Металлошламоуловитель

 

Изобретение относится к области бурения и позволяет повысить надежность работы металлошламоуловителя за счет гарантированного удержания в его полости улавливаемых частиц и обеспечить промывку в процессе спуска и работы металлошламоуловителя. Он содержит расположенные в корпусе 1 имплозийную камеру (к) 4 со штоком 5, имекицим вверху яоршень (п) 20, и клапаном 6 и приемную К 8 в виде цвух последовательно установленных подпружиненных втулок (в) 10,11 с

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 К 2) В 31/03

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР СПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ б f4/& .л

//Я

0llH0AHHE ."„,„; Q

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 21)4139076/22-03 (22) 27.10.86 (46) 30.06.88. Бюл. 11 24 (71) Западно-Сибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт технологии глубокого разведочного бурения (72) В.Н.Снегирев, Б.Ю.Хайруллин, С.З.Зарипов и В.Н.Пахнев (53) 622.241.14 (088.8) (56) Патент США В 2626177, кл. 29486.11, опублик. 1953.

Авторское свидетельство СССР В 1191554,кл. E 21 В 31/03, 1984.

„„SU„„1406339 A1 (54 ) ИЕТАЛЛОШПАМОУЛОВИТЕЛЬ. (57) Изобретение относится к области бурения и позволяет повысить надежность работы металлошламоуловителя за счет гарантированного удержания в его полости улавливаемых частиц и обеспечить промывку в процессе спуска и работы металлошламоуловителя.

Он содержит расположенные в корпусе

1 имплозийную камеру (К) 4 со штоком

5, имеющим вверху поршень (П) 20, и клапаном 6 и приемную К 8 в виде пвух последовательно установленных подпружиненных втулок (В) 10,11 с

1406339 узлом перекрытия. Последний выполнен в виде шара !4 с осевым каналом 15 и сегментной наружной проточкой 16, На корпусе 1 концентрично установлен кожух 17 в котором подвижно на оси размещен шар 14. Верхняя В 10 имеет. торцовый выступ 19 внизу и палец 12, а шток 5 — отверстие 13 под него.

Корпус 1 имеет верхний 23 и нижний 24 ряды радиальных отверстий. Диаметры канала 15 и В 11 равны и выбираются в соответствии со специальной зависи1

Изобретение относится к бурению,а именно к устройствам для очистки забоя скважин от шлама и металлических предметов.

Цель изобретения — повышение надежности работы металлошламоуловителя за счет гарантированного удержания в его полости улавливаемых частиц.

На фиг.l изображен металлоулови- 10 тель в исходном положении перед спуском в скважину общий вид: на фиг.2— сечение А-А на фиг.l; на фиг.3 — сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4,5 -устройство в рабочем положении. 55

Металлошламоуловитель включает

1 корпус 1 с переводником 2 и фрезерной коронкой 3. В полости корпуса 1 расположены имплозийная камера 4 со штоком 5 и клапаном 6, в нижнем тор- 20 це перекрывающим осевой канал шайбы

7 имплозийной камеры 4, причем диаметр клапана 6 выбирается в соответствии .с зависимостью (1,05 - 1,1) 1„, 25 где d " диаметр клапана имплозийной камеры, мм;

d — диаметр штока имплозийной

П камеры, мм.

В нижней части корпуса 1 располо- 30 ена приемная камера 8, выполненная

1в випе двух расположенных последовательно и подпружиненных при помощи пружины 9 друг относительно друга втулок 10 и 11. Верхняя втулка 10 имеет палец 12, жестко связанный своими концами со стенкой втулки 10, и размещен в продольном отверстии 13, выполненным под клапаном 6 в штоке 5. мостью. Диаметр клапана 6 выбирается также из специальной зависимости. При повышении давления над П 20 он опускается и сообщает полости К 4 и 8. В итоге буровой раствор со шламом и ме- ° таллочастицами поступает из К 8 в

К 4, В конце хода П 20 вниз В 10 опустится, в результате чего шар 14 повернется, предохраняя от попадания предметов из К 8. Далее буровой раствор поступает в скважину. 4 з.п.ф-лы, 4 ил.

В нижней части приемной камеры 8 имеется узел перекрытия, выполненный в виде шара 14 с осевым каналом 15 и сегментной наружной проточкой 16.

