CN220185066U - 井下用磁性钻井液过滤装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种井下用磁性钻井液过滤装置，属于石油与天然气工程技术领域。该过滤装置包括外筒和安装于外筒内部的滤芯，滤芯两端与外筒密封连接，滤芯具有过滤面，过滤面与外筒之间形成环空空间，环空空间与设于滤芯上部的分流流道连通，外筒具有进液孔和出液孔，进液孔与分流流道连通，出液孔与设于滤芯内部的滤液流道连通，环空空间内还设有磁铁，磁铁固定连接在滤芯上并沿滤芯长度方向设置多层，每层磁铁设有多个且沿滤芯周向排布。本实用新型提供的井下用磁性钻井液过滤装置可以对异物及杂质进行过滤及短期储存，且可有效吸附及短期储存铁屑等金属杂质，防止其随钻井液返回井内影响作业效率，减小井下敏感仪器的故障率。

Description

井下用磁性钻井液过滤装置

技术领域

本实用新型属于石油与天然气工程技术领域，尤其涉及一种井下用磁性钻井液过滤装置。

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。

对此，中国专利201920184380.7公开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，滤芯的两端部与外筒密封连接，滤芯的过滤面与外筒之间形成环空空间，环空空间与设于滤芯上的分流流道连通，分流流道与设于外筒内部的钻井液引流孔连通，滤芯内部的滤液流道与设于外筒内部的钻井液流道连通。环空空间可以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。

但是钻井液中存在铁屑等金属杂质，铁屑是一种无定形细粒或粉末，尺寸较小的铁屑难以被过滤，这部分铁屑掺混在钻井液中会随着钻井液重新返回井内影响作业效率，同时还会增加井下敏感仪器的故障率。一般的钻井作业在对钻井液进行铁屑去除工作时，多在地面进行，并不能有效控制铁屑对井下随钻测量工具的影响。

为此需要一种井下用磁性钻井液过滤装置，对直径大于过滤孔的异物及杂质进行过滤及短期储存，且可以有效吸附并短期储存尺寸较小的铁屑等金属杂质，保护井下敏感仪器。

发明内容

针对相关技术中存在的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种井下用磁性钻井液过滤装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种井下用磁性钻井液过滤装置，包括外筒和安装于外筒内部的滤芯，滤芯的两端与外筒密封连接，滤芯具有过滤面，过滤面与外筒之间形成环空空间，环空空间与设于滤芯上部的分流流道连通，外筒具有进液孔和出液孔，进液孔与分流流道连通，出液孔与设于滤芯内部的滤液流道连通，还包括磁铁，磁铁位于环空空间内，磁铁固定连接在滤芯上并沿滤芯长度方向设置多层，每层磁铁设有多个且沿滤芯周向排布。

在其中一些实施例中，过滤面具有滤孔区，滤孔区内设有过滤孔，磁铁固定连接在滤孔区内。

在其中一些实施例中，过滤孔沿滤芯长度方向设置多层，每层过滤孔设有多个且沿滤芯周向排布，过滤孔的设置层数与磁铁的设置层数相同。

在其中一些实施例中，过滤面上还设有安全孔，安全孔设于最上层过滤孔上方，且安全孔的内径大于过滤孔的内径。

在其中一些实施例中，每层磁铁设有四个，四个磁铁沿滤芯周向等距排布。

在其中一些实施例中，磁铁为条形磁铁。

在其中一些实施例中，磁铁与滤芯的连接方式为感应焊接。

在其中一些实施例中，外筒上部设有与上部钻杆连接的上部钻杆连接扣，外筒下部设有与下部钻杆连接的下部钻杆连接扣。

在其中一些实施例中，滤芯的钻井液流入端设有与进液孔连通的滤芯引流孔，分流流道通过滤芯引流孔与进液孔连通。

在其中一些实施例中，滤芯与外筒密封连接的两端处设有密封安装槽。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型提供的井下用磁性钻井液过滤装置，通过在外筒与滤芯形成的环空空间内设置磁铁，在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的同时，实现对尺寸较小的铁屑等金属杂质的吸附和短期储存，避免了尺寸较小的铁屑等金属杂质随钻井液返回井内影响作业效率，减小了井下敏感仪器的故障率。

2、本实用新型提供的井下用磁性钻井液过滤装置，设置在环形空间内的磁铁固定连接在滤芯上并沿滤芯长度方向设置多层，每层磁铁设有多个且沿滤芯周向排布，保证了滤芯的磁吸强度，从而提高过滤装置的铁屑吸附率。

