CN209791000U - 井下用钻井液过滤装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种井下用钻井液过滤装置，包括外筒和安装于所述外筒内部的滤芯，所述滤芯的两端部与所述外筒密封连接，所述滤芯的过滤面与所述外筒之间形成环空空间，所述环空空间与设于所述滤芯上的分流流道连通，所述分流流道与设于所述外筒内部的钻井液引流孔连通，所述滤芯内部的滤液流道与设于所述外筒内部的钻井液流道连通。本实用新型通过外筒与滤芯形成的环空空间，对钻井液中直径大于过滤孔的异物及杂质进行过滤及短期储存，实现对钻井液的过滤，能够有效防止过滤孔被堵塞，保护下部敏感仪器免受钻井液中杂质冲蚀损伤，抗冲蚀能力强、尺寸小，安全可靠。

Description

井下用钻井液过滤装置

技术领域

本实用新型属于石油与天然气工程技术领域，涉及井下钻井液过滤技术，具体地说，涉及一种井下用钻井液过滤装置，主要用于随钻测量、碎钻测井、井下信息传输过程中过滤钻井液，保护井下仪器。

背景技术

随着油气资源勘探开发的力度不断增大，油气资源开发已经由浅部地层向深部地层、由陆地向海洋深水、超深水区域发展，水平井、定向井及复杂地质环境下钻井增多，井下情况日益复杂，这对井下随钻测量(简称：MWD)、随钻测井(简称：LWD)及随钻信息传输提出了更高的要求。因此，随钻测量仪器、碎钻测井仪器及随钻信息传输仪器等井下敏感仪器使用频率明显增加。

在钻井过程中，钻井液中包含大量杂质和异物，保护井下敏感仪器免受杂质和异物的损伤对保证井下仪器正常工作、降低钻井作业风险至关重要。目前，在现场钻井施工过程中，为了过滤钻井液中的杂质和异物从而防止损伤敏感仪器，通常采用在钻杆内螺纹端防止锥型、管状等多孔过滤器。上述过滤方式会导致以下不足：

(1)过滤器表面被大颗粒异物堵塞，阻塞流道，导致井下局部压力上升，安全性差。

(2)过滤器受钻井液冲蚀严重，使用寿命低。

(3)过滤后的钻井液对钻杆形成局部冲蚀，易导致钻杆发生冲蚀失效等井下复杂状况。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的过滤器易堵塞流道等上述问题，提供了一种流道堵塞风险低、抗冲蚀能力强、安全可靠的井下用钻井液过滤装置。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种井下用钻井液过滤装置，包括外筒和安装于所述外筒内部的滤芯，所述滤芯的两端部与所述外筒密封连接，所述滤芯的过滤面与所述外筒之间形成环空空间，所述环空空间与设于所述滤芯上的分流流道连通，所述分流流道与设于所述外筒内部的钻井液引流孔连通，所述滤芯内部的滤液流道与设于所述外筒内部的钻井液流道连通。

优选的，所述滤芯的钻井液流入端设有与所述钻井液引流孔连通的滤芯引流孔，所述分流流道通过所述滤芯引流孔与所述钻井液引流孔连通。

优选的，所述滤芯的过滤面上设有多个安全孔和多层过滤孔，所述安全孔设于所述过滤孔上方，且所述安全孔的内径大于所述过滤孔的内径。

优选的，所述外筒的内部由上至下依次设有与上部钻杆连接的上部钻杆连接扣、钻井液引流孔、与滤芯钻井液流入端端部固定配合的滤芯上端固定配合面、与滤芯上端密封配合的滤芯上端配合面、与滤芯的过滤面形成环空空间的中部配合面以及与滤芯下端密封配合的滤芯下端配合面；所述外筒外部为等直径圆柱面，所述外筒外部下端设有与下部钻杆连接的下部钻杆连接扣。

