Фильтр для бурильной колонны с гидравлическим забойным двигателем

Полезная модель относится к буровой технике, в частности к конструкциям фильтра для бурильной колонны с гидравлическим забойным двигателем, предназначенного для защиты рабочих органов забойного двигателя от попадания крупных частиц шлама или случайных обломков деталей. Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении стойкости и показателей бурения гидравлического забойного двигателя, исключении преждевременных его поломок. Фильтр для бурильной колонны с гидравлическим забойным двигателем включает полый корпус с муфтой и ниппелем, соединенный муфтой с бурильной колонной, а ниппелем с гидравлическим забойным двигателем, установленным в полом корпусе фильтрующим элементом для бурового раствора. Ниппель и гидравлический забойный двигатель скреплены через соединительный переводник конической резьбой, причем ниппель и соединительный переводник имеют цилиндрический участок, расположенный между упорным торцом и рабочими витками резьбы, длина L которого составляет L>2h/k, где h - рабочая высота профиля резьбы, k - конусность резьбы. Кроме того, фильтрующий элемент установлен в полом корпусе на конус. Предлагаемое исполнение фильтра для бурильной колонны с гидравлическим забойным двигателем повышает стойкость гидравлического забойного двигателя, исключает преждевременные его поломки, способствует повышению показателей бурения и сокращает затраты на ремонт забойных двигателей и сокращает в целом эксплуатационные затраты на бурение скважин.

Полезная модель относится к буровой технике, в частности к конструкциям фильтра для бурильной колонны с гидравлическим забойным двигателем, предназначенного для защиты рабочих органов забойного двигателя от попадания крупных частиц шлама или случайных обломков деталей.

Известен фильтр с перепускным узлом (патент РФ 2016186 от 03.06.1991, МПК E21B 21/00, опубл. 15.07.1994), содержащий установленные в корпусе коаксиально направляющую трубу с впускными отверстиями и фильтрующую трубу с фильтрующими отверстиями, кольцо для перекрытия проходного сечения между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью фильтрующей трубы и заглушку для формирования шламоприемной зоны. Фильтр снабжен фиксирующим элементом, выполненным в виде срезного штифта, в фильтрующей трубе выполнены впускные отверстия, направляющая и фильтрующая трубы зафиксированы срезным штифтом в исходном положении и установлены с возможностью относительного осевого перемещения и совмещения положения своих впускных отверстий после разрушения срезного элемента. Количество впускных отверстий в фильтрующей и направляющей трубах разное и отличается на единицу. Также фильтр снабжен упором, установленным на свободном конце фильтрующей трубы с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса для передачи вибрации от последнего на фильтрующую трубу.

Известный фильтр имеет недостатки, заключающиеся в том, что после срезания срезного штифта он не выполняет фильтрующей функции, что приводит к попаданию в рабочие пары двигателя бурового шлама, осколков деталей и др. посторонних предметов. Кроме того, бурильщик при подъеме бурильной колонны при смене долота по неосторожности может удалить его из буровой компоновки, что также приводит к попаданию в рабочие пары двигателя бурового шлама, осколков деталей и др. посторонних предметов. Попадание в рабочие пары двигателя посторонних предметов понижает его мощность и приводит к поломкам деталей двигателя. В конечном счете снижаются показатели бурения, повышаются эксплуатационные затраты на бурение скважин.

