НАДДОЛОТНЫЙ СЕПАРАТОР Российский патент 1994 года по МПК E21B10/18 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано при бурении нефтяных скважин.

Известен буровой снаряд, включающий долото с гидромониторными насадками, полый центратор с ребрами и пазами, струйный насос, насадки которого направлены вверх под острым углом [1]. Недостатком устройства является ненадежность работы резиновой манжеты, обеспечивающей работу снаряда.

Известен переводник-сепаратор твердой фазы бурового раствора, включающий корпус с внутренней полостью, расположенный в полости корпуса полый ствол с радиальными отверстиями, расположенную между стволом и корпусом кольцевую камеру и размещенный на верхней части ствола в кольцевой камере вращатель потока бурового раствора [2]. Недостатком сепаратора является сложность изготовления, а в случае забивания пульпой штуцерных каналов все устройство выходит из строя и не подлежит ремонту.

Целью изобретения является повышение надежности работы.

Для этого наддолотный сепаратор, содержащий корпус с внутренней полостью, расположенный в полости корпуса полый ствол с радиальными отверстиями, расположенную между стволом и корпусом кольцевую камеру и размещенный на верхней части ствола в кольцевой камере вращатель потока бурового раствора, снабжен насадкой, установленной в выполненном в корпусе сквозном отверстии, направленным вниз, вращатель выполнен в виде закрепленного в корпусе статора с турбинными лопатками и расположенного внутри статора, ротора с турбинными лопатками, закрепленного на стволе посредством подшипников, а камера выполнена конусной, сужающейся книзу. Кроме того, сепаратор снабжен втулкой, установленной на стволе против его радиальных отверстий с возможностью продольного перемещения, а ротор выполнен с дополнительными турбинными лопатками, расположенными на нижнем торце ротора с возможностью демонтажа.

На фиг. 1 изображен наддолотный сепаратор для бурения скважин, общий вид; на фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1.

Наддолотный сепаратор состоит из корпуса 1 с кольцевой конусной проточкой внутри. В корпусе на резьбе установлен полый ствол 2, наружная поверхность которого вместе с кольцевой конусной проточкой корпуса образует кольцевую камеру 3, служащую для сепарации бурового раствора. Полый ствол 2 имеет радиальные отверстия 4, обеспечивающие поступление жидкой фазы бурового раствора к насадкам долота. В верхней части полого ствола на подшипниках установлена ось 5, на которой расположен ротор 6 с турбинными лопатками вращателя потока бурового раствора, а его статор 7 с турбинными лопатками установлен в специальной проточке корпуса 1. На нижнем торце ротора 6 имеются сменные турбинные лопатки 8 для создания дополнительного завихрения потока жидкости в камере 3. Утолщенная часть ствола 2 имеет резьбу для присоединения сменной втулки 9 против отверстий 4 с возможностью продольного перемещения. Лопатки 8 и сменные втулки 9 устанавливаются в устройстве в зависимости от концентрации твердой фазы бурового раствора (более 15%). Длина втулки 9 может изменяться также в зависимости от плотности бурового раствора и содержания в нем наполнителя, в том числе барита. Чем больше концентрация наполнителя и барита, тем длиннее втулка. В нижнюю часть камеры 3 выходит узел кольматации, расположенный в корпусе 1 под углом к его оси. Он состоит из направленного вниз отверстия 10 и сменной твердосплавной насадки 11. Верхняя и нижняя части корпуса имеют присоединительные резьбы. Верхняя для соединения с переводником 12, фиксирующим положение статора турбины в корпусе, а также соединяющая устройство с бурильной колонной; нижняя резьба служит для соединения устройства с долотом.

Устройство работает следующим образом. Оно устанавливается в компоновке бурильной колонны над долотом, спускается на требуемую глубину и начинается процесс бурения. При подаче промывочной жидкости к долоту она, пройдя через бурильные трубы, попадает на лопатки статора турбины 7, где изменяет направление потока и подается на лопатки ротора турбины 6, приводя во вращение ось и закручивая поток вокруг ствола 2. При вращении раствора в камере 3 в результате возникновения центробежного и гравитационного полей происходит разделение потока бурового раствора на две фазы. Твердая фаза отбрасывается к периферии и вдоль конусной поверхности корпуса под действием силы тяжести спускается вниз камеры 3, через отверстие 10 и насадку 11 подается к стенке скважины, обеспечивая дополнительную кольматацию. Более легкая (жидкая) фаза раствора поднимается по стволу 2 и через его отверстия 4 подается через насадки долота к забою.

Использование: область нефтегазовой промышленности, а также бурение нефтяных скважин. Сущность: в наддолотном сепараторе имеется насадка 11, установленная в сквозном отверстии 10 корпуса 1. Вращатель выполнен в виде закрепленного в корпусе 1 статора 7 и ротора 6. Статор 7 и ротор 6 имеют турбинные лопатки. Ротор 6 установлен на подшипниках. Камера 3 выполнена конусной, сужающейся книзу. Имеется втулка 9, установленная напротив радиальных отверстий 4 с возможностью продольного перемещения. Ротор 6 может иметь дополнительные турбинные лопатки 8, которые могут быть демонтированы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. НАДДОЛОТНЫЙ СЕПАРАТОР, содержащий корпус с внутренней полостью, расположенный в полости корпуса полый ствол с радиальными отверстиями, расположенную между стволом и корпусом кольцевую камеру и размещенный на верхней части ствола в кольцевой камере вращатель потока бурового раствора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе, он снабжен насадкой, установленной в выполненном в корпусе сквозном отверстии, направленным вниз, вращатель выполнен в виде закрепленного в корпусе статора с турбинными лопатками и расположенного внутри статора ротора с турбинными лопатками, закрепленного на стволе посредством подшипников, а камера выполнена конусной, сужающейся книзу. 2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен втулкой, установленной на стволе против его радиальных отверстий с возможностью продольного перемещения, а ротор выполнен с дополнительными турбинными лопатками, расположенными на нижнем торце ротора с возможностью демонтажа.