RU107822U1

RU107822U1 - FILTER MODULE FOR HYDRAULIC BHP ENGINE

Info

Publication number: RU107822U1
Application number: RU2011115720/03U
Authority: RU
Inventors: Владимир Баянович Шрамек; Андрей Юрьевич Саблин; Дмитрий Федорович Матвеев; Иван Георгиевич Смирнов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Русская электротехническая компания" ("РУСЭЛКОМ")
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2011-08-27

Abstract

1. Модуль фильтра для гидравлического забойного двигателя, содержащий фильтрующий элемент с отверстиями для прохода жидкости, отличающийся тем, что фильтрующий элемент выполнен в виде пружины сжатия, один конец которой размещен в опорном элементе, выполненном в виде цилиндрической детали с отверстиями для прохода жидкости, которая жестко соединена с проходящим в полости пружины стержнем, при этом второй конец пружины установлен в опорно-регулирующем элементе, закрепленном на втором конце стержня с помощью разъемного соединения. ! 2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что опорно-регулирующий элемент выполнен в виде гайки, закрепленной на стержне и зафиксированной на нем, например, посредством контргайки. ! 3. Модуль по п.2, отличающийся тем, что гайка снабжена центрирующими элементами, например ребрами. ! 4. Модуль по п.1, отличающийся тем, что стержень снабжен центрирующими элементами, выполненными, например, в виде реберных пластин с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью пружины. ! 5. Модуль по п.1, отличающийся тем, что в опорном и опорно-регулирующем элементах выполнены пазы для установки торцов пружины. ! 6. Модуль по п.1, отличающийся тем, что опорный элемент снабжен наружной или внутренней резьбой для соединения с ниппельной частью фильтра. 1. A filter module for a downhole hydraulic motor, comprising a filter element with holes for fluid passage, characterized in that the filter element is made in the form of a compression spring, one end of which is placed in a support element made in the form of a cylindrical part with holes for the passage of fluid, which it is rigidly connected to a rod passing in the spring cavity, while the second end of the spring is mounted in a support-and-control element fixed to the second end of the rod using a detachable connection. ! 2. The module according to claim 1, characterized in that the supporting and regulating element is made in the form of a nut fixed to the rod and fixed on it, for example, by means of a lock nut. ! 3. The module according to claim 2, characterized in that the nut is equipped with centering elements, for example ribs. ! 4. The module according to claim 1, characterized in that the rod is provided with centering elements made, for example, in the form of rib plates with the possibility of interaction with the inner surface of the spring. ! 5. The module according to claim 1, characterized in that the grooves for installing the ends of the spring are made in the supporting and supporting-regulatory elements. ! 6. The module according to claim 1, characterized in that the support element is provided with an external or internal thread for connection with the nipple part of the filter.

Description

Полезная модель относится к горной промышленности и может быть использована при строительстве нефтяных и газовых скважин, в частности в устройствах очистки (фильтрах) промывочной жидкости при бурении гидравлическими забойными двигателями (ГЗД).The utility model relates to the mining industry and can be used in the construction of oil and gas wells, in particular in cleaning devices (filters) of flushing fluid when drilling with hydraulic downhole motors (HCP).

Известен перепускной узел, выполненный в виде единой сборки (модуля) фильтра для очистки промывочной жидкости при бурении гидравлическими забойными двигателями (патент РФ №2016186, Е21В 21/00, дата публикации 15.07.1994), который содержит направляющую трубу с впускными отверстиями, фильтрующую трубу с фильтрующими отверстиями, кольцо для перекрытия проходного сечения между внутренней поверхностью корпуса фильтра и наружной поверхностью фильтрующей трубы. Направляющая и фильтрующая трубы в исходном положении зафиксированы срезным штифтом и установлены с возможностью относительного осевого перемещения и совмещения положения своих впускных отверстий после разрушения срезного элемента.Known bypass node, made in the form of a single assembly (module) of a filter for cleaning flushing fluid when drilling with hydraulic downhole motors (RF patent No. 2016186, EV 21/00, publication date 07/15/1994), which contains a guide pipe with inlet openings, a filter pipe with filter holes, a ring for blocking the passage between the inner surface of the filter housing and the outer surface of the filter pipe. The guide and filter pipes in the initial position are fixed with a shear pin and installed with the possibility of relative axial movement and alignment of the position of their inlets after the destruction of the shear element.

Недостатками известного модуля являются сложность конструкции, низкое качество очистки промывочной жидкости ввиду отсутствия регулировки отверстий фильтра в зависимости от размеров частиц механических примесей, присутствующих в жидкости и способных повредить рабочие органы ГЗД.The disadvantages of the known module are the design complexity, poor quality of cleaning the washing liquid due to the lack of adjustment of the filter openings depending on the particle size of the mechanical impurities present in the liquid and capable of damaging the working elements of the hydraulic valve.