Известен фильтр для бурильной колонны с гидравлическим забойным двигателем (патент РФ 2429342 от 28.12.2009, МПК E21B 43/08, опубл. 20.09.2011), включающий полый корпус с резьбами на его краях и установленный в полом корпусе фильтрующий модуль для бурового раствора, содержащий фильтрующую трубу с щелевыми каналами, скрепленную входным краем с обтекателем, входную и выходную втулки, выполненные с кольцевыми канавками и установленными в кольцевых канавках кольцами из эластомера, предназначенными для герметизации полого корпуса, а также трубчатый кожух, установленный в полом корпусе, образующий с фильтрующей трубой, входной и выходной втулками полость для приема механических примесей. Входная втулка выполнена с центрирующим поясом, направленным к трубчатому кожуху, центрирующий пояс входной втулки телескопически соединен с внутренней входной частью трубчатого кожуха, на центрирующем поясе входной втулки выполнена кольцевая канавка, а в кольцевой канавке входной втулки установлен входной герметизирующий элемент, при этом выходная втулка выполнена с центрирующим поясом, направленным к трубчатому кожуху, центрирующий пояс выходной втулки телескопически соединен с внутренней выходной частью трубчатого кожуха, на центрирующем поясе выходной втулки выполнена кольцевая канавка, а в кольцевой канавке выходной втулки установлен выходной герметизирующий элемент, при этом фильтрующая труба соединена резьбой с выходной втулкой, на лобовом торце обтекателя закреплен вытяжной крюк, а наружные поверхности входной и выходной втулок, колец из эластомера и наружная поверхность трубчатого кожуха контактируют одной внутренней поверхностью полого корпуса. Полый корпус выполнен с поясом пониженной жесткости, характеризующимся выполнением стенки полого корпуса уменьшенной толщиной, расположенным между входной и выходной втулками, при этом отношение уменьшенной толщины стенки полого корпуса к наружному диаметру полого корпуса составляет 0,07-0,09, а момент инерции поперечного сечения пояса пониженной жесткости в полом корпусе составляет 0,9-1,1 от момента инерции поперечного кольцевого сечения в плоскостях наименьшего или наибольшего наружного или внутреннего диаметра полного витка внутренней или наружной резьбы полого корпуса, находящегося в зацеплении с полным витком наружной или внутренней резьбы резьбового переходника, и/или переводника, и/или наибольшего или наименьшего внутреннего или наружного диаметра полного витка наружной или внутренней резьбы резьбового переходника, и/или переводника, находящегося в зацеплении с полным витком внутренней или наружной резьбы полого корпуса. Щелевые каналы в фильтрующей трубе выполнены в меридианной плоскости сужающимися в направлении к ее центральной продольной оси, при этом суммарная площадь проходных сечений щелевых каналов в фильтрующей трубе составляет 5,05+9,75 от проходной площади фильтрующей трубы. Фильтр для бурильной колонны с гидравлическим забойным двигателем по патенту РФ 2429342 принят за прототип.

Известный фильтр имеет недостаток, выражающийся в том, что бурильщик при подъеме бурильной колонны при смене долота может (ошибочно) удалить его из буровой компоновки. Бурение без фильтра приводит к попаданию в рабочие пары двигателя бурового шлама, осколков деталей и др. посторонних предметов. Попадание в рабочие пары двигателя посторонних предметов понижает его мощность и приводит к поломкам деталей. В конечном счете снижаются показатели бурения, повышаются эксплуатационные затраты на бурение скважин.

Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении стойкости и показателей бурения гидравлического забойного двигателя, исключении преждевременных его поломок, сокращению затрат на ремонт.

Сущность полезной модели заключается в том, что в известном фильтре для бурильной колонны с гидравлическим забойным двигателем, включающем полый корпус с муфтой и ниппелем, соединенный муфтой с бурильной колонной, а ниппелем с гидравлическим забойным двигателем, установленным в полом корпусе фильтрующим элементом для бурового раствора, согласно полезной модели, ниппель и гидравлический забойный двигатель скреплены через соединительный переводник конической резьбой, причем ниппель и соединительный переводник имеют цилиндрический участок, расположенный между упорным торцом и рабочими витками резьбы, длина L которого составляет L>2h/k, где h - рабочая высота профиля резьбы, k - конусность резьбы.

Кроме того, согласно полезной модели, фильтрующий элемент установлен в полом корпусе на конус.

В предлагаемой полезной модели, в отличие от прототипа, ниппель и гидравлический забойный двигатель скреплены через соединительный переводник конической резьбой, причем ниппель и соединительный переводник имеют цилиндрический участок, расположенный между упорным торцом и рабочими витками резьбы, длина L которого составляет L>2h/k, где h - рабочая высота профиля резьбы, k -конусность резьбы, что исключает неосторожное удаление фильтра из бурильной компоновки, повышает стойкость и показатели бурения гидравлического забойного двигателя, исключает преждевременные поломки его.

Установка фильтрующего элемента в полом корпусе на конус повышает герметичность соединения.

На Фиг.1 показан фильтр для бурильной колонны с гидравлическим забойным двигателем.

На Фиг.2 показан местный вид A резьбового соединения корпуса 2 и соединительного переводника 6.