Шар 14 закреплен в кожухе 17, концентрично установленным на корпусе l,на осях 18 с возможностью взаимодействия с торцовой поверхностью втулки 11 и вращения при осевом перемещении втулки 10, имеющей в нижней торцовой части выступ 19, расположенный в исходном положении в концевом участке сегментной наружной протбчки 16 шара 14.

Диаметры осевого канала 15 нара

14 и нижней втулки ll равны между собой и выбираются в соответствии с зависимостью

= d (0,707 D, где d -.диаметр осевого канала нижней втулки, мм;

Ю - диаметр осевого канала шара, мм, О,„- диаметр шара, мм.

Шток 5 импозийной камеры 4 в верхней своей части имеет поршень 20,расположенный в корпусе 1 на срезном элементе 21 с образованием в исходном положении подпоршневой полости 22.В верхней части корпуса 1 выполнено два ряда радиальных промывочных каналов

23 и 24. Верхний промывочный канал

23 перекрыт в исходном положении поршнем 20, а нижний 24 расположен в подпоршневой полости 22 для сообщения в исходном положении надпоршневой полости 25 со скважиной.

Устройство работает следующим образом.

1406339

Устройство устанавливают при помощи переводника 2 к нижней части бурильных труб 26 и спускают в скважину.

15

50

При необходимости во время спуска включают циркуляцию бурового раствора, который через колонну бурильных труб 26, каналы 27 и 28, подпоршневую полость 22, радиальные промывочные каналы 4, кольцевой зазор 29 и отверстия 30 попадает в скважину.

Для проработки ствола скважины в случае его сужения осуществляют вращение колонны бурильных труб 26 с устройством, оснащенном коронкой 3. Таким образом, устройство гарантировано достигает забоя скважины. Связь уплотняемых осевых отверстий шайбы 7 и переходника 31, в осевом. отверстии которого расположен шток 5, соотношением d = (1,05 — 1,1)d и обеспечивает при спуске устройства в скважину разницы усилий, действующих на шток

5 и клапан 6 от гидростатического давления в скважине, обусловленную неравенством площадей штока 5 и клапана 6. Поэтому клапан 6 будет постоянно поднят к шайбе 7 при спуске устройства в скважину до посадки шара 32 на седло поршня 20. Для этого в колонну бурильных труб 26 забрасывают шар 32, после посадки которого на седло поршня 20 включают циркуляцию бурового раствора. За счет повышения давления над поршнем 20 и возрастания на него осевого усилия последний, смещаясь вниз, срезает срезной элемент 21 и, перемещаясь со штоком 5 и клапаном 6, сообщает полость имплозийной камеры 4 с полостью при емной камеры 8. Так как давление в полости имплозийной камеры 4 равно атмосферному, т.е. 0,1 KIa а давление в скважине на забое равно гидростатическому и может достигать на глубинах 3 — 5 км величины 40—

60 ИПа, т.е. больше в 400 — 600 раз, то в момент разгерметизации буровой раствор из приемной камеры 8 устремится в имплозийную камеру 4, увлекая за собой в приемную камеру 8 шлам и металлические предметы, находящиеся в забое скважины. Благодаря отсутствию в поперечном сечении осевых каналов шара 14 и втулки 11 деталей приводного механизма, которые размещены над имплозийной камерой 4,и устранению значительных гидравлических сопро. тивлений на пути движенйя бурового

35 раствора из приемной камеры 8 в имплозийную камеру 4 скорость потока будет достаточно высокой, чтобы увлечь и переместить в приемную камеру 8 крупные предметы и детали. например шарошки буровых долот, которые вследствие выполнения эаходной части устройства с одинаковым диаметром смогут войти в приемную камеру 8, перемещение которой начинается лишь спустя некоторое время после разгерметизации имплозийной камеры 4.

Неподвижность приемной камеры 8 обусловлена тем, что ее соединение с клапаном 16 осуществляется посредством пальца 12, размещенного в про- дольном отверстии 13. Поэтому до разгерметизации имплозийной камеры 4 клапан 6, передвигающийся вниз, не будет взаимодействовать с пальцем.