Известен фильтрующий элемент фильтра для гидравлического забойного двигателя (патент РФ №2407881, Е21В 43/08, дата публикации 27.12.2010), взятый в качестве прототипа, который выполнен в виде металлической трубы со щелевыми отверстиями, параллельными оси фильтра, шириной 2,0-2,5 мм, длиной 200-300 мм, расположенными в шахматном порядке диаметрально напротив друг друга в количестве 8 или 10 штук на погонный метр фильтрующего элемента.Known filter element for a hydraulic downhole motor (RF patent No. 2407881, ЕВВ 43/08, publication date 12/27/2010), taken as a prototype, which is made in the form of a metal pipe with slotted holes parallel to the filter axis, width 2.0- 2.5 mm, 200-300 mm long, staggered diametrically opposite each other in the amount of 8 or 10 pieces per linear meter of the filter element.

Недостатками известного фильтрующего элемента являются:The disadvantages of the known filter element are:

- низкое качество очистки фильтруемой жидкости в виду невозможности регулировки размеров щелевых отверстий, например, ширины щели (2,0-2,5 мм) фильтрующего элемента в зависимости от различных размеров механических примесей, присутствующих в жидкости, которые способны повредить рабочие органы двигателя. Например, винтовые забойные гидравлические двигатели эксплуатируются с использованием буровых растворов с максимальным размером частиц механических примесей не более 1 мм (Абубакиров В.Ф. и др. «Буровое оборудование»: Справочник: в 2-х томах. Т.2 Буровой инструмент. - М.: ОАО «Издательство «Недра», 2003, гл.3 Гидравлические забойные двигатели, с.138);- low quality of cleaning the filtered fluid in view of the impossibility of adjusting the size of the slit holes, for example, the width of the slit (2.0-2.5 mm) of the filter element, depending on the different sizes of mechanical impurities present in the liquid, which can damage the working parts of the engine. For example, downhole screw hydraulic motors are operated using drilling fluids with a maximum particle size of mechanical impurities of not more than 1 mm (Abubakirov V.F. et al. “Drilling equipment”: Reference: in 2 volumes. T.2 Drilling tools. - M .: Nedra Publishing House OJSC, 2003, Ch.3 Hydraulic downhole motors, p.138);

- низкая самоочистка фильтрующего элемента от застрявших в щелевых отверстиях частиц примесей;- low self-cleaning of the filter element from impurity particles stuck in the slotted holes;

- низкая пропускная способность фильтра ввиду размещения щелевых отверстий длиной 200-300 мм, в шахматном порядке выполненных параллельно оси фильтра в количестве 8 или 10 штук на погонный метр. Для увеличения пропускной способности необходимо увеличить длину фильтрующего элемента, что увеличивает массогабаритные характеристики фильтрующего элемента и снижает его эксплуатационные возможности.- low filter capacity due to the placement of slotted holes 200-300 mm long, staggered parallel to the filter axis in the amount of 8 or 10 pieces per linear meter. To increase the throughput, it is necessary to increase the length of the filter element, which increases the overall dimensions of the filter element and reduces its operational capabilities.

Задача полезной модели - разработка конструкции регулируемого модуля фильтра для ГЗД, обеспечивающего повышенную эксплуатационную надежность.The objective of the utility model is the development of the design of an adjustable filter module for hydraulic circuit breaker, providing increased operational reliability.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, состоит в повышении качества очистки жидкости за счет возможности регулирования отверстий фильтрующего элемента модуля, повышении надежности работы модуля за счет самоочистки фильтрующего элемента, в повышении пропускной способности модуля.The technical result obtained when solving the problem is to improve the quality of liquid purification due to the ability to control the holes of the filter element of the module, increase the reliability of the module due to self-cleaning of the filter element, and increase the throughput of the module.

Технический результат достигается тем, что в модуле фильтра для гидравлического забойного двигателя, содержащем фильтрующий элемент с отверстиями для прохода жидкости, согласно полезной модели фильтрующий элемент выполнен в виде пружины сжатия, один конец которой размещен в опорном элементе, выполненном в виде цилиндрической детали с отверстиями для прохода жидкости, которая жестко соединена с проходящим в полости пружины стержнем, при этом второй конец пружины установлен в спорно-регулирующем элементе, закрепленном на втором конце стержня с помощью разъемного соединения.The technical result is achieved by the fact that in the filter module for a downhole motor containing a filter element with holes for fluid passage, according to a utility model, the filter element is made in the form of a compression spring, one end of which is placed in a support element made in the form of a cylindrical part with holes for the passage of the fluid, which is rigidly connected to the rod passing in the cavity of the spring, while the second end of the spring is installed in a controversial-regulating element mounted on the second end with using a detachable connection.

