Забойный сепаратор Советский патент 1976 года по МПК E21B39/00 

1

Изобретение относится к области буровой техники, а именно к конструкциям забойных сепараторов, предназначенных для разделения аэрированной жидкости на газообразную и жидкую фазы.

Известен забойный сепаратор, включающий корпус с каналами для отвода жидкой фазы очистного агента в затрубное пространство и подачи газовой фазы « лородоразрушающему инструменту 1.

Недостатком этого сепаратора является малая эффективность его работы при использовании аэрированной жидкости.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому результату при его использовании является забойный сепаратор, включающий корпус с .каналами для отвода жидкой фазы очистного агента в затрубное пространство и подачи газовой фазы к породоразрушающему инструменту и расположенную внутри «орпуса крыльчатку.

Однако в таком сепараторе отсутствует предохранительное устройство, автоматически исключающее работу долота на забое без циркуляции через него рабочего агента.

Целью изобретения является предотвращение работы породоразрушающего инструмента без циркуляции через него очистного агента.

Это достигается тем, что в предлагаемом

устройстве внутри корпуса ниже крыльчатки устаповлен подпружиненный порщень со сквозным продольным каналом переменного сечения.

На фиг. 1 изображен предлагаемый забойный сепаратор, общий вид; на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 -сечение по Б-Б на фиг. 1.

Забойный сепаратор включает корпус 1, соединенный с лереводником 2, и трехлопастную крыльчатку 3, жестко соединенную с корпусом и служащую для передачи вращения от него потоку смеси. Лопасти крыльчатки 3 соединены между собой кольцами 4 и обтекателем 5.

В нижней части корпус 1 соединен с ниппелем 6 сепаратора, внутри которого находится узел автоматического предохранительного устройства. В стенках ниппеля 6 имеются каналы 7 для вывода жидкой фазы в затрубное пространство. В нижней части ниппеля 6 расположены съемные кожух 8 для вывода жидкой фазы в затрубное пространство на минимальном расстоянии от долота и муфта-отрал.атель 9 для придания жидкой фазе направления движения вверх и создания эжекционного эффекта, распространяющегося на забой скважины. Съемная муфта-отражатель 9 с внутренней проточкой снаружи армирована твердосплавными вставками и может перемещаться в осевом направлении для установки ее в нужном лоложении по отеюшению к кожуху 8. Узел автоматического предохранительного устройства состоит из подпружиненного поршня 10 с центральным каналом 11 и сменпой насадкой 12 для пропуска газовой фазы к долоту и создания перепада давления на поршне 10, расположенном внутри ниппеля 6, и пружины 13. Предлагаемое устройство работает следующим образом. В забойный сепаратор, установленный в нижней части бурильного инструмента над долотом 14 и передающий последнему вращение от бурильной колонны 15 (или от вала забойного двигателя при бурении с забойными двигателями), поступает аэрированная жидкость. Поток аэрированной жидкости, проходя внутри вращающегося .корпуса 1 сепаратора и вращаясь в нем вместе с крыльчаткой 3 с одинаковой с ней угловой скоростью, под действием центробежных сил разделяется на жидкую и газовую фазы. Жидкая фаза, как более тяжелая, отбрасывается к периферии и движется вниз у стенок корпуса 1, а газовая фаза .проходит через центральную часть сепаратора. В нижней части сепаратора газовая фаза проходит по центральным каналам 11 поршня 10 предохранительного устройства и ниппеля 6 сепаратора и дальше, через долото 14, поступает на забой юкважины. Жидкая фаза из кольцевой камеры 16, образованной верхней частью поршня 10 и ниппелем 6, по каналам 7 через кожух 8 поступает в муфту-отражатель 9, где меняет направление движения па противоположное и выходит над долотом 14 в затрубное пространство, минуя забой скважины. Для обеспечения течения газовой и жидкой фаз только по соответствующим им каналам перепады давления в них должны быть равны между собой, что достигается установкой насадки 12 с расчетным диаметром отверстия. Газовая фаза, выходя пз долота 14 и очищая забой скважины от выбуренной породы, устремляется вместе с ней в область выхода в затрубное пространство жидкой фазы и, соединяясь с ней снова, образует азрированпую жидкость, которая выносит выбуренную породу па поверхность. Съемная муфта-отражатель 9 по отношению к кожуху 8 устанавливается такил образом, чтобы обеспечить при истечении жидкой фазы в затрубное пространство получения эжекционного эффекта, способстйующего лучщей очист1ке забоя скважипы от шлама. При нормальном режиме работы забойного сепаратора жидкая фаза очистного агента направляется в затрубное пространство, а газовая фаза - на забой. При движении газовой фазы по центральному каналу 11 и через насадку 12 возникает перепад давления на поршне 10, необходимая величина которого создается путем установки сменной насадки 12 соответствующего диаметра. В результате этого усилие, воздействующее снизу на нижнюю поверхность поршня 10, меньще, чем на верхнюю. Под действием этой разности усилий порщень 10, сжав пружину 13, передвигается в крайнее нижнее положение, при котором кольцевая камера 16 через каналы 7 сообщается с затрубным пространством. В случае зашламования промывочных отвертий в долоте или образования на нем сальника движение газовой фазы через долото и, тем самым, через центральные каналы И поршня 10 и ниппеля 6 -прекращается. При этом клапан автоматически закрывается, так как исчезает перепад давления, вызванный движением газовой фазы по каналу 11 и пасадке 12, а поршень 10 под действием сжатой пружины 13 передвигается в крайнее верхнее положение, разобщая при этом кольцевую камеру 16 с каналами 7 ниппеля 6. Поступление циркуляционного агента в затрубное пространство, минуя долото и забой скважины, при этом исключается. Применение предлагаемого забойного сепаратора позволяет повысить эффективность работы породоразрушающего инструмента при бурении с использованием аэрированных жидкостей за счет исключения его работы без циркуляции через «его очистного агента. Формула изобретения Забойный сепаратор, включающий корпус с каналами для отвода жидкой фазы очистного агента в затрубное пространство и подачи газовой фазы к породоразрушающему инструменту и расположенную внутри корпуса крыльчатку, отличающийся тем, что, с целью предотвращения работы породоразрешающего инструмента без циркуляции через пего очистного агента, внутри корпуса ниже крыльчатки установлен подпружиненный поршень со сквозным продольным каналом переменного сечения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе. 1. Авт. св. № 289185, кл. Е 21В 3/12, 18.11.69.

Фиг.1