优选的，所述滤芯外部由上至下依次设有与所述滤芯上端固定配合面固定配合的上端固定面、上端密封安装槽、与所述滤芯上端配合面密封配合的上端密封面、扩流面、与外筒的中部配合面形成环空空间的过滤面、与外筒的中部配合面形成环空空间的异物储存面、与所述滤芯下端配合面配合的端部密封面以及下端密封安装槽，所述滤芯内部设有与所述钻井液引流孔连通的滤芯引流孔、与所述滤芯引流孔连通的分流流道以及滤液流道。

进一步的，还包括把手，所述把手的一端空置，另一端与所述滤芯连接。

优选的，所述把手空置的一端端部设有第一分流面。

优选的，所述把手的中部设有第二分流面。

优选的，所述把手的外部依次设有上提面、与所述滤芯密封连接的钻井液密封面和与所述滤芯螺纹连接的连接螺纹，所述上提面位于所述第一分流面和所述第二分流面之间，所述钻井液密封面位于所述第二分流面下方。

优选的，所述滤芯的内部设有把手连接螺纹孔，所述把手连接螺纹孔位于所述分流流道与所述滤液流道之间。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型提供的井下用钻井液过滤装置，通过外筒与滤芯形成的环空空间，对钻井液中直径大于过滤孔的异物及杂质进行过滤及短期储存，实现对钻井液的过滤，能够有效防止过滤孔被堵塞，保护下部敏感仪器免受钻井液中杂质冲蚀损伤。

(2)本实用新型提供的井下用钻井液过滤装置，滤芯的过滤面设有安全孔，过滤过程中若过滤孔被大面积阻塞时，由于安全孔的内径大于过滤孔的内径，钻井液中直径大于过滤孔的异物及杂质可以通过安全孔流入滤液流道，不会出现过滤孔被大面积阻塞时造成的流道阻塞，引起过流面积减少，钻井液局部压力上升的井下风险，流道阻塞风险低，安全可靠。

(3)本实用新型提供的井下用钻井液过滤装置，滤芯的钻井液流入端连接有把手，一方面，在安装或拆卸滤芯时，可以通过把手将滤芯安装于外筒内或者从外通内取出，操作方便；另一方面，把手设有分流面，保证钻井液顺利通过，并降低钻井液对把手和滤芯的冲蚀，抗冲蚀能力强。

(4)本实用新型提供的井下用钻井液过滤装置，是由滤芯与外筒组装而成的独立短接，安装使用便捷，且滤芯受冲蚀后可以单独更换，减小了装置的检修维护时间，降低钻井成本。

(5)本实用新型提供的井下用钻井液过滤装置，长度短，结构简单且无活动部件，能根据不同钻具尺寸进行加工配合，使用时不影响钻具配合，循环压降低，不影响随钻测量工具的井下敏感仪器的工作，降低了额为作业的风险。

附图说明

图1为本实用新型实施例井下用钻井液过滤装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例外筒的结构示意图；

