ФИЛЬТР С ПЕРЕПУСКНЫМ УЗЛОМ Российский патент 1994 года по МПК E21B21/00 

Изобретение относится к технике бурения скважин, в частности к средствам очистки промывочной жидкости, например, при бурении забойными двигателями.

Известны фильтры для очистки промывочной жидкости от посторонних примесей (шлам, окалина, металлическая стружка, резиновые частицы ), устанавливаемые в компоновке бурильной колонны (1).

Указанные фильтры имеют общий недостаток - возможность прекращения циркуляции промывочной жидкости при заполнении полостей шламом. Это ведет к преждевременному прекращению процесса бурения, то есть к недоработке долота.

Известно устройство для фильтрации промывочной жидкости (2), которое более совершенно по сравнению с приведенными выше аналогами и может быть принято за прототип предлагаемого решения.

В прототипе шлам разделяется по размерам, вибрация бурильной колонны используется в очистке фильтрующих отверстий и для более компактной укладки шлама в сборных полостях. Однако, в прототипе осталась возможность преждевременного прекращения циркуляции промывочной жидкости от заполнения шламом, что приведет к недоработке долота.

Целью изобретения является исключение преждевременного прекращения процесса бурения от заполнения фильтра шламом.

Указанная цель достигается тем, что в фильтpе с перепускным устройством, содержащим корпус, фильтрующую трубу и кольцо, фильтрующая труба и направляющая труба перепускного устройства соединены телескопически и зафиксированы срезным штифтом. Фильтрующая и направляющая трубы имеют перепускные отверстия, а их количество отличается на одно. На свободном конце фильтрующей трубы установлен контакт для передачи вибрации с корпуса на фильтрующую трубу.

Наличие телескопического соединения фильтрующей и направляющей трубы позволяет совместить перепускные отверстия после срезания штифта от заполнения шламоприемных полостей.

Различное количество перепускных отверстий в фильтрующей и направляющей трубах обеспечивает гарантированное проходное сечение для промывочной жидкости независимо от взаимного расположения труб после сдвижения телескопического соединения.

Контакт для передачи вибрации с корпуса на фильтрующую трубу позволяет очищать фильтрующие отверстия от задержанного шлама, что дает возможность компактнее укладывать шлам в сборных полостях. Последнее увеличивает время очистки промывочной жидкости от шлама, в результате чего улучшаются условия работы забойного двигателя и долота.

Приведенное выше подтверждает полезность предлагаемого фильтра.

Сравнение предлагаемого решения с аналогами, прототипом и другими известными решениями, проведенное в ходе патентно-информационных исследований, не позволило выявить в них признаки, отличающие предлагаемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии его критериям "новизна" и "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен фильтр с перепускным устройством, в разрезе, по двум схемам; на фиг. 1, а - схема устройства отделения шлама при прохождении промывочной жидкости через фильтрующую трубу, а затем в полость между корпусом и фильтрующей трубой; на фиг. 1, б - схема устройства отделения шлама при прохождении промывочной жидкости из полости между корпусом и фильтрующей трубой в фильтрующую трубу; на фиг. 2 представлен процесс прохождения промывочной жидкости после заполнения фильтра шламом и срезания стопорного штифта, соответственно по схеме "а" и "б".

Фильтр с перепускным устройством состоит из корпуса 1, фильтрующей трубы 2, направляющей трубы 3 и кольца 4. В фильтрующей трубе 2 выполнены перепускные отверстия 5, а в направляющей трубе 3 - отверстия 6. Для отделения шлама в фильтрующей трубе 2 сделаны отверстия 7, которые могут быть круглой или щелеобразной формы. В фильтрующей трубе (фиг. 1, 2, а) и направляющей трубе (фиг. 1, 2, б) установлены заглушки 8. Срезной штифт 9 фиксирует телескопическое соединение фильтрующей трубы 2 и направляющей трубы 3. На свободном конце фильтрующей трубы 2 установлен контакт 10. Кольцо 4 установлено в резьбовом соединении 11 корпуса 1. Верхнее и нижнее резьбовые соединения корпуса 1 для установки фильтра в компоновку инструмента не показаны. Имеется рым 12 для установки и снятия труб 2, 3.