Выполнение в модуле фильтрующего элемента в виде пружины сжатия предохраняет модуль от засорения, так как винтовая щель (отверстие) фильтрующего элемента под действием вибрации работающей бурильной установки и перепада давления на входе-выходе фильтрующего элемента самоочищается за счет встряхивания, перетирания и освобождения, застрявших в межвитковых зазорах пружины частиц механических примесей, что повышает надежность работы модуля, его ресурс работы.The execution of the filter element in the form of a compression spring in the module protects the module from clogging, since the screw slot (hole) of the filter element is self-cleaning due to vibration of the operating drilling rig and pressure drop at the inlet / outlet of the filter element, which are stuck in inter-turn the gaps of the spring of particles of mechanical impurities, which increases the reliability of the module, its service life.

Выполнение спорно-регулирующего элемента в виде гайки, закрепленной на стержне и зафиксированной посредством, например, контргайки позволяет плавно изменять межвитковый зазор пружины в зависимости от определенного значения размера частиц механических примесей, присутствующих в жидкости, что повышает качество очистки бурового раствора.The implementation of the controversial-regulating element in the form of a nut fixed on the rod and fixed by, for example, a lock nut allows you to smoothly change the inter-turn gap of the spring depending on the specific particle size of the mechanical impurities present in the fluid, which improves the quality of drilling mud cleaning.

Выполнение пазов в опорном и спорно-регулирующем элементах для размещения торцов пружины позволяет предотвратить проникновение частиц механических примесей по торцу фильтрующего элемента, что также повышает качество очистки жидкости.The implementation of the grooves in the support and controversial-regulating elements to accommodate the ends of the spring helps to prevent the penetration of particles of mechanical impurities at the end of the filter element, which also improves the quality of liquid cleaning.

Фиксация гайки на стержне с помощью, например, контргайки после установки межвиткового зазора пружины исключает самооткручивание и перемещение гайки относительно стержня, что повышает надежность работы устройства.Fixing the nut on the rod using, for example, a lock nut after setting the inter-turn gap of the spring, eliminates self-loosening and movement of the nut relative to the rod, which increases the reliability of the device.

Технический результат достигается также тем, что гайка снабжена центрирующими элементами, например ребрами с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса фильтра, что снижает вибрацию и износ деталей модуля.The technical result is also achieved by the fact that the nut is equipped with centering elements, for example, ribs with the possibility of interaction with the inner surface of the filter housing, which reduces vibration and wear of module parts.

Наличие на стержне центрирующих элементов, выполненных, например, в виде реберных пластин с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью пружины, повышает устойчивость пружины, предохраняя пружину от искривления и ограничивая ее перемещения в радиальном направлении, обеспечивая постоянный размер межвиткового зазора пружины по всей ее длине, что повышает качество очистки жидкости.The presence of centering elements on the rod, made, for example, in the form of rib plates with the possibility of interacting with the inner surface of the spring, increases the stability of the spring, protecting the spring from bending and limiting its movement in the radial direction, ensuring a constant size of the inter-turn gap of the spring along its entire length, which improves the quality of fluid cleaning.

Кроме того, фильтрующий элемент, выполненный в виде пружины сжатия, по сравнению с фильтрующим элементом, выполненным из трубы с прорезанными в ней щелевыми отверстиями (прототип), при одинаковом размере наружного диаметра и длине, например один погонный метр, обладает большей пропускной способностью.In addition, the filter element, made in the form of a compression spring, compared with the filter element made of a pipe with slotted holes cut through it (prototype), with the same outer diameter and length, for example, one linear meter, has a higher throughput.