图3为本实用新型实施例滤芯的结构示意图；

图4为图3的A-A剖面图；

图5为图3的B-B剖面图；

图6为图3的C-C剖面图；

图7为图3的D-D剖面图；

图8为图3的E-E剖面图；

图9为本实用新型实施例把手的结构示意图；

图10为图9的A-A剖面图。

图中，1、外筒，101、上部钻杆连接扣，102、钻井液引流孔，103、滤芯上端固定配合面，104、滤芯上端配合面，105、中部配合面，106、滤芯下端配合面，107、下部钻杆连接扣，2、滤芯，201、过滤面，202、分流流道，203、滤液流道，204、滤芯引流孔，205、安全孔，206、过滤孔，207、上端固定面， 208、上端密封安装槽，209、上端密封面，210、扩流面，211、异物储存面， 212、端部密封面，213、下端密封安装槽，214、把手连接螺纹孔，3、环空空间，4、把手，401、第一分流面，402、第二分流面，403、上提面，404、钻井液密封面，405、连接螺纹，5、钻井液流道。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参见图1-3，本实用新型一实施例，提供了一种井下用钻井液过滤装置，包括外筒1和安装于所述外筒内部的滤芯2，所述滤芯2的两端部与所述外筒1密封连接，所述滤芯2的过滤面201与所述外筒1之间形成环空空间3，所述环空空间3 与设于所述滤芯2上的分流流道202连通，所述分流流道202与设于所述外筒1内部的钻井液引流孔102连通，所述滤芯2内部的滤液流道203与设于所述外筒1内部的钻井液流道5连通。钻井液通过外筒内部进入钻井液引流孔，然后进入分流流道，进而充满由外筒与滤芯的过滤面形成的环空空间，通过滤芯的过滤孔过滤后到达滤芯内部的滤液流道，实现对钻井液的过滤，钻井液中大直径异物及杂质无妨通过滤芯的过滤孔，沉积到外筒与滤芯外表面形成的环空空间进行收集，防止组塞过滤孔，保护下部敏感仪器免受钻井液中杂质冲蚀损伤。

继续参见图1、图2、图3，为了便于钻井液从钻井液引流孔顺利进入到滤芯的分流流道中，所述滤芯2的钻井液流入端设有与所述钻井液引流孔102连通的滤芯引流孔204，所述分流流道202通过所述滤芯引流孔204与所述钻井液引流孔 102连通。

继续参见图2，所述外筒1的内部由上至下依次设有与上部钻杆连接的上部钻杆连接扣101、钻井液引流孔102、与滤芯2钻井液流入端端部固定配合的滤芯上端固定配合面103、与滤芯2上端密封配合的滤芯上端配合面104、与滤芯2的过滤面201形成环空空间3的中部配合面105以及与滤芯2下端密封配合的滤芯下端配合面106；所述外筒1外部为等直径圆柱面，所述外筒1外部下端设有与下部钻杆连接的下部钻杆连接扣107。具体地，外筒通过上部钻杆连接扣与上部钻杆连接，通过下部钻杆连接扣与下部钻杆连接。钻井液引流孔用于将上部钻杆内的钻井液引入滤芯中，滤芯上端固定配合面用于与滤芯的上端固定面配合，确定滤芯在外筒内部的位置，滤芯上端配合面用于与滤芯的上端部配合密封，保证上部钻井液完全进入滤芯分流流道，中部配合用于与滤芯的过滤面形成环空空间，过滤钻井液并收集大直径异物及杂质，滤芯下端配合面与滤芯的下端部配合密封，保证环空空间中的钻井液完全通过滤芯表面的过滤孔达到下部空间。

继续参见图3、图4，所述滤芯2外部由上至下依次设有与所述滤芯上端固定配合面103固定配合的上端固定面207、上端密封安装槽208、与所述滤芯上端配合面104密封配合的上端密封面209、扩流面210、与外筒1的中部配合面105形成环空空间3的过滤面201、与外筒1的中部配合面105形成环空空间3的异物储存面 211、与所述滤芯下端配合面106配合的端部密封面212以及下端密封安装槽213，所述滤芯2内部设有与所述钻井液引流孔102连通的滤芯引流孔204、与所述滤芯引流孔204连通的分流流道202以及滤液流道203。具体地，上端固定面与外筒中滤芯上端固定配合面配合，使滤芯整体固定在外筒内部。上端密封面用于与外筒的滤芯上端配合面配合，并通过上端密封安装槽内设置的密封圈对滤芯上端与外筒接触面进行密封，确保钻井液不进入上端密封面与外筒之间的间隙。扩流面用于对分流流道流入的钻井液进行扩流，增大过流面积。过滤面通过其表面设置的过滤孔对钻井液进行过滤。异物储存面通过与外筒的中部配合面形成环形空间对过滤后的大直径异物进行短期储存，防止堵塞过滤孔。端部密封面用于与外筒内部滤芯下端配合面配合，并通过端部密封面上设置的下端密封安装槽实现对滤芯下端与外筒接触面件的密封，保证钻井液完全通过过滤孔进入滤液流道。滤芯引流孔用于将上部钻杆中的钻井液引入滤芯。分流流道用于将滤芯引流孔中的钻井液进行分流，使钻井液达到滤芯中部。滤液流道用于给过滤后的钻井液提供流通通道，使其顺利到达下部钻杆。