На фиг.3 показан местный вид A резьбового соединения бурильной колонны 5 и соединительного переводника 6, при попытке их свинчивания без фильтра.

На фиг.4 показано сечение C-C фильтра с щелевыми отверстиями 14 фильтрующего элемента 1.

Фильтр для бурильной колонны с гидравлическим забойным двигателем включает фильтрующий элемент 1, полый корпус 2 с ниппелем 3 и муфтой 4, соединенный муфтой 4 с бурильной колонной 5, а ниппелем 3 через соединительный переводник 6 с двигателем 7, ротор 8 которого вращает буровое долото (не показано). Фильтрующий элемент 1 концентрично установлен в полом корпусе 2, и опирается на конус 9, который уплотняет соединение от утечек бурового раствора. Ниппель 3 и соединительный переводник 6 имеют цилиндрический участок 10, расположенный между упорным торцом 11 и рабочими витками 12 конической резьбы, длиной L, которая больше чем L>2h/k, где h - рабочая высота профиля резьбы, k - конусность резьбы.

Ниппель 3 и соединительный переводник 6 имеют цилиндрический участок 10 длиной L, благодаря которому между вершинами резьб бурильной колонны 5 и переводника 6 образуется зазор f (Фиг.3), что исключает их свинчивание без установки корпуса 2 фильтра с фильтрующим элементом 1. Фильтрующий элемент 1 концентрично установлен в полом корпусе 2, и опирается на конус 9, который уплотняет соединение от утечек бурового раствора.

Заявляемый фильтр работает следующим образом. При подаче бурового раствора в бурильную колонну 5 раствор по стрелке В поступает в фильтрующий элемент 1. Пройдя через щелевые отверстия 14 фильтрующего элемента 1 буровой раствор поступает в гидравлический забойный двигатель 7, ротор 8 которого начинает вращать буровое долото (на Фиг. не показано). Крупные частицы 13 бурового шлама или др. случайные примеси задерживаются в кольцевом пространстве между полым корпусом 2 фильтрующим элементом 1, предохраняя рабочие органы 8 двигателя 7 от разрушения. При подъеме бурильной колонны 5 для смены бурового долота (не показано) и раскреплении бурильных труб 5 возможно раскрепление резьб, и непреднамеренное удаление корпуса 2 с фильтрующим элементом 1 из компоновки. В целом соединение полого корпуса 2, фильтрующего элемента 1 через соединительный переводник 6 гидравлического забойного двигателя 7 конической резьбой ниппеля 3 с цилиндрическим участком 10, расположенным между упорным торцом 11 и рабочими витками 12 резьбы, длина L которого составляет L>2h/k, где h - рабочая высота профиля конической резьбы, k - конусность конической резьбы, исключает удаление фильтрующего элемента 1 из бурильной компоновки. При случайном удалении полого корпуса 2 стандартная резьба бурильной трубы 5 не захватит витки резьбы (см. Фиг.3) соединительного переводника 6, и сборка бурильной колонны 5 будет не возможна до установки на место корпуса 2 с фильтрующим элементом 1. Фильтрующий элемент 1 концентрично установлен в полом корпусе 2, и опирается на конус 9, который уплотняет соединение от утечек бурового раствора.

Таким образом, предлагаемое исполнение фильтра для бурильной колонны с гидравлическим забойным двигателем повышает стойкость гидравлического забойного двигателя, исключает преждевременные его поломки, способствует повышению показателей бурения и сокращает затраты на ремонт забойных двигателей и в целом эксплуатационные затраты на бурение скважин.

1. Фильтр для бурильной колонны с гидравлическим забойным двигателем, включающий полый корпус с муфтой и ниппелем, соединенный муфтой с бурильной колонной, а ниппелем с гидравлическим забойным двигателем, установленный в полом корпусе фильтрующий элемент для бурового раствора, отличающийся тем, что ниппель и гидравлический забойный двигатель скреплены через соединительный переводник конической резьбой, причем ниппель и соединительный переводник имеют цилиндрический участок, расположенный между упорным торцом и рабочими витками конической резьбы, длина L которого составляет L>2h/k, где h - рабочая высота профиля конической резьбы, k-конусность конической резьбы.

2. Фильтр для бурильной колонны с гидравлическим забойным двигателем по п.1, отличающийся тем, что фильтрующий элемент установлен в полом корпусе на конус.