3、本实用新型提供的井下用磁性钻井液过滤装置，设置在环形空间内的磁铁采用条形磁铁，且磁铁与滤芯的连接方式为感应焊接，可以减少磁铁的使用个数，并防止过滤装置在井下作业时振动导致磁铁脱落。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型井下用磁性钻井液过滤装置一个实施例的结构示意图；

图2为本实用新型井下用磁性钻井液过滤装置一个实施例外筒和滤芯部分示意图；

图3为图2中的A-A剖面图。

图中：

1、外筒；11、进液孔；12、出液孔；13、上部钻杆连接扣；14、下部钻杆连接扣；2、滤芯；21、过滤面；211、滤孔区；22、分流流道；23、滤液流道；24、过滤孔；3、环空空间；4、磁铁。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见附图1至图3，给出了本实用新型所提出的井下用磁性钻井液过滤装置的一个示意性实施例，该井下用磁性钻井液过滤装置包括外筒1、滤芯2和磁铁4。

滤芯2安装于外筒1内部，滤芯2的两端与外筒1密封连接，滤芯2与外筒1密封连接的两端处均设有密封安装槽，通过密封安装槽实现滤芯2的两端与外筒1密封连接。滤芯2具有过滤面21，滤芯2的过滤面21与外筒1之间形成环空空间3，环空空间3用于对异物及杂质进行过滤及短期储存。环空空间3与设于滤芯2上部的分流流道22连通。外筒1具有进液孔11和出液孔12，进液孔11与分流流道22连通，以使环空空间3通过分流流道22连通进液孔11，滤芯2的上端通过密封安装槽与外筒1密封连接，保证从外筒1的进液孔11进入的钻井液完全进入滤芯2的分流流道22，然后进入环空空间3。出液孔12与设于滤芯2内部的滤液流道23连通。

滤芯2的钻井液流入端设有与进液孔11连通的滤芯引流孔，分流流道22通过滤芯引流孔与进液孔11连通。滤芯引流孔用于将从外筒1的进液孔11进入的钻井液引入滤芯2,分流流道22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2中部。滤液流道23用于给过滤后的钻井液提供流通通道，使其顺利到达外筒1的出液孔12。

过滤面21具有滤孔区211，滤孔区211内设有过滤孔24。为了使过滤装置的过滤效果更佳，过滤孔24沿滤芯2长度方向设置多层，每层过滤孔24设有多个且沿滤芯2周向排布。环空空间3通过过滤孔24连通设于滤芯2内部的滤液流道23。滤芯2的下端通过密封安装槽与外筒1密封连接，保证环空空间3中的钻井液完全通过滤芯2的过滤孔24到达滤液流道23。

磁铁4位于环空空间3内，磁铁4用于吸附尺寸较小的铁屑等金属杂质，将其短期储存在环空空间3内，避免了尺寸较小的铁屑等金属杂质随钻井液返回井内影响作业效率，减小了井下敏感仪器的故障率。

为了保证铁屑等金属杂质的吸附率，磁铁4固定连接在滤芯2上并沿滤芯2长度方向设置多层，多层磁铁4均固定连接在滤孔区211内，磁铁4的设置层数与过滤孔24设置层数相同，每层磁铁4设有多个且沿滤芯2周向排布，以使滤孔区211的各个位置均设有磁铁4，从而保证经过过滤孔24的钻井液中的铁屑等金属杂质被充分过滤，并避免除滤孔区211以外的其他区域吸附过多铁屑等金属杂质堵塞通路。

为了使经济效益最优，磁铁4应当在保证有足够的磁吸强度的前提下设置尽可能少的数量。因此本实施例中的磁铁4采用条形磁铁，且条形磁铁的长度与过滤孔24的长度相仿，具体为，条形磁铁的长度可以等于过滤孔24的长度(条形磁铁和过滤孔24的长度均为10mm)，条形磁铁的长度可以略小于过滤孔24的长度(例如：条形磁铁的长度为9.5mm，过滤孔24的长度为10mm)，条形磁铁的长度可以略大于过滤孔24的长度(例如：条形磁铁的长度为10.5mm，过滤孔24的长度为10mm)，以使磁铁4可以与过滤孔24对应设置相同层数。每层磁铁4设有四个，四个磁铁4沿滤芯2周向等距排布。此外，为了避免过滤装置在井下作业时振动导致磁铁4脱落，磁铁4与滤芯2的连接方式为感应焊接。

