Шламоуловитель

Полезная модель относится к устройствам для вылавливания шлама из промывочной жидкости и может быть использовано при бурении нефтяных и газовых скважин для предотвращения попадания шлама в забойные механизмы. Шламоуловитель содержит корпус с верхним и нижним проводниками на концах для присоединения к элементам бурильной колонны. В корпусе соосно установлена во втулке нижнего переводника разделительная труба с прорезями в виде наклонных щелей или рядов отверстий. На верхней части разделительной трубы установлен цельный конусный обтекатель с направляющим аппаратом. Направляющий аппарат снабжен наклонными лопатками или наклонными отверстиями. Между направляющим аппаратом и верхним переводником установлена регулировочная втулка, которая поджимается верхним переводником. Внутренняя поверхность корпуса и наружная поверхность разделительной трубы образуют шламосборную камеру. Наклонные щели или ряды отверстий разделительной трубы направлены навстречу наклону лопаток или отверстий направляющего аппарата. При этом суммарная площадь щелей или рядов отверстий больше площади поперечного сечения шламосборной камеры. Использование шламоуловителя позволит повысить эффективность работы забойных механизмов. 1 н.п.ф., 2 з.н.ф., 5 ил.

Полезная модель относится к бурению, в частности, к устройствам для улавливания шлама из промывочной жидкости, и может быть использовано при бурении нефтяных и газовых скважин винтовыми забойными двигателями для предотвращения попадения в них шлама.

В качестве прототипа принято описание изобретения «Шламоуловитель» по а.с. 1665018, МПК Е21В 21/00, опубл. 23.07.91 г.

Шламоуловитель содержит корпус с переводниками на концах для присоединения к элементам буровой колонны. В корпусе установлена соосно внутри на непроточной траверсе разделительная труба с обтекателем в верхней части и проходными отверстиями в теле трубы и обтекателе, выполненными в виде рядов щелей. Имеется шламосборная камера, образованная внутренней и наружной поверхностями корпуса и разделительной трубы соответственно и непроточной траверсой.

В корпусе на уровне обтекателя установлена прочная траверса, выполненная в виде турбинки. На наружной поверхности разделительной трубы над рядами щелей закреплены кольцевые обтекатели. Ряд щелей на обтекателе может быть выполнен в форме спирали Архимеда со смещением каждого последующего ее витка в направлении от центра к периферии и сверху вниз, при этом спираль Архимеда обтекателя может быть выполнена из полосы.

Признаки, являющиеся общими для прототипа и заявленного устройства, состоят в наличии у полезной модели корпуса с переводниками по концам для присоединения к элементам буровой колонны, в наличие установленной соосно внутри корпуса во втулке нижнего проводника разделительной трубы с обтекателем и направляющим аппаратом с направляющими элементами в верхней части корпуса, в наличии прорезей в теле разделительной трубы, в наличии шламосборной камеры, образованной внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью разделительной трубы.

Причина, препятствующая получению в известном техническом решении технического результата, заключается в наличии проходных щелей в обтекателе, что предопределяет возможность прохождения части шлама в разделительную трубу и далее к забойным механизмам. Отсутствие соотношения площадей поперечного сечения шламосборной камеры и суммарной площади прорези разделительной трубы в пользу последних снижает вероятность осаждения шлама у входа в щели, также как и их вертикальное расположение.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении эффективности работы забойного оборудования.

Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, состоит в повышении степени очистки шламоуловителем промывочной жидкости, поступающей к забойным механизмам.

Достигается технический результат тем, что в шламоуловителе, включающем корпус с переводниками по концам для присоединения к элементам бурильной колонны, установленную соосно внутри корпуса во втулке нижнего переводника разделительную трубу с обтекателем и направляющим аппаратом с направляющими элементами в верхней части разделительной трубы, снабженной прорезями, и шламосборную камеру, образованную внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью разделительной трубы, согласно полезной модели, обтекатель выполнен цельным, прорези в разделительной трубе выполнены в виде щелей или рядов отверстий, направленных навстречу наклону направляющих элементов направляющего аппарата, а суммарная площадь прорезей разделительной трубы превышает площадь поперечного сечения шламосборной камеры.

Достигается технический результат также и тем, что направляющие элементы направляющего аппарата выполнены в виде наклонных лопаток или наклонных отверстий, и также тем, что обтекатель выполнен конусным

Выполнение обтекателя цельным и коническим позволяет эффективнее устремить поток промывочной жидкости к направляющему аппарату и исключить проход шлама через центральную часть обтекателя в разделительную трубу шламосборника.

Выполнение направляющих элементов направляющего аппарата в виде наклонных лопаток или наклонных отверстий позволяет закручивать поток промывочной жидкости в шламосборной камере, которая под действием центробежной силы прижимается к наружной стенке шламосборной камеры, и под действием трения и веса крупные фракции шлама оседают на дно камеры.

