ЗАБОЙНЫЙ СЕПАРАТОР Российский патент 1995 года по МПК E21B21/00 

Изобретение относится к устройствам для забойной очистки бурового раствора от шлама, а конкретно - к забойным сепараторам.

Известен забойный сепаратор, состоящий из корпуса, конического сепаратора с боковыми окнами и наклонными лопатками и выходного патрубка с входными отверстиями.

Недостаток известного забойного сепаратора заключается в низкой эффективности его работы, что определяется небольшой скоростью закручивания потока промывочной жидкости.

Известен забойный сепаратор, включающий корпус с боковыми окнами, размещенные в корпусе пробка со спиральным наружным каналом, конический сепаратор и патрубок с шайбой, верхний и нижний переходники.

Недостаток сепаратора - низкая надежность.

Это обусловливается тем, что для его эффективной работы площадь кольцевого зазора между нижним концом конического сепаратора и патрубком должна быть минимальной. Эта площадь определяет соответствующую величину кольцевого зазора в 2-3 мм для сепаратора с наружным диаметром 190 мм, что значительно меньше самых крупных частиц твердой фазы в растворе. При эффективной величине кольцевого зазора быстро происходит отказ работы из-за его зашламования. Увеличение кольцевого зазора, например, до 4 мм с целью прохода частиц твердой фазы приводит к резкому снижению КПД сепаратора. Низкая надежность работы обусловлена тем, что отсепарированные из бурового раствора твердые частицы выходят через указанный выше зазор конического сепаратора кольцевым потоком, который распределяется в дальнейшем в два боковых окна корпуса для выхода в затрубное пространство скважины. В пространстве корпуса между его боковыми окнами накапливаются твердые частицы породы и мешают выходу очередной порции твердой фазы через конический сепаратор. Выходу твердой фазы наружу способствует пологий переход от наружной поверхности патрубка к затрубному пространству, что также затрудняет выход наружу твердой фазы.

Цель изобретения - повышение надежности работы.

Указанная цель изобретения достигается за счет того, что забойный сепаратор, включающий корпус с боковыми каналами и переходниками в верхней и нижней его частях, размещенные в корпусе последовательно сверху вниз пробку со спиральными каналами для сообщения пространства под пробкой с конусной камерой, выполненной с осевым отверстием в нижней части, патрубок с осевым каналом, закрепленный в шайбе, установленной на нижнем переходнике, и пропущенный с зазором через осевое отверстие конусной камеры, снабжен конусной перегородкой с осевым отверстием и прорезями. Угол при вершине в осевом сечении конуса конусной камеры меньше угла при вершине в осевом сечении конуса перегородки. Боковые каналы корпуса выполнены наклонными, прорези ориентированы в направлении боковых каналов корпус. Верхний торец шайбы выполнен коническим. Угол наклона конусной поверхности шайбы совпадает с углом наклона боковых каналов корпуса, а сама поверхность сопряжена с нижней поверхностью боковых каналов корпуса. Имеется конусная перегородка с осевым отверстием и прорезями. Угол при вершине в осевом сечении конуса конусной камеры меньше угла при вершине в осевом сечении конуса конусной перегородки. Боковые каналы выполнены наклонными. Прорези ориентированы в направлении боковых каналов корпуса. Верхний торец шайбы выполнен коническим. Угол наклона конусной поверхности шайбы совпадает с углом наклона боковых каналов корпуса, а сама поверхность сопряжена с нижней поверхностью боковых каналов корпуса. Твердые частицы шлама не накапливаются в коническом сепараторе, а свободно проходят через прорези днища, по пологой поверхности верхнего торца шайбы и далее через боковые окна корпуса в кольцевое затрубное пространство.

Не известны забойные сепараторы, имеющие предлагаемую совокупность существенных признаков, обеспечивающих надежную работу сепаратора, что свидетельствует о соответствии предложенного забойного сепаратора критерию изобретения "существенные отличия".

