Металлошламоуловитель Советский патент 1988 года по МПК E21B31/03 

к

26 32

Q

%9

(Л

с

О)

со со со

узлом перекрытия. Последний вьтолнён в виде шара 14 с осевым каналом 15 и сегментной наружной проточкой 1б„ 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 отверстийо Диаметры канала 15 и В 11 равны и выбираются в соответствии со специальной зависимостью. Диаметр клапана 6 выбирается также из специальной зависимости. При повьш1ении 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.

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

1

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

Цель изобретения - повьшхение надежности работы металлошламоуловите- ля за счет гарантированного удержани в его полости улавливаемых частиц.

На фиг.1 изображен металлоулови- тель в исходном положении перед спуском в скважину, общий вид; на сЬиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - сечение Б-Б на фиг„1; на фиг.4,5 -устройство в рабочем положении,

Металлошламоуловитель включает 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- це перекрьшающим осевой канал шайбы 7 имплозийной камеры 4, причем диаме клапана 6 выбирается в соответствии с зависимостью

, dp (1,05- 1,1 )dn,

где d p. - диаметр клапана имплозийной

камеры, мм;

dp- диаметр штока имплозийной камеры, мм.

В нижней части корпуса 1 располо- ркена приемная камера 8, вьшолненная в виде 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

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 1,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, расположенньй в исходном положении в концевом участке сегментной наружной проточки 16 шара 14.

Диаметры осевого канала 15 шара 14 и нижней втулки 11 равны между собой и выбираются в соответствии с зависимостью

dg du,iO,707 Ощ,

где dg - диаметр осевого канала нижней втулки, мм; , - диаметр осевого канала шара,

мм; Оц, - 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 подпорщневой 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 надпорщневой полости 25 со скважиной.

Устройство работает следующим образом.

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

При необходимости во время спуска включают циркуляцию бурового раствора, которьш через колонну бурильных труб 26, каналы 27 и 28, подпоршне- вую 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. Та- КИМ образом, устройство гарантировано достигает забоя скважины. Связь уплотняемых осевых отверстий шайбы 7 и переходника 31, в осевом отверстии которого расположен шток 5, соотно- шением d р (1,05 - l.Od 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. Дпя 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 воз- растания на него осевого усилия последний, смещаясь вниз, срезает срезной элемент 21 и, перемещаясь со штоком 5 и клапайом 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 МПа, а давление в скважине на забое равно гидростатическому и может достигать на глубинах 3 - 5 км величины 40 - 60 МПа, 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 при- водного механизма, которые размещены над имплозийной камерой 4,и устранению значительных гидравлических сопротивлений на Д1ути движения бурового

раствора из камеры 8 в имплозийную камеру 4 скорость потока будет достаточно высокой, чтобы увлеч и переместить в приемную камеру 8 крупные предметы и детали, например шарошки буровых долот, которые вследствие выполнения заходной 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 продольном 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 1I, 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 отверсти втулки 11, которая при своем осевом перемещении будет оставаться прижато к сфере шара 14.

После поворота шара 14 на 90 вс попавшие в приемную камеру 8 предметы не смогут выпасть из нее при подъме устройства на поверхность, благодаря соотношению размеров d j ciui 0 707Dt,t при котором сфера без ззоров по линии контакта втулки i1 и шара 14 перекрывают отверстие втулки I 1 .

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 шлам и предметы благодаря их инер1 онности движения не смогут выпасть из нее 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 поверх ности повышением давления в нагнета тельной магистрали, затем давление

упадет, так как в момент временной задержки поршень 20 движется свободно, а палец 12 скользит по продольному отверстию 13, после чего вновь будет 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 отверстия 23, кольцевой зазор 29 и отверстия 30 будет поступать в скважину. Скачки давления и восстановление циркуляции бурового раствора будут свидетельствовать о срабатывании jустройства .на забое скважины, после чего производят его подъем на поверхность, где отделяют от колонны труб 26 и разбирают для освобождения от уловленного шлама.

о р м у л а

из.обретения

приемной камеры равны между собой и выбираются в соответствии с зависимостью

,707 DI, ,

диаметр осевого канала нижней втулки, мм; диаметр осевого канала шагде

В

в du,DU, - диаметр шара, мм,

лок, верхняя из которых имеет палец, жестко связанный своими концами со стенкой втулки, а шток под клапаном имеет для размещения пальца продольное отверсти.е, узел перекрытия выполнен в виде шара с осевым каналом, сообщающим в исходном положении полос- ти приемной камеры и скважины, при этом шар с осевым каналом установлен в кожухе на оси с возможностью взаимодействия с торцовой поверхностью

1

приемной камеры и вращения при осевом перемещении верхней втулки приемной камеры, причем шток имплозийной камеры в верхней части имеет поршень, расположенньй в корпусе с образованием в исходном положении подпоршне- вой полости. ,

втулка приемной камеры имеет в нижней части торцовый выступ, а узла перекрытия имеет сегментную наружную проточку, при этом торцовьй выступ расположен в исходном положении в концевом участке последней.

осевого канала шара и нижней втулки ра, мм;

приемной камеры равны между собой и выбираются в соответствии с зависимостью

,707 DI, ,

диаметр осевого канала нижней втулки, мм; диаметр осевого канала шагде

В

в du,осевого канала шара и нижней втулки ра, мм;

DU, - диаметр шара, мм,

5о Устройство по ПП.1-4, о т л и- чающееся тем, что диаметр клапана имплозийной камеры выбирается в соответствии с зависимостью

dp (1,05 - l,l)dn где dp- диаметр клапана имплозийной

камеры, мм;

d f, - диаметр штока имплозийной камеры, мм

Фие.2

б-А

фие. 3

-/2

29

т

Фа.

30

И2. S