Соотношение площади поперечного сечения шламосборной камеры и суммарной площади прорезей разделительной трубы в пользу последних обеспечивает при переходе с меньшего диаметра на больший уменьшение гидравлического сопротивления, а следовательно и снижение скорости на входе в прорези разделительной трубы, увеличивает гравитационную составляющую воздействия на шлам, и он интенсивнее выпадает в осадок. Выполнение прорезей в разделительной трубе в виде щелей или рядов отверстий, направленных навстречу наклону направляющим элементам направляющего аппарата позволяет уменьшить траекторию контакта шлама с прорезью и тем самым усиливать выпадение шлама в осадок.

Новые признаки заявленного технического решения заключаются в выполнении обтекателя цельным коническим, в выполнении прорезей в разделительной трубе в виде щелей или рядов отверстий, направленных навстречу наклону направляющих элементов направляющего аппарата. Новым признаком является также соотношение суммарной площади прорезей разделительной трубы и поперечного сечения шламосборной камеры в пользу первых. Новым признаком является также выполнение направляющих элементов направляющего аппарата в виде наклонных лопаток или наклонных отверстий.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, где

на фиг.1 - показан общий вид шламоуловителя в разрезе;

на фиг.2 - показан частичный общий вид шламоуловителя в разрезе с вырывом по направляющим лопаткам направляющего аппарата и прорезями в виде рядов отверстий в разделительной трубе;

на фиг.3 - вид сверху на направляющий аппарат с лопатками;

на фиг.4 - вид сверху на направляющий аппарат с отверстиями;

на фиг.5 - сечение А-А на фиг.4.

Шламоуловитель содержит корпус 1 с верхним и нижним переводниками 2, 3 на концах для присоединения к элементам бурильной колонны. В корпусе соосно установлена во втулке 4 нижнего переводника 3 разделительная труба 5 с прорезями. На верхней части разделительной трубы 5 установлен цельный конусный обтекатель 6 с направляющим аппаратом 7. Направляющий аппарат 7 снабжен наклонными лопатками 8 или наклонными отверстиями 9. Между направляющим аппаратом 7 и верхним переводником 2 установлена регулировочная втулка 10, которая поджимается верхним переводником 2. Внутренняя поверхность корпуса 1 и наружная поверхность разделительной трубы 5 образуют шламосборную камеру 11. Прорези в разделительной трубе 5 выполнены либо в виде наклонных щелей 12 (фиг.1), либо в виде рядов отверстий 13 (фиг.2). Наклонные щели 12 или ряды отверстий 13 направлены навстречу наклону лопаток 8 или отверстий 9 направляющего аппарата 7. При этом суммарная площадь щелей 12 или рядов отверстий 13 больше площади поперечного сечения шламосборной камеры 11.

Шламоуловитель работает следующим образом. При подаче промывочной жидкости к забойным механизмам шлам, находящийся в бурильной колонне, опускается вниз с промывочной жидкостью, доходит до шламоуловителя, где обтекатель 6 конусной формы рассредотачивает поток на направляющий аппарат 7. Направляющий аппарат 7 наклонными лопатками 8 или наклонными отверстиями 9 закручивает поток, который под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам со шламом в шламосборной камере, где под действием гравитационной силы выпадают в осадок крупные фракции шлама. При этом на входе промывочной жидкости в прорези разделительной трубы ее скорость падает из-за соотношения проходных площадей в пользу прорезей, что уменьшает гидравлическое сопротивление. С падением гидравлического сопротивления скорость потока падает и увеличивается выпадение в осадок более мелких фракций шлама. Этот эффект усиливается и направлением прорезей навстречу наклону направляющих элементов направляющего аппарата за счет уменьшения траектории контакта с прорезями. Таким образом шлам опускается в шламосборной камере 11, а очищенная промывочная жидкость поступает через щели 12 или отверстия 13 через разделительную трубу 5 вниз к забойным механизмам. Для опорожнения шламосборной камеры 11, шламоуловитель поднимают из скважины, разбирают, удаляют шлам, собирают, вновь устанавливают на прежнее место и затем вместе с забойными механизмами опускают в скважину.

1. Шламоуловитель, включающий корпус с переводниками по концам для присоединения к элементам бурильной колонны, установленную соосно внутри корпуса во втулке нижнего переводника разделительную трубу с обтекателем и направляющим аппаратом с направляющими элементами на верхней части разделительной трубы, снабженной прорезями, и шламосборную камеру, образованную внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью разделительной трубы, отличающийся тем, что обтекатель выполнен цельным, прорези в разделительной трубе выполнены в виде щелей или рядов отверстий, направленных навстречу наклону направляющих элементов направляющего аппарата, а суммарная площадь прорезей разделительной трубы больше площади поперечного сечения шламосборной камеры.

2. Шламоуловитель по п.1, отличающийся тем, что направляющие элементы направляющего аппарата выполнены в виде наклонных лопаток или наклонных отверстий.

3. Шламоуловитель по п.1, отличающийся тем, что обтекатель выполнен конусным.