RU98466U1

RU98466U1 - Sludge trap

Info

Publication number: RU98466U1
Application number: RU2010115894/03U
Authority: RU
Inventors: Сергей Михайлович Селиванов; Владимир Григорьевич Воробьёв; Юрий Васильевич Захаров; Талгат Назметдинович Бикчурин; Александр Сергеевич Шистеров
Original assignee: Открытое акционерное общество "Пермнефтемашремонт"
Priority date: 2010-04-21
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2010-10-20

Abstract

1. Шламоуловитель, включающий корпус с переводниками по концам для присоединения к элементам бурильной колонны, установленную соосно внутри корпуса во втулке нижнего переводника разделительную трубу с обтекателем и направляющим аппаратом с направляющими элементами на верхней части разделительной трубы, снабженной прорезями, и шламосборную камеру, образованную внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью разделительной трубы, отличающийся тем, что обтекатель выполнен цельным, прорези в разделительной трубе выполнены в виде щелей или рядов отверстий, направленных навстречу наклону направляющих элементов направляющего аппарата, а суммарная площадь прорезей разделительной трубы больше площади поперечного сечения шламосборной камеры. ! 2. Шламоуловитель по п.1, отличающийся тем, что направляющие элементы направляющего аппарата выполнены в виде наклонных лопаток или наклонных отверстий. ! 3. Шламоуловитель по п.1, отличающийся тем, что обтекатель выполнен конусным. 1. Sludge trap, comprising a casing with adapters at the ends for attachment to drill string elements, a separation pipe with a cowl and a guide apparatus with guide elements on the upper part of the separation pipe equipped with slots, and a sludge collection chamber formed internally coaxially inside the housing in the sleeve of the lower sub the surface of the housing and the outer surface of the separation pipe, characterized in that the fairing is made integral, the slots in the separation pipe are made in e slits or rows of holes directed toward the slope of the guide elements of the guide apparatus, and the total area of the slits separating the pipe cross-sectional area greater shlamosbornoy chamber. ! 2. Sludge trap according to claim 1, characterized in that the guide elements of the guide apparatus are made in the form of inclined blades or inclined holes. ! 3. Sludge trap according to claim 1, characterized in that the fairing is made conical.

Description

Полезная модель относится к бурению, в частности, к устройствам для улавливания шлама из промывочной жидкости, и может быть использовано при бурении нефтяных и газовых скважин винтовыми забойными двигателями для предотвращения попадения в них шлама.The utility model relates to drilling, in particular, to devices for collecting sludge from flushing fluid, and can be used when drilling oil and gas wells with downhole motors to prevent sludge from entering them.

В качестве прототипа принято описание изобретения «Шламоуловитель» по а.с. №1665018, МПК Е21В 21/00, опубл. 23.07.91 г.As a prototype, a description of the invention "Sludge trap" by A. with. No. 1665018, IPC Е21В 21/00, publ. 07/23/91

Шламоуловитель содержит корпус с переводниками на концах для присоединения к элементам буровой колонны. В корпусе установлена соосно внутри на непроточной траверсе разделительная труба с обтекателем в верхней части и проходными отверстиями в теле трубы и обтекателе, выполненными в виде рядов щелей. Имеется шламосборная камера, образованная внутренней и наружной поверхностями корпуса и разделительной трубы соответственно и непроточной траверсой.Sludge trap contains a housing with sub on the ends for connection to the elements of the drill string. A separation pipe with a cowl in the upper part and through holes in the body of the pipe and cowl, made in the form of rows of slots, is installed coaxially inside the casing in the casing. There is a sludge collection chamber formed by the inner and outer surfaces of the housing and the separation pipe, respectively, and a non-flowing traverse.

В корпусе на уровне обтекателя установлена прочная траверса, выполненная в виде турбинки. На наружной поверхности разделительной трубы над рядами щелей закреплены кольцевые обтекатели. Ряд щелей на обтекателе может быть выполнен в форме спирали Архимеда со смещением каждого последующего ее витка в направлении от центра к периферии и сверху вниз, при этом спираль Архимеда обтекателя может быть выполнена из полосы.In the body at the level of the fairing, a strong cross-beam is installed, made in the form of a turbine. On the outer surface of the separation pipe above the rows of slits, annular fairings are fixed. A number of slots on the fairing can be made in the form of an Archimedes spiral with a displacement of each subsequent coil in the direction from the center to the periphery and from top to bottom, while the spiral of the Archimedes fairing can be made of a strip.