На фиг. 1 показан забойный сепаратор, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Забойный сепаратор состоит из корпуса 1 с наклонными боковыми окнами 2. Верхняя часть корпуса соединена с верхним переходником 3, нижняя часть - с нижним переходником 4. Ниже переходника 3 в корпусе 1 установлена пробка 5 со спиральным наружным каналом 6. Для защиты корпуса 1 от размыва в корпусе установлена гильза 7. Ниже пробки 5 в корпусе 1 установлен конический сепаратор 8 с днищем 9, которое может быть выполнено коническим. В днище 9 имеется центральное отверстие и прорези 10. Прорези ориентированы в направлении окон 2. Над переходником 4 в корпусе 1 установлен патрубок 11 с шайбой 12. Верхний конец патрубка 11 размещен в центральном отверстии конического днища с минимальным зазором 0,2-0,5 мм. Верхний торец 13 шайбы 12 выполнен конической формы.

Забойный сепаратор работает следующим образом. Забойный сепаратор устанавливают в бурильной колонне, например, над долотом (не показано). При бурении поток промывочной жидкости из буровой колонны через переходник 3 поступает в спиральную канавку 6 пробки 5 и закручивается. Закрученный поток далее поступает в сепаратор 8, где вследствие воздействия центробежных сил происходит разделение (сепарирование) жидкости. Твердые частицы из раствора отбрасываются к внутренним стенкам конического сепаратора 8 и опускаются вниз к днищу 9 и через прорези 10 выходят в пространство над шайбой 12 и далее через окна 2 поступают в затрубное пространство. Размеры прорези 10 имеют сечение 5 × 5 мм и обеспечивают эффективный режим сепарации промывочной жидкости и свободно пропускают самые крупные частицы твердой фазы. Ориентация пазов 10 в направлении боковых окон 2, а также пологая поверхность верхнего торца 13 шайбы 12 и окон 2 способствует свободному удалению твердой фазы в кольцевое затрубное пространство. Остальная часть потока жидкости очищенная от твердой фазы через патрубок 11 и переходник 4, поступает в полость долота и далее на забой.

Техническим преимуществом сепаратора является свободное перемещение частиц твердой фазы из конического сепаратора в затрубное пространство. Сепаратор наде-жен в работе, исключается засорение его полости твердыми частицами.

Использование: для забойной очистки бурового раствора от шлама. Сущность изобретения: в корпусе с боковыми каналами размещены последовательно сверху вниз пробка со спиральными каналами, конусная камера с конусной перегородкой и патрубок с шайбой. Верхний торец шайбы выполнен в виде конуса и совмещен с нижней поверхностью боковых каналов. Угол наклона боковых каналов корпуса совпадает с углом наклона конусной поверхности шайбы. Конусная перегородка выполнена с центральным осевым отверстием и прорезями. 2 ил.

ЗАБОЙНЫЙ СЕПАРАТОР, включающий корпус с боковыми каналами и переходниками в верхней и нижней его частях, размещенные в корпусе последовательно сверху вниз пробку со спиральными каналами для сообщения пространства над пробкой с конусной камерой, выполненной с осевым отверстием в нижней части, патрубок с осевым каналом, закрепленный в шайбе, установленной на нижнем переходнике, и пропущенный с зазором через осевое отверстие конусной камеры, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, он снабжен конусной перегородкой с осевым отверстием и прорезями, угол при вершине в осевом сечении конуса конусной камеры меньше угла при вершине в осевом сечении конуса конусной перегородки, боковые каналы корпуса выполнены наклонными, прорези ориентированы в направлении боковых каналов корпуса, верхний торец шайбы выполнен коническим, при этом угол наклона конусной поверхности шайбы совпадает с углом наклона боковых каналов корпуса, а сама поверхность сопряжена с нижней поверхностью боковых каналов корпуса.