Работает фильтр с перепускным устройством следующим образом.

Фильтр устанавливают в компоновку инструмента над забойным двигателем, но можно ставить и в другие соединения, например, под квадрат. При бурении шлам 13 поступает в фильтрующую трубу 2 (фиг. 2, а) или в полость между корпусом 1 и фильтрующей трубой 2 (фиг. 2, б). Контакт 10 передает вибрацию с бурильной колонны через корпус 1 на фильтрующую трубу 2, в результате чего шлам 13 от фильтрующих отверстий 7 легко отделяется и компактно размещается в сборных полостях. Последнее увеличивает время очистки промывочной жидкости, что благоприятно влияет на работу забойного двигателя и долота.

При заполнении фильтра шламом 13 (фиг. 2, а, б) давление в трубах возрастает и срезается штифт 9. Фильтрующая труба 2 опускается в направляющей трубе 3 (фиг. 2, а) или направляющая труба 3 опускается в фильтрующей трубе 2 (фиг. 2, б). Перепускные отверстия 5 и 6 совмещаются, промывочная жидкость свободно проходит к забойному двигателю и долоту. Процесс бурения ведется без преждевременной остановки.

Выполнение перепускных отверстий 5 и 6 в разном количестве в фильтрующей трубе 2 и направляющей трубе 3 обеспечивает нормальный проход жидкости при любом взаимном радиальном расположении этих труб.

В предлагаемом фильтре с перепускным устройством по сравнению с прототипом имеется следующее преимущество. Возможность перепуска промывочной жидкости после заполнения фильтра шламом позволяет довести каждый рейс до конца, то есть сработать долото полностью. При этом конец рейса будет без очистки жидкости.

Различное количество перепускных отверстий в фильтрующей и направляющей трубах гарантирует прохождение жидкости при любом взаимном размещении труб после среза штифта и сдвижения телескопического соединения.

Передача вибрации колонны бурильных труб на свободный (не закрепленный) конец фильтрующей трубы обеспечивает очистку фильтрующих отверстий от задержанного шлама и его компактную укладку в сборных полостях. В результате этого возможное время очистки увеличивается, то есть условия работы двигателя и долота улучшаются.

В результате применения фильтра с перепускным устройством исчезают неполные рейсы и возрастает проходка на долото. Гарантия от неполных рейсов позволяет буровикам вести бурение только с установкой в компоновку инструмента фильтра, что исключит зашламование забойных двигателей и увеличит их межремонтный период.

Использование: очистка промывочной жидкости при бурении гидравлическими забойными двигателями. Сущность изобретения: в корпусе 1 фильтра установлены фильтрующая 2 и направляющая 3 трубы. Срезной штифт 9 фиксирует телескопическое соединение фильтрующей 2 и направляющей 3 труб. На свободном конце фильтрующей трубы 2 установлен упор 10 для передачи вибрации бурильной колонны на фильтрующую трубу 2 и очистки фильтрующих отверстий 7 от шлама. Количество впускных отверстий в фильтрующей 2 и направляющей 3 трубах разное. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. ФИЛЬТР С ПЕРЕПУСКНЫМ УЗЛОМ, 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, отличающийся тем, что, с целью исключения преждевременного прекращения процесса бурения от заполнения фильтра шламом, он 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. 2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что количество впускных отверстий в фильтрующей и направляющей трубах разное и отличается на единицу. 3.Фильтр по п.1, отличающийся тем, что он снабжен упором, установленным на свободном конце фильтрующей трубы с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса для передачи вибрации от последнего на фильтрующую трубу.