Калибратор-металлоуловитель Советский патент 1993 года по МПК E21B10/26 

Изобретение относится к буровой технике, в частности к опорно-центрирующим устройствам компоновки нижней части бурильной колонны. Известен инструмент для калибровки ствола буровых скважин, содержащий корпус с породоразрушающими элементами, манжету, направляющую трубу, центральный патрубок, промывочные отверстия и полукруглую диафрагму.

Целью изобретения является повышение работоспособности калибратора-метал- лоуловителяпутемснижения

виброактивности в широком диапазоне частот.

На фиг. 1 показан калибратор-металло- уловитель, общий вид на фиг.2 - продольный разрез на фиг 1: на фиг.З - сечение А-А на фиг 2. на фиг. 4.5- развертки цилиндрических поверхностей стаканов: на фиг, 6 - сечение Б-Б на фиг.2; на фиг. 7 - сечение В-В на фиг. 2; на фиг. 8 - сечение Г-f на фиг. 2; на фиг. 9 - вид Д на фиг.З.

Калибратор-металлоуловитель содержит корпус 1 с осевым каналом, стаканы 2 и 3, которые составляют втулку с калибрующими лопастями, переводник 4. основной 5 и дополнительный металлоулавливающие карманы, шпонку 7, регулировочное кольцо 8, дистанционные втулки 9, упругий -элемент 10.

Наружные цилиндрические поверхности металлоулавливающих (МУ) карманов 5 и 6 выполнены с эксцентриситетом Е (см. фиг.З и 8). Кроме того, карманы снабжены тангенциальными отверстиями 11, имеющими начало в плоскости эксцентриситета Е и

00

ю

00

00

XI

СА

обращенными в сторону, противоположную вращению долотэ. Перед каналами 11 (по направлению вращения) установлены отражатели 12.

Стаканы 5 и 6 снабжены продольными прорезями 13 (фиг, 7), и их торцевые поверхности выполнены наклонными, углом а, обеспечивая исполнение калибрующих лопастей различной длины (фиг. 4, 5 - развертки цилиндрических поверхностей стаканов

5и 6).

Калибратор - металлоуловитель включается в состав КНБК непосредственно над долотом и работает следующим образом,

В процессе проводки скважины калибрующие лопасти находятся в непосредственном контакте со стенками ствола и обеспечивают его калибрование. Поскольку каждая калибрующая лопасть стаканов 5 и

6отделена от соседних посредством продольных прорезей 13 (фиг. 7), то она представляет собой жестко закрепленную на корпусе 1 консоль. За счет осуществления поперечных колебаний разделенных калибрующих лопастей будет обеспечиваться передача вибрационного воздействия долота от корпуса 1 на стенку ствола скважины. Причем, выполнение торцевых поверхностей втулки наклонными, обеспечивающее возможность создания калибрующих лопастей различной длины, предусматривает наличие различных собственных частот колебаний каждого сектора втулки, содержащего калибрующую лопасть. Поскольку энергетический уровень (частота, амплитуда) колебаний КНБК изменяется в процессе бурения, то в любой момент времени какой- либо 1-ый сектор втулки, содержащий калибрующую лопасть и характеризующийся определенным значением собственной частотой колебаний, будет способствовать демпфированию данного энергетического уровня колебаний. Необходимо отметить, что для расширения диапазона пониженной виброактивности калибратора - металло- уловителя предусматривается выполнение торцевых поверхностей втулки наклонными с различным значением углов а и сь (фиг.2). Кроме того, для предотвращения положения частоты колебаний калибрующих лопастей одного стакана на другой, между контактными торцевыми поверхностями последних установлены упругие элементы 10, Варьируя значениями а и «2, а также шириной секторов с калибрующими лопастями можно добиться эффективного снижения виброактивности калмбратора-металлоуло- витепя в конкретных геолого-технических усповиях бурения.

Отражаясь от забоя, частицы шлама и металла поднимаются вдоль ствола скважи ны. Поскольку наружная цилиндрическая поверхность МУ кармана 5 выполнена с эксцентриситетом, то при вращении корпуса 1 в кольцевой полости на высоте МУ кармана 5, создается дополнительная турбулизация

восходящего потока. На выходе из кольцевого пространства, за МУ карманом 5, восходящий поток претерпевает торможение, обусловленное резким увеличением площади живого сечения, Вследствие этого твердые частицы металла под действием гравитационных сил оседают в приемной

полости МУ кармана. Причем, при вращении корпуса 1 по часовой стрелке в зоне Е возникает местное падение давления, обусловленное резким сужением кольцевого пространства между МУ карманом и стенкой скважины. Это разрежение передается в зону Ж, связанную с Е каналами 11. Поэтому возникает местная циркуляция промывочной жидкости из зоны Ж в зону Е через каналы 11. которая также способствует увеличению улавливающей способности МУ кармана. Для предотвращения зашламова- ния каналов 11, перед ними (по направлению вращения) установлен отбойник 12. Таким образом, применением изобретения при бурении нефтяных и газовых

скважин позволит значительно повысить

долговечность калибратора-металлоуловителя за счет снижения его виброактивности,

Формула изобретения

Калибратор-металлоуловитель, содержащий корпус с центральным каналом, установленную на корпусе втулку с калибрующими лопастями и расположенный под втулкой металлоулавливающий

карман, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности в работе калибратора путем снижения виброак™в- ности в широком диапазоне частот, он снабжен дополнительными втулкой с

калибрующими лопастями и металлоулавли- вающим карманом, размещенным над основной втулкой, и упругим кольцевым элементом, причем основная и дополнительная втулки выполнены в виде стаканов

со скошенными открытыми торцами и установлены донными частями одна к другой с возможностью взаимодействия с упругим элементом, а скошенными торцами параллельно друг другу, при этом обращенные к

втулкам торцевые поверхности металло- улавливающих карманов выполнены параллельными скошенным торцам втулок, а их оси расположены с эксцентриситетом относительно оси калибратора со стороны наименьших по длине образующих наружных

518284876

поверхностей карманов, выполненных с шенных торцов и расположенных между ка- продольными прорезями со стороны ско- либрующих лопастями

Использование: опорно-центрирующие устройства компоновки нижней части бурильной колонны Сущность: имеет дополнительную втулку и дополнительный метал- лоулавливающий карман. Втулки в виде стаканов имеют скошенные торцы, а донные части обращены друг к другу Скошенные торцы стаканов параллельны между собой Обращенные к втулкам торцевые поверхности металлоулавливающих карманов параллельны скошенным торцам. Оси втулок расположены с эксцентриситетом относительно оси калибратора со стороны наименьших по длине образующих наружных поверхностей карманов. Карманы имеют продольные прорези со стороны скошенных торцев. Прорези расположены между калибрующими полостями. При работе снижается виброактивность в широком диапазоне частот. 9 ил

Фиг. 2

Фи2. 6

Составитель ь.СулитановC&U2 У

Редактор С.КулаковаТехред М.МоргенталКорректор Н.Ревская