В конце хода вниз от поршня 20 через шток 5 и клапан 6 движение будет передано пальцу, вследствие чего верхняя втулка 10 будет перемещаться .вниз. Торцовый выступ 19 которым оснащена втулка 11, будет надвигаться на сегментную проточку 16. Благодаря плечу, на котором приложено усилие от торцового выступа 19, шар

14 поворачивается на осях 18, срезая штифт 33 и перекрывая канал отверстия втулки 11, которая при своем осевом перемещении будет оставаться прижатой к сфере шара 14

После поворота шара 14 на 90 все о попавшие в приемную камеру 8 предметы не смогут выпасть иэ нее при подъе. ме устройства на поверхность, благодаря соотношению размеров 46= « 0,7070 при котором сфера без заI зоров по линии контакта втулки И и шара 14 перекрывают отверстие втулки 11.

А так как процесс перемещения поршня 20 после посадки шара 32 и включения циркуляции весьма скоротечен и исчисляется секундами, то попадавшие в приемную камеру 8 шпам и предметы благодаря их инерционности движения не смогут выпасть из иее в процессе поворота шара 14, Момент посадки шара 32 на поршень

20 и последующего среза штифта 21 с разгерметизацией имплозийной камеры

4 будет регистрироваться на поверхности повышением давления в нагнетательной магистрали, затем давление

5 14063 упадет, так как в момент временной задержки поршень 20 движется свободно, а палец 12 скользит по продольному отверстию 13, после чего вновь бу- 5 дет регистрироваться скачок давления для среза штифта 33 и поворота шара

14. В конце хода поршень 20 откроет отверстия 23 и буровой раствор из колонны бурильных труб 26 через от- 10 верстия 23, кольцевой зазор 29 и отверстия 30 будет поступать в скважину. Скачки павления и восстановление циркуляции бурового раствора будут свидетельствовать о срабатывании устройства,на забое скважины, после чего производят его подъем на поверхность, где отделяют от колонны труб 26 и разбирают для освобождения от уловленного шлама. 20

Формула изобретения

1.Иеталлошламоуловитель, содержащий расположенные в корпусе имплозий- 25 ную камеру со штоком и клапаном в ! нижнем торце камеры и приемную каме( ру с узлом перекрытия, размещенным в нижней части корпуса, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повыше- 30 ния надежйости работы металлошламоуловителя за счет гарантированного удержания в его полости улавливаемых частиц, он снабжен концентрично установленным на корпусе кожухом, приемная камера выполнена в виде двух расположенных последовательно и подпружиненных друг относительно друга втулок, верхняя из которых имеет палец, жестко связанный своими концами со 40 стенкой втулки, а шток под клапаном имеет для размещения пальца продольное отверстие, узел перекрытия выполнен в виде шара с осевым каналом, cîобщающим в исходном положении нолос- 46 ти приемной камеры и скважины, при этом шар с осевым каналом установлен в кожухе на оси с возможностью взаимодействия с торцовой поверхностью

I

39

6 приемной камеры и вращения при осевом перемещении верхней втулки приемной камеры, причем шток имплозийной камеры в верхней части имеет поршень, расположенный в корпусе с образованием в исходном положении подпоршневой полости.

2. Устройство по п.l, o т л и— ч а ю щ е е с я тем, что верхняя втулка приемной камеры имеет в нижней части торцовый выступ, а шар узла перекрытия имеет сегментную наружную проточку, при этом торцовый выступ расположен в исходном положении в концевом участке последней.

3. Устройство по пп.l и 2, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения промывки в процессе спуска и работы металлошламоуловителя, в его корпусе выполнено два ряда радиальных промывочных каналов, верхний из которых перекрыт в исходном положении поршнем, а нижний расположен в подпоршневой полости для сообщения в исходном положении надпоршневой полости со скважиной.

4. Устройство по пп.1-3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что диаметры осевого канала шара и нижней втулки приемной камеры равны между собой и выбираются в соответствии с зависимостью

d =dю-07070, где d - диаметр осевого канала нижБ ней втулки, мм;

d - диаметр осевого канала шара, мм;

D„ — диаметр шара, мм.

5. Устройство по пп.1-4, о т л ич а ю щ е е с я тем, что диаметр клапана имплозийной камеры выбирается в соответствии с зависимостью

d p = (1,05 — 1,1)d „ где d - диаметр клапана имплозийной

P камеры, мм;

d - диаметр штока имплозийной

П камеры, мм

3406339

12

1406339

Составитель И.Левкоева

Техред И. Ходанич

Корректор В,Бутяга

Редактор А.Далинич

Заказ 3173/32

Подписное

Тираж 531

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4