ПРИБОР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ФРИКЦИОННЫХ СВОЙСТВ ГЛИНИСТЫХ КОРОК

Устройство относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к технике контроля фрикционных свойств буровых растворов.
Известен прибор для исследования фрикционных свойств глинистых корок [Авторское свидетельство СССР N 1196730 А, кл. G 01 N 3/56, 1985], содержащий основание, установленные на нем измерительный стакан с исследуемым материалом, привод вращения стакана, диск, взаимодействующий с исследуемым материалом и узел измерения.
Недостатком известного прибора является невысокая точность измерения.
Известен прибор для исследования фрикционных свойств глинистых корок [Конесев Г.В., Мавлютов М.Р., Спивак А.И. Противоизносные и смазочные свойства буровых растворов. М.; Недра, 1980, с.40, рис.8] принятый за прототип, включающий основание, вкладыш с исследуемой глинистой коркой, груз-цилиндр, узел крепления в виде динамометра, который одним концом связан с грузом-цилинром, а другим концом-посредством нити с валом электродвигателя.
Недостатком данного прибора является низкая точность измерений. Это обусловлено тем, что принятая величина отношения диаметров вогнутой поверхности вкладыша и наружной поверхности груза-цилиндра не соответствует современному соотношению диаметров долот и замков (муфт) бурильных и обсадных труб.
Задачей, на решение которой направлено устройство, является повышение точности исследования.
Технический результат состоит в повышении точности исследования фрикционных свойств буровых растворов за счет возможности производства измерений для различных геолого-технических условий бурения.
Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в известном приборе для исследования фрикционных свойств глинистых корок, содержащем основание, установленные на нем вкладыш, груз-цилиндр, соединенный через пружину с индикатором, электродвигатель и узел соединения индикатора с валом электродвигателя, в отличии от прототипа прибор снабжен уровнем, размещенном в пластмассовой ампуле и
жестко закрепленным на верхней стороне основания двумя винтами, вкладыш выполнен в виде параллелепипеда, на боковых сторонах которого симметрично оси выполнены четыре продольных выемки в форме цилиндрических вогнутых поверхностей, отношение диаметров этих цилиндрических вогнутых поверхностей к диаметру груза - цилиндра составляет соответственно 1,1; 1,2; 1,6 и 2,2, каждая боковая сторона вкладыша снабжена четырьмя резьбовыми отверстиями, а в основании выполнены четыре сквозных отверстия для крепления вкладыша с основанием посредством винтов.
На фиг.1 изображена принципиальная схема прибора, на фиг.2 - поперечный разрез вкладыша в плоскости резьбовых отверстий, на фиг.3 - вкладыш, вид сверху. Прибор состоит из измерительной части и привода смонтированных на общем основании 1. Измерительная часть включает в себя вкладыш 2, груз-цилиндр 3, индикатор 4, пружину 5. Привод состоит из электродвигателя 6, со шкивом 7 на валу электродвигателя, нити 8. Основание 1 выставляется по уровню 9 при помощи регулировочных винтов 10. Вкладыш 2 выполнен в виде параллелепипеда, на боковых сторонах которого симметрично оси выполнены четыре продольных выемки 11 в форме цилиндрических вогнутых поверхностей, отношение диаметров этих цилиндрических вогнутых поверхностей к диаметру груз-цилиндра 3 составляет соответственно 1,1; 1,2; 1,6 и 2,2. Каждая боковая сторона вкладыша 2 снабжена четырьмя резьбовыми отверстиями 12. В основании 1 выполнены четыре сквозных отверстия для крепления вкладыша 2 с основанием 1 посредством винтов 13, вворачиваемых с нижней стороны основания. Уровень 7 размещен в пластмассовой ампуле и жестко закреплен на верхней стороне основания 1 двумя винтами 14.
Прибор работает следующим образом. На основание 1 устанавливается и закрепляется винтами 13 вкладыш 2 с рабочей выемкой 11 вверх, соответствующей исследуемым геолого-техническим условиям бурения: значение 2,2 соответствует оптимальному соотношению диаметров долот и диаметров замков бурильных труб для бурения верхних интервалов под кондуктор долотами большого диаметра, 349,2 мм и более; 1,6 - для бурения под технические колонны долотами диаметром 269,9-295,3 мм; 1,2 - для бурения нижних интервалов под эксплуатационные колонны долотами диаметром 139,7-215,9 мм; 1,1 соответствует соотношению диаметров долот и диаметров муфт обсадных труб и не зависит от глубины и конструкции скважины. Основание 1 выставляется регулировочными винтами 10 по уровню 7 в горизонтальное положение. В выемку 11 вкладыша 2 размещают исследуемую глинистую корку, на которую помещают груз-цилиндр 3, соединенный через пружину 5, индикатор 4, нить 8 и шкив 7 с валом электродвигателя 6. При включении электродвигателя 6 пружина 5 растягивается, ее удлинение фиксируется индикатором 4. Индикатор 4 отградуирован непосредственно на величину коэффициента
трения с точностью до 0,05 единиц. В момент, когда тяговое усилие преодолевает силу трения, цилиндр сдвигается, зафиксированное на индикаторе в данный момент удлинение пружины показывает величину коэффициента трения. Для определения коэффициента трения в других геолого-технических условиях вкладыш 2 раскрепляется и устанавливается соответствующей выемкой 11 вверх и т.д. Возможность измерения коэффициента трения для различных геолого-технических условий повышает точность исследования фрикционных свойств буровых растворов.