Прибор для контроля статического и динамического коэффициента трения пары "металл-фильтрационная корка"

Полезная модель относится к устройствам для определения значений сил трения фильтрационной корки буровых промывочных растворов и может найти свое применение в нефтегазовой отрасли, а также при проведении лабораторных исследований по дисциплинам «Буровые промывочные и тампонажные растворы» и «Осложнения и аварии в бурении» в вузах нефтегазового профиля. Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является увеличение точности измерений известных моделей путем осуществления записи значений сил сопротивления, возникающих между металлическим грузом и фильтрационной коркой при движении и покое, непосредственно на ЭВМ. Техническим результатом является обеспечение контроля статического и динамического значения коэффициента трения при постоянной площади контакта в системе «металл- фильтрационная корка». Поставленная задача достигается за счет того, что прибор для контроля статического и динамического коэффициента трения пары «металл-фильтрационная корка», содержащий стол-основание, установленный на нем электродвигатель, уровень, узел замера тягового усилия, соединенный, с одной стороны, при помощи нити со шкивом электродвигателя, с другой - посредством пружины с грузом, основание для размещения груза, согласно предлагаемой полезной модели груз и основание для размещения груза имеют плоскую рабочую поверхность, а в узел замера тягового усилия установлен тензометрический датчик для регистрации изменений механических усилий.

Полезная модель относится к устройствам для определения значений сил трения фильтрационных корок буровых промывочных растворов и может найти свое применение в нефтегазовой отрасли, а также при проведении лабораторных исследований по дисциплинам «Буровые промывочные и тампонажные растворы» и «Осложнения и аварии в бурении» в вузах нефтегазового профиля.

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], состоящий из основания, вкладыша с исследуемой глинистой коркой, груза-цилиндра, узла крепления в виде динамомерта, соединенным одним концом с грузом-цилиндром, а другим - посредством нити, с валом электродвигателя.

Наиболее близким по техническому устройству к предлагаемой полезной модели является прибор для исследования фрикционных свойств глинистых корок (патент РФ 42319, МПК G01N 3/56, 2004 г.), содержащий основание, установленные на нем электродвигатель, уровень, узел замера тягового усилия и вкладыш для груза. Тяговое усилие замеряется посредством пружинного индикатора.

Недостатком данных приборов является отсутствие контроля за величиной и характером изменения динамического коэффициента трения, а также непостоянство площади контакта между металлическим грузом и исследуемой фильтрационной коркой в зависимости от ее физических свойств, что снижает точность измерений.

При бурении скважин, особенно сложного профиля, очень важно контролировать влияние состава промывочного раствора на опасность прихватов инструментов (по статическому коэффициенту трения (при страгивании) металлического образца по корке), а также на затраты энергии на трение при спуско-подъемных операциях, при затяжках бурильных и обсадных колонн (по динамическому коэффициенту трения (при движении) металлического образца по корке).

Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является увеличение точности измерений известных моделей путем осуществления записи значений сил сопротивления, возникающих между металлическим грузом и фильтрационной коркой при движении и покое, непосредственно на ЭВМ.

Техническим результатом является обеспечение контроля статического и динамического значения коэффициента трения при постоянной площади контакта в системе «металл- фильтрационная корка».

Поставленная задача достигается за счет того, что прибор для контроля статического и динамического коэффициента трения пары «металл-фильтрационная корка», содержащий стол-основание, установленный на нем электродвигатель, уровень, узел замера тягового усилия, соединенный, с одной стороны, при помощи нити со шкивом электродвигателя, с другой - посредством пружины с грузом, основание для размещения груза, согласно предлагаемой полезной модели груз и основание для размещения груза имеют плоскую рабочую поверхность, а в узел замера тягового усилия установлен тензометрический датчик для регистрации изменений механических усилий.

На фигуре изображена принципиальная схема прибора.

Прибор для контроля статического и динамического коэффициента трения пары «металл-фильтрационная корка» содержит стол-основание 1, установленный на нем электродвигатель 2, основание 3, в котором размещен плоский металлический груз 4. Стол-основание 1 выставляется регулировочным винтом 5 по уровню 6 в горизонтальное положение. Узел замера тягового усилия прибора состоит из направляющей 7, закрепленной на столе 1, и установленным на направляющей 7 тензометрическим датчиком 8. Один из концов корпуса тензометрического датчика 8 соединен при помощи нити 9 со шкивом 10 электродвигателя 2, другой конец - посредством пружины 11 с металлическим грузом 4.

Полезная модель работает следующим образом. Прибор с помощью уровня 6 и регулировочного винта 5 устанавливают в горизонтальное положение. Полученную на приборах ВМ-6 или фильтр-прессе фильтрационную корку, предварительно очищают от гелеобразного слоя, впитав его промокающей поверхностью (фильтровальная бумага). Время формирования фильтрационной корки - 30 минут. Очищенную фильтрационную корку помещают на шероховатую поверхность основания 3. Металлический груз 4 предварительно протирают спиртом, высушивают и взвешивают для определения его массы m. Затем его помещают на фильтрационную корку и выдерживают заданное время (5, 10, 20 минут) неподвижного контакта металлического груза 4 с фильтрационной коркой. По истечении заданного времени неподвижного контакта металлического груза 4 с фильтрационной коркой, запускают электродвигатель 2, при вращении шкива 10 которого нить 9, наматываясь на него, приводит в плавное перемещение систему датчик-груз, наблюдая при этом за положением груза. В момент страгивания груза выжидают определенное время, необходимое для замера значения силы сопротивления движению и дальнейшего их преобразования в электрический сигнал и записью в памяти ЭВМ.

Предлагаемый прибор для контроля статического и динамического коэффициента трения пары «металл-фильтрационная корка» позволяет оценивать влияние различных составов сред на прихватоопасность и затраты энергии на трение в скважинах, обеспечивает высокую воспроизводимость результатов опытов.

Прибор для контроля статического и динамического коэффициента трения пары «металл-фильтрационная корка», содержащий стол-основание, установленный на нем электродвигатель, уровень, узел замера тягового усилия, соединенный с одной стороны при помощи нити со шкивом электродвигателя, с другой - посредством пружины с грузом, основание для размещения груза, отличающийся тем, что груз и основание для размещения груза имеют плоскую рабочую поверхность, а в узел замера тягового усилия установлен тензометрический датчик для регистрации изменений механических усилий.