to the axis of rotation of the bit, while in the ends of both parts facing the connector there are sockets, in which the sensors are placed, the sensors being made of magnetoelastic anti-corrosion material.

На фиг. 1 - долото Для стендовых ' исследований, общий вид, (вариант долота для гидромеханического разрушения породы); на фиг. 2 - вид Б фиг. 1; на фиг. 3 — сечение В—В фиг, 2.In FIG. 1 - bit For bench 'research, general view, (version of the bit for hydromechanical destruction of the rock); in FIG. 2 is a view B of FIG. 1; in FIG. 3 - section B — B of FIG. 2.

Долото содержит корпус 1, выполненный разъемным в плоскости, перпендикулярной оси вращения долота, породоразру— шающие 2 и калибрующие 3 элементы, гидромониторные насадки 4, датчики 5 , и 6 соответственно осевой нагрузки и крутящего момента. Датчики осевой нагрузки размещены в гнездах 7, а датчики крутящего момента — в гнездах 8, выполненных в обращенных к разъему торцах обеих частей корпуса 1. Для повышения надежности работы датчик осевой нагрузки 5 снабжен шаровым подпятником 9, а для упрощения конструкции долота датчики крутящего момента 6 одновременно выполняют функции элементов крепления частей корпуса.The bit comprises a housing 1 made detachable in a plane perpendicular to the axis of rotation of the bit, rock cutting 2 and calibrating 3 elements, hydraulic nozzles 4, sensors 5, and 6, respectively, axial load and torque. The axial load sensors are located in the sockets 7, and the torque sensors are in the sockets 8, made in the ends of both parts of the housing 1 facing the connector. To increase the reliability of the operation, the axial load sensor 5 is equipped with a ball bearing 9, and to simplify the design of the bit, the torque sensors 6 at the same time perform the functions of the fastening elements of the housing parts.

Датчики 5 и 6 изготавливаются из магнитоупругого антикоррозионного мате-., риала с обмоткой из изолированнбго провода, не боящегося влажной среды. Концы обмоток датчиков заводятся внутрь корпуса долота через отверстие 10 и подводятся либо к регистрирующим приборам, либо к преобразователю электрических сигналов.Sensors 5 and 6 are made of magnetoelastic anticorrosive material. Rial with winding from insulated wire that is not afraid of humid environment. The ends of the sensor windings are brought into the bit body through the hole 10 and are fed either to recording devices or to an electrical signal converter.

При соприкосновении долота с вращающимся забоем (на чертеже не показан) корпус Д через породоразрушающие 2 и калибрующие 3 элементы испытывают действие осевого усилия и крутящего момента, которые передаются магнитоупругому материалу датчиков 5 и 6 соответственно осевой нагрузки и крутящего момента, возникающие при этом напряжения в них преобразуются в электри5 ческие сигналы, которые подаются на регистрирующие приборы.When the bit comes into contact with a rotating face (not shown in the drawing), the housing D, through rock-breaking 2 and calibrating 3 elements, experiences the action of axial force and torque, which are transmitted to the magnetoelastic material of the sensors 5 and 6, respectively, of the axial load and torque, resulting in them converted into electrical signals that are fed to the recording devices.

Такое выполнение долота для стендовых исследований позволяет повысить точность и надежность регистрации осевых ю нагрузок и крутящих моментов, передающихся через корпус долота, что дает возможность более правильно подходить к выбору оптимальных режимов бурения в конкретных забойных условиях для того ¹⁵ или иного типоразмера долота, а это будет способствовать увеличению механической скорости проходки скважин.This implementation of the drill bit for bench research can improve the accuracy and reliability of recording axial loads and torques transmitted through the bit body, which makes it possible to more correctly approach the choice of optimal drilling modes in specific downhole conditions for that ¹⁵ or another bit size, and this will be contribute to an increase in the mechanical speed of well sinking.

Claims

372 axial loads and torques transmitted through the bit body. This goal is achieved by the fact that the body is made of detachable E planes perpendicular to the axis of rotation of the bit, while in the butt ends of both parts facing the connector there are slots in which sensors are placed, and the sensors are made of a magnetoelastic anticorrosion material. Fig. 1 shows a chisel for bench research, a general view, (a variant of a chisel for hydro-mechanical destruction of a rock); in fig. 2 - view B of FIG. one; Fig. 3 is a section B-B of Fig. 2; Chisel comprises a body 1, which is made detachable in a plane, perpendicular to the axis of rotation of the bit, rock breaking 2 and calibrating 3 elements, jetting nozzles 4, sensors 5, and 6, respectively, axial load and torsional moment. Axial load sensors are located in slots 7, and sensors, in torque, in slots 8, made in the ends of the Both Parts of housing 1 facing the connector. To ensure reliable operation, the axial load sensor 5 is equipped with a ball-support 9, and to simplify the bit design The torque sensors 6 simultaneously perform the functions of fastening the housing parts. Sensors 5 and 6 are made of a magnetoelastic anticorrosive material with a winding of insulated water, not a humid environment. The ends of the sensor windings are driven into the bit body through the TO opening and are connected either to recording devices or to an electrical signal converter. When the bit is in contact with a rotating bottom (not shown), the casing, through rock-breaking 2 and calming 3 elements, experience axial force and torque, which are transmitted to the magnetoelastic material of sensors 5 and 6, respectively, axial load and torque. The resulting voltages in them are converted into electrical signals that are fed to recording devices. Such an embodiment of the drill bit for bench research allows to increase the accuracy and reliability of recording axial loads and torques transmitted through the bit body, which makes it possible to more accurately select the optimal drilling conditions in specific bottomhole conditions for one or another bit size, and this will increase the mechanical rate of penetration. Claim 1. A bit for bench research, including a body, rock elements and sensors for recording forces acting on a bit, characterized in that, in order to increase the accuracy and reliability of recording axial loads and torques transmitted through the bit body, it is made detachable in the plane perpendicular to the axis of rotation of the bit, while in the butt ends facing both of the parts, there are holes in which the sensors are located. 2.Blow on p. 1, about t l and. This is due to the fact that the sensors are made of m: ferro-elastic anticorrosive material. Sources of information taken into account in the examination 1. US patent N 3542142, cl. 175-67, published in 1970.

2. Glatmai, L. B., et al. Strain gauge measurements in studying the process of rock destruction by a roller cutter. Collection of Rock Destruction by a Roller Tool, M., Nauka, 1966, p. 43, fig. 3 (prototype). :