Признаки, являющиеся общими для прототипа и заявленного устройства, состоят в наличии у полезной модели корпуса с переводниками по концам для присоединения к элементам буровой колонны, в наличие установленной соосно внутри корпуса во втулке нижнего проводника разделительной трубы с обтекателем и направляющим аппаратом с направляющими элементами в верхней части корпуса, в наличии прорезей в теле разделительной трубы, в наличии шламосборной камеры, образованной внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью разделительной трубы.Signs that are common to the prototype and the claimed device consist in the presence of a utility model housing with adapters at the ends for connection to the elements of the drill string, the presence of a dividing pipe with a cowl installed coaxially inside the housing in the sleeve of the lower conductor and a guide vane with guide elements in the upper parts of the housing, in the presence of slots in the body of the separation pipe, in the presence of a sludge collection chamber formed by the inner surface of the housing and the outer surface of the separation pipe loss.

Причина, препятствующая получению в известном техническом решении технического результата, заключается в наличии проходных щелей в обтекателе, что предопределяет возможность прохождения части шлама в разделительную трубу и далее к забойным механизмам. Отсутствие соотношения площадей поперечного сечения шламосборной камеры и суммарной площади прорези разделительной трубы в пользу последних снижает вероятность осаждения шлама у входа в щели, также как и их вертикальное расположение.The reason that prevents obtaining a technical result in a known technical solution is the presence of passage slots in the fairing, which determines the possibility of passing part of the sludge into the separation pipe and further to the bottomhole mechanisms. The lack of a ratio of the cross-sectional areas of the sludge collection chamber and the total area of the slit of the separation pipe in favor of the latter reduces the likelihood of sedimentation at the entrance to the slots, as well as their vertical arrangement.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении эффективности работы забойного оборудования.The problem, which the utility model is aimed at, is to increase the efficiency of downhole equipment.

Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, состоит в повышении степени очистки шламоуловителем промывочной жидкости, поступающей к забойным механизмам.The technical result, which mediates the solution of this problem, consists in increasing the degree of cleaning with a sludge trap of the washing liquid entering the downhole mechanisms.

Достигается технический результат тем, что в шламоуловителе, включающем корпус с переводниками по концам для присоединения к элементам бурильной колонны, установленную соосно внутри корпуса во втулке нижнего переводника разделительную трубу с обтекателем и направляющим аппаратом с направляющими элементами в верхней части разделительной трубы, снабженной прорезями, и шламосборную камеру, образованную внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью разделительной трубы, согласно полезной модели, обтекатель выполнен цельным, прорези в разделительной трубе выполнены в виде щелей или рядов отверстий, направленных навстречу наклону направляющих элементов направляющего аппарата, а суммарная площадь прорезей разделительной трубы превышает площадь поперечного сечения шламосборной камеры.The technical result is achieved by the fact that in the sludge trap, which includes a casing with adapters at the ends for connecting to the drill string elements, a separation pipe with a cowl and a guide apparatus with guide elements in the upper part of the separation pipe equipped with slots, installed coaxially inside the sleeve of the lower sub, and sludge collection chamber formed by the inner surface of the housing and the outer surface of the separation pipe, according to the utility model, the fairing is made integral, the slots in the separation pipe are made in the form of slots or rows of holes directed towards the slope of the guide elements of the guide apparatus, and the total area of the slits of the separation pipe exceeds the cross-sectional area of the sludge collection chamber.

Достигается технический результат также и тем, что направляющие элементы направляющего аппарата выполнены в виде наклонных лопаток или наклонных отверстий, и также тем, что обтекатель выполнен конуснымThe technical result is also achieved by the fact that the guide elements of the guide apparatus are made in the form of inclined blades or inclined holes, and also by the fact that the fairing is made conical

Выполнение обтекателя цельным и коническим позволяет эффективнее устремить поток промывочной жидкости к направляющему аппарату и исключить проход шлама через центральную часть обтекателя в разделительную трубу шламосборника.The performance of the fairing integral and conical allows you to more efficiently direct the flow of flushing fluid to the guide apparatus and to prevent the passage of sludge through the Central part of the fairing in the separation pipe of the sludge collector.