继续参见图3和图4，在本实用新型另一实施例中，与上述实施例不同的是，本实施例的井下用钻井液过滤装置中，所述滤芯的过滤面201上设有多个安全孔 205和多层过滤孔206，所述安全孔205设于所述过滤孔206上方，且所述安全孔 205的内径大于所述过滤孔206的内径。过滤面设有安全孔，钻井液中直径大于过滤孔的异物及杂质可以通过安全孔流入滤液流道，能够有效防止过滤孔被大幅堵塞时，引起过流面积减小，局部钻井液夜里增加时的钻井液过流。过滤孔设有多层，对钻井液的过滤效果更佳。作为优选方案，继续参见图3，并参见图 6，所述安全孔设有两个，两个安全孔对称设置。安全孔的数量可以根据实际需要设计，可以使三个、四个、五个不等。

继续参见图1，在本实用新型又一实施例中，与上述实施例不同的是，本实施例中，所述井下用钻井液过滤装置还包括把手4，所述把手4的一端空置，另一端与所述滤芯2连接。在安装滤芯可以通过把手将滤芯放入外筒，在拆卸滤芯时，可以通过把手将滤芯从外筒中取出，操作方便。

参见图9，在本实施例一优选实施方式中，所述把手4空置的一端端部设有第一分流面401。通过第一分流面对经过把手的钻井液进行分流，一方面使钻井液顺利进入分流流道，另一方面降低钻井液冲蚀滤芯，减小对滤芯的损坏。

继续参见图9，在本实施例一优选实施方式中，不仅把手4空置的一端端部设有分流面，在所述把手4的中部同样设有分流面，即第二分流面402。通过第一分流面和第二分流面对经过把手的钻井液进行分流，一方面使钻井液更顺利地进入分流流道，另一方面，经过两个分流面的两次缓冲，进一步降低了钻井液对滤芯的冲蚀，从而进一步减小对滤芯的损害。

为了便于把手与滤芯之间的连接，继续参见图3、图4、图9，所述滤芯2的内部设有把手连接螺纹孔214，所述把手连接螺纹孔214位于所述分流流道202与所述滤液流道203之间。把手连接螺纹孔与把手螺纹连接，一方面实现把手与滤芯的连接，另一方面实现把手与滤芯之间的密封。

继续参见图9，所述把手4的外部依次设有上提面403、与所述滤芯2密封连接的钻井液密封面404和与所述滤芯2螺纹连接的连接螺纹405，所述上提面位于所述第一分流面401和所述第二分流面402之间，所述钻井液密封面404位于所述第二分流面402下方。具体地，上提面用于从外筒中取出滤芯或向外筒中放入滤芯时固定把手与滤芯整体。钻井液密封面用于隔绝钻井液与下部连接螺纹连接空间，保护连接螺纹不受冲蚀及锈蚀。连接螺纹用于与下部滤芯的把手连接螺纹孔进行螺纹连接。

本实用新型上述井下用钻井液过滤装置结构简单、操作方便，尺寸小，可靠性高，通过滤芯对钻井液中杂质和异物进行过滤，并利用外筒与滤芯间形成的环空空间对杂质进行储存，减低了流道阻塞风险，进而降低井下事故发生率，降低钻井作业风险。此外，本实用新型上述井下用钻井液过滤装置，在工作一段时间后，可以对该装置进行清洁处理，重复使用，且滤芯可以单独更换，不仅克服了现有技术存在的阻塞流道、抗冲蚀能力低，钻杆冲蚀失效率高的问题，保护井下敏感仪器免受杂质和异物的损伤，保证进行敏感仪器正常工作，降低井下事故发生率，还降低了钻井成本，减小装置的检修维护时间。