过滤面21上还设有安全孔，安全孔的设置数量根据实际需求设定。安全孔位于最上层过滤孔24上方，且安全孔的内径大于过滤孔24的内径，以使钻井液中直径大于过滤孔24的异物及杂质可以通过安全孔流入滤液流道23，有效防止过滤孔24被大幅堵塞而引起过流面积减小，从而确保过滤装置的过滤效果。

为了与井下敏感仪器配合作业，外筒1上部设有与上部钻杆连接的上部钻杆连接扣13，外筒1下部设有与下部钻杆连接的下部钻杆连接扣14。以使过滤装置可以安装在井下钻具组合上方靠近随钻测量工具的位置，在此位置对铁屑等金属杂质进行过滤吸附，保护井下敏感仪器不受钻井液中铁屑等金属杂质的影响。

在上述示意性实施例中，井下用磁性钻井液过滤装置通过在外筒与滤芯形成的环空空间内设置磁铁，并限定磁铁的设置层数以及每层的个数，以使过滤装置在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的同时，实现对尺寸较小的铁屑等金属杂质的吸附和短期储存，避免了该部分铁屑等金属杂质随钻井液返回井内影响作业效率，减小了井下敏感仪器的故障率。

下面结合附图1至图3对本实用新型井下用磁性钻井液过滤装置的一个实施例的工作过程进行说明：

首先将外筒1上部设置的上部钻杆连接扣13与上部钻杆连接，将外筒1下部设置的下部钻杆连接扣14与下部钻杆连接。井下敏感仪器作业时，上部钻杆内的钻井液通过外筒1的进液孔11进入过滤装置，然后经分流流道22进入环空空间3，经滤芯2的过滤孔24过滤后到达滤芯2内部的滤液流道23，完成钻井液的过滤。钻井液中直径大于过滤孔24的异物及杂质无法通过过滤孔24，沉积到环空空间3进行短期存储，钻井液中直径小于过滤孔24的铁屑等金属杂质被磁铁4吸附，同样短期存储于环空空间3，防止过滤孔24被堵塞。过滤后的钻井液从滤液流道23经外筒1的出液孔12流出，顺利到达下部钻杆。钻井液中大部分异物、杂质以及铁屑等金属杂质被过滤，有效地保护了下部敏感仪器免受钻井液中杂质冲蚀损伤。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种井下用磁性钻井液过滤装置，包括外筒和安装于所述外筒内部的滤芯，所述滤芯的两端与所述外筒密封连接，所述滤芯具有过滤面，所述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部的分流流道连通，所述外筒具有进液孔和出液孔，所述进液孔与所述分流流道连通，所述出液孔与设于所述滤芯内部的滤液流道连通，其特征在于，还包括磁铁，所述磁铁位于所述环空空间内，所述磁铁固定连接在所述滤芯上并沿所述滤芯长度方向设置多层，每层所述磁铁设有多个且沿所述滤芯周向排布。

2.根据权利要求1所述的井下用磁性钻井液过滤装置，其特征在于，所述过滤面具有滤孔区，所述滤孔区内设有过滤孔，所述磁铁固定连接在所述滤孔区内。

3.根据权利要求2所述的井下用磁性钻井液过滤装置，其特征在于，所述过滤孔沿所述滤芯长度方向设置多层，每层所述过滤孔设有多个且沿所述滤芯周向排布，所述过滤孔的设置层数与所述磁铁的设置层数相同。

4.根据权利要求2所述的井下用磁性钻井液过滤装置，其特征在于，所述过滤面上还设有安全孔，所述安全孔设于最上层所述过滤孔上方，且所述安全孔的内径大于所述过滤孔的内径。

5.根据权利要求1所述的井下用磁性钻井液过滤装置，其特征在于，每层所述磁铁设有四个，四个所述磁铁沿所述滤芯周向等距排布。

6.根据权利要求1所述的井下用磁性钻井液过滤装置，其特征在于，所述磁铁为条形磁铁。

7.根据权利要求1所述的井下用磁性钻井液过滤装置，其特征在于，所述磁铁与所述滤芯的连接方式为感应焊接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的井下用磁性钻井液过滤装置，其特征在于，所述外筒上部设有与上部钻杆连接的上部钻杆连接扣，所述外筒下部设有与下部钻杆连接的下部钻杆连接扣。

9.根据权利要求1-7任一项所述的井下用磁性钻井液过滤装置，其特征在于，所述滤芯的钻井液流入端设有与所述进液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进液孔连通。

10.根据权利要求1-7任一项所述的井下用磁性钻井液过滤装置，其特征在于，所述滤芯与所述外筒密封连接的两端处设有密封安装槽。