Выполнение направляющих элементов направляющего аппарата в виде наклонных лопаток или наклонных отверстий позволяет закручивать поток промывочной жидкости в шламосборной камере, которая под действием центробежной силы прижимается к наружной стенке шламосборной камеры, и под действием трения и веса крупные фракции шлама оседают на дно камеры.The implementation of the guide elements of the guide apparatus in the form of inclined blades or inclined holes allows you to swirl the flow of washing liquid in the sludge collection chamber, which is pressed by the centrifugal force against the outer wall of the sludge collection chamber, and under the action of friction and weight, large fractions of the sludge settle on the bottom of the chamber.

Соотношение площади поперечного сечения шламосборной камеры и суммарной площади прорезей разделительной трубы в пользу последних обеспечивает при переходе с меньшего диаметра на больший уменьшение гидравлического сопротивления, а следовательно и снижение скорости на входе в прорези разделительной трубы, увеличивает гравитационную составляющую воздействия на шлам, и он интенсивнее выпадает в осадок. Выполнение прорезей в разделительной трубе в виде щелей или рядов отверстий, направленных навстречу наклону направляющим элементам направляющего аппарата позволяет уменьшить траекторию контакта шлама с прорезью и тем самым усиливать выпадение шлама в осадок.The ratio of the cross-sectional area of the sludge collection chamber and the total area of the slots of the separation pipe in favor of the latter ensures a decrease in hydraulic resistance when switching from a smaller diameter to a larger one, and, consequently, a decrease in speed at the entrance to the slots of the separation pipe, increases the gravitational component of the impact on the sludge, and it falls out more intensively to sediment. The execution of slots in the separation pipe in the form of slots or rows of holes directed towards the slope of the guide elements of the guide apparatus allows to reduce the path of contact of the sludge with the slot and thereby enhance the precipitation of sludge.

Новые признаки заявленного технического решения заключаются в выполнении обтекателя цельным коническим, в выполнении прорезей в разделительной трубе в виде щелей или рядов отверстий, направленных навстречу наклону направляющих элементов направляющего аппарата. Новым признаком является также соотношение суммарной площади прорезей разделительной трубы и поперечного сечения шламосборной камеры в пользу первых. Новым признаком является также выполнение направляющих элементов направляющего аппарата в виде наклонных лопаток или наклонных отверстий.New features of the claimed technical solution consist in making the fairing whole conical, in making slots in the separation pipe in the form of slots or rows of holes directed towards the slope of the guide elements of the guide apparatus. A new feature is also the ratio of the total area of the slits of the separation pipe and the cross section of the sludge collection chamber in favor of the former. A new feature is also the implementation of the guide elements of the guide apparatus in the form of inclined blades or inclined holes.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, гдеThe utility model is illustrated by drawings, where

на фиг.1 - показан общий вид шламоуловителя в разрезе;figure 1 - shows a General view of the sludge trap in section;

на фиг.2 - показан частичный общий вид шламоуловителя в разрезе с вырывом по направляющим лопаткам направляющего аппарата и прорезями в виде рядов отверстий в разделительной трубе;figure 2 - shows a partial General view of the sludge trap in section with a breakout on the guide vanes of the guide apparatus and slots in the form of rows of holes in the separation pipe;

на фиг.3 - вид сверху на направляющий аппарат с лопатками;figure 3 is a top view of a guide apparatus with blades;

на фиг.4 - вид сверху на направляющий аппарат с отверстиями;figure 4 is a top view of a guide apparatus with holes;

на фиг.5 - сечение А-А на фиг.4.figure 5 - section aa in figure 4.

Шламоуловитель содержит корпус 1 с верхним и нижним переводниками 2, 3 на концах для присоединения к элементам бурильной колонны. В корпусе соосно установлена во втулке 4 нижнего переводника 3 разделительная труба 5 с прорезями. На верхней части разделительной трубы 5 установлен цельный конусный обтекатель 6 с направляющим аппаратом 7. Направляющий аппарат 7 снабжен наклонными лопатками 8 или наклонными отверстиями 9. Между направляющим аппаратом 7 и верхним переводником 2 установлена регулировочная втулка 10, которая поджимается верхним переводником 2. Внутренняя поверхность корпуса 1 и наружная поверхность разделительной трубы 5 образуют шламосборную камеру 11. Прорези в разделительной трубе 5 выполнены либо в виде наклонных щелей 12 (фиг.1), либо в виде рядов отверстий 13 (фиг.2). Наклонные щели 12 или ряды отверстий 13 направлены навстречу наклону лопаток 8 или отверстий 9 направляющего аппарата 7. При этом суммарная площадь щелей 12 или рядов отверстий 13 больше площади поперечного сечения шламосборной камеры 11.Sludge trap contains a housing 1 with upper and lower sub 2, 3 at the ends for connection to the elements of the drill string. In the housing, a dividing pipe 5 with slots is coaxially mounted in the sleeve 4 of the lower sub 3. An integral conical fairing 6 with a guiding apparatus 7 is installed on the upper part of the separation pipe 5. The guiding apparatus 7 is equipped with inclined blades 8 or inclined holes 9. An adjusting sleeve 10 is installed between the guiding apparatus 7 and the upper sub 2, which is pressed by the upper sub 2. The inner surface of the housing 1 and the outer surface of the separation pipe 5 form a sludge collection chamber 11. The slots in the separation pipe 5 are made either in the form of inclined slots 12 (Fig. 1), or in the form of rows of holes Iy 13 (figure 2). Inclined slots 12 or rows of holes 13 are directed towards the inclination of the blades 8 or holes 9 of the guide apparatus 7. Moreover, the total area of the slots 12 or rows of holes 13 is larger than the cross-sectional area of the sludge collection chamber 11.