上述实施例用来解释本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种井下用钻井液过滤装置，其特征在于，包括外筒(1)和安装于所述外筒内部的滤芯(2)，所述滤芯(2)的两端部与所述外筒(1)密封连接，所述滤芯(2)的过滤面(201)与所述外筒(1)之间形成环空空间(3)，所述环空空间(3)与设于所述滤芯(2)上的分流流道(202)连通，所述分流流道(202)与设于所述外筒(1)内部的钻井液引流孔(102)连通，所述滤芯(2)内部的滤液流道(203)与设于所述外筒(1)内部的钻井液流道(5)连通。

2.如权利要求1所述的井下用钻井液过滤装置，其特征在于，所述滤芯(2)的钻井液流入端设有与所述钻井液引流孔(102)连通的滤芯引流孔(204)，所述分流流道(202)通过所述滤芯引流孔(204)与所述钻井液引流孔(102)连通。

3.如权利要求1或2所述的井下用钻井液过滤装置，其特征在于，所述滤芯的过滤面(201)上设有多个安全孔(205)和多层过滤孔(206)，所述安全孔(205)设于所述过滤孔(206)上方，且所述安全孔(205)的内径大于所述过滤孔(206)的内径。

4.如权利要求3所述的井下用钻井液过滤装置，其特征在于，所述外筒(1)的内部由上至下依次设有与上部钻杆连接的上部钻杆连接扣(101)、钻井液引流孔(102)、与滤芯(2)钻井液流入端端部固定配合的滤芯上端固定配合面(103)、与滤芯(2)上端密封配合的滤芯上端配合面(104)、与滤芯(2)的过滤面(201)形成环空空间(3)的中部配合面(105)以及与滤芯(2)下端密封配合的滤芯下端配合面(106)；所述外筒(1)外部为等直径圆柱面，所述外筒(1)外部下端设有与下部钻杆连接的下部钻杆连接扣(107)。

5.如权利要求4所述的井下用钻井液过滤装置，其特征在于，所述滤芯(2)外部由上至下依次设有与所述滤芯上端固定配合面(103)固定配合的上端固定面(207)、上端密封安装槽(208)、与所述滤芯上端配合面(104)密封配合的上端密封面(209)、扩流面(210)、与外筒(1)的中部配合面(105)形成环空空间(3)的过滤面(201)、与外筒(1)的中部配合面(105)形成环空空间(3)的异物储存面(211)、与所述滤芯下端配合面(106)配合的端部密封面(212)以及下端密封安装槽(213)，所述滤芯(2)内部设有与所述钻井液引流孔(102)连通的滤芯引流孔(204)、与所述滤芯引流孔(204)连通的分流流道(202)以及滤液流道(203)。

6.如权利要求1所述的井下用钻井液过滤装置，其特征在于，还包括把手(4)，所述把手(4)的一端空置，另一端与所述滤芯(2)连接。

7.如权利要求6所述的井下用钻井液过滤装置，其特征在于，所述把手(4)空置的一端端部设有第一分流面(401)。

8.如权利要求7所述的井下用钻井液过滤装置，其特征在于，所述把手(4)的中部设有第二分流面(402)。

9.如权利要求8所述的井下用钻井液过滤装置，其特征在于，所述把手(4)的外部依次设有上提面(403)、与所述滤芯(2)密封连接的钻井液密封面(404)和与所述滤芯(2)螺纹连接的连接螺纹(405)，所述上提面位于所述第一分流面(401)和所述第二分流面(402)之间，所述钻井液密封面(404)位于所述第二分流面(402)下方。

10.如权利要求9所述的井下用钻井液过滤装置，其特征在于，所述滤芯(2) 的内部设有把手连接螺纹孔(214)，所述把手连接螺纹孔(214)位于所述分流流道(202)与所述滤液流道(203)之间。