Шламоуловитель работает следующим образом. При подаче промывочной жидкости к забойным механизмам шлам, находящийся в бурильной колонне, опускается вниз с промывочной жидкостью, доходит до шламоуловителя, где обтекатель 6 конусной формы рассредотачивает поток на направляющий аппарат 7. Направляющий аппарат 7 наклонными лопатками 8 или наклонными отверстиями 9 закручивает поток, который под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам со шламом в шламосборной камере, где под действием гравитационной силы выпадают в осадок крупные фракции шлама. При этом на входе промывочной жидкости в прорези разделительной трубы ее скорость падает из-за соотношения проходных площадей в пользу прорезей, что уменьшает гидравлическое сопротивление. С падением гидравлического сопротивления скорость потока падает и увеличивается выпадение в осадок более мелких фракций шлама. Этот эффект усиливается и направлением прорезей навстречу наклону направляющих элементов направляющего аппарата за счет уменьшения траектории контакта с прорезями. Таким образом шлам опускается в шламосборной камере 11, а очищенная промывочная жидкость поступает через щели 12 или отверстия 13 через разделительную трубу 5 вниз к забойным механизмам. Для опорожнения шламосборной камеры 11, шламоуловитель поднимают из скважины, разбирают, удаляют шлам, собирают, вновь устанавливают на прежнее место и затем вместе с забойными механизмами опускают в скважину.Sludge trap works as follows. When flushing fluid is supplied to the bottomhole mechanisms, the sludge located in the drill string goes down with the flushing fluid and reaches the sludge trap, where the cone shaped fairing 6 spreads the flow to the guiding device 7. The guiding device 7 with inclined blades 8 or inclined holes 9 winds the flow, which under the action of centrifugal force, it is thrown to the walls with sludge in the sludge collection chamber, where large fractions of the sludge precipitate under the influence of gravitational force. At the same time, at the inlet of the washing liquid in the slots of the separation pipe, its speed decreases due to the ratio of the passage areas in favor of the slots, which reduces the hydraulic resistance. With a decrease in hydraulic resistance, the flow rate decreases and the precipitation of smaller fractions of sludge increases. This effect is enhanced by the direction of the slots towards the slope of the guide elements of the guide apparatus by reducing the path of contact with the slots. Thus, the sludge is lowered in the sludge collection chamber 11, and the cleaned flushing fluid flows through the slots 12 or holes 13 through the separation pipe 5 down to the bottomhole mechanisms. To empty the sludge collection chamber 11, the sludge trap is lifted from the well, disassembled, the sludge is removed, collected, reinstalled and then lowered into the well together with the bottomhole mechanisms.

Claims

1. Sludge trap, comprising a casing with adapters at the ends for attachment to drill string elements, a separation pipe with a cowl and a guide apparatus with guide elements on the upper part of the separation pipe equipped with slots, and a sludge collection chamber formed internally coaxially inside the housing in the sleeve of the lower sub the surface of the housing and the outer surface of the separation pipe, characterized in that the fairing is made integral, the slots in the separation pipe are made in e slits or rows of holes directed toward the slope of the guide elements of the guide apparatus, and the total area of the slits separating the pipe cross-sectional area greater shlamosbornoy chamber.

2. Sludge trap according to claim 1, characterized in that the guide elements of the guide apparatus are made in the form of inclined blades or inclined holes.

3. Sludge trap according to claim 1, characterized in that the fairing is made conical.