Например, для фильтрующего элемента выполненного в виде пружины сжатия из проволоки диаметром 8 мм и средним диаметром 94 мм (наружный диаметр 102 мм) при межвитковом зазоре пружины 2,5 мм и соответственно 95 витках, приходящихся на один погонный метр фильтрующего элемента, длина щелевого отверстия составит 28000 мм (3,14×94×95 мм). Тогда как у прототипа при наличии на одном погонном метре фильтрующего элемента - трубы с наружным диаметром 102 мм, 10 щелевых отверстий длиной по 300 мм, общая длина щелевых отверстий составит 3000 мм. Таким образом, фильтрующий элемент, выполненный в виде пружины, при аналогичных с фильтрующим элементом прототипа условиях имеет длину фильтрующей щели в 9,3 раза больше, чем суммарная длина щелей, выполненных на одном погонном метре фильтрующего элемента прототипа. Соответственно, увеличивается и площадь пропускного сечения одного погонного метра фильтрующего элемента, выполненного в виде пружины.For example, for a filter element made in the form of a compression spring made of wire with a diameter of 8 mm and an average diameter of 94 mm (outer diameter 102 mm) with an inter-turn gap of a spring of 2.5 mm and, respectively, 95 turns per one meter of filter element, the length of the slit hole will be 28,000 mm (3.14 × 94 × 95 mm). Whereas in the prototype, if there is a filter element on one running meter - pipes with an outer diameter of 102 mm, 10 slotted holes 300 mm long, the total length of the slotted holes will be 3000 mm. Thus, the filter element made in the form of a spring, under similar conditions with the filter element of the prototype, has a filter gap length of 9.3 times longer than the total length of the slots made on one linear meter of the filter element of the prototype. Accordingly, the passage area of one linear meter of the filter element, made in the form of a spring, also increases.

Следует отметить, что при одинаковой пропускной способности и тонкости фильтрации фильтрующий элемент, выполненный в виде пружины сжатия, может быть выполненным значительно меньшего размера (длины), чем фильтрующий элемент прототипа. Соответственно, и модуль в целом с фильтрующим элементом, выполненным в виде пружины, может быть изготовлен меньшей длины, чем длина трубы с прорезанными щелевыми отверстиями (прототип), что улучшит условия эксплуатации, транспортирования и хранения заявленного модуля, а также уменьшит длину низа бурильной колонны с ГЗД.It should be noted that with the same throughput and filtering fineness, the filter element made in the form of a compression spring can be made much smaller (length) than the filter element of the prototype. Accordingly, the module as a whole with a filter element made in the form of a spring can be made shorter than the length of the pipe with slotted slotted holes (prototype), which will improve the operating conditions, transportation and storage of the claimed module, as well as reduce the length of the bottom of the drill string with HRM.

Конструкция модуля проста в изготовлении, представляет собой готовый для установки в корпус фильтра узел, выполнена сборно-разборной за счет разъемного соединения отдельных деталей, что дополнительно позволяет обеспечить высокую ремонтопригодность изделия, упростить процесс сборки/разборки изделия, произвести замену фильтрующего элемента при его износе или его очистку от частиц примесей при его промывке.The design of the module is simple to manufacture, it is a ready-made assembly for installation in the filter housing, it is collapsible due to the detachable connection of individual parts, which additionally allows for high maintainability of the product, to simplify the assembly / disassembly of the product, to replace the filter element when it is worn or its purification from particles of impurities during its washing.

Наличие указанных признаков позволяет сделать вывод о новизне технического решения.The presence of these signs allows us to conclude that the novelty of the technical solution.

Соответствие заявленной полезной модели критерию «промышленная применимость» показано на примере конкретного выполнения модуля фильтра для гидравлического забойного двигателя.The compliance of the claimed utility model with the criterion of "industrial applicability" is shown on the example of a specific implementation of the filter module for a downhole hydraulic motor.

На фигуре приведен общий вид модуля фильтра.The figure shows a General view of the filter module.

Модуль фильтра для гидравлического забойного двигателя содержит фильтрующий элемент, выполненный в виде пружины 1 сжатия, один конец (торец) которой размещен в пазу 2 опорного элемента 3, выполненного в виде цилиндрической детали с отверстиями 4 для прохода жидкости. Опорный элемент 3 жестко соединен со стержнем 5, на котором размещены центрирующие элементы, выполненные в виде реберных пластин 6 с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью пружины 1. Стержень 5 размещен в полости пружины 1. Второй конец (торец) пружины 1 размещен в пазу 7 опорно-регулирующего элемента, выполненного в виде гайки 8 с центрирующими ребрами 9, выполненными с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса фильтра (не показан). Гайка 8 закреплена на стержне 5 и зафиксирована с помощью контргайки 10. Опорный элемент 3 может быть снабжен наружной резьбой 11 для соединения с ниппельной частью фильтра (не показано) или внутренней резьбой 12 для соединения с ниппельной частью фильтра посредством, например, переходного элемента, выполненного в виде трубы с соответствующей резьбой на концах (не показано).The filter module for a downhole hydraulic motor includes a filter element made in the form of a compression spring 1, one end (end) of which is placed in the groove 2 of the support element 3, made in the form of a cylindrical part with holes 4 for the passage of fluid. The supporting element 3 is rigidly connected to the rod 5, on which are located the centering elements made in the form of rib plates 6 with the possibility of interaction with the inner surface of the spring 1. The rod 5 is placed in the cavity of the spring 1. The second end (end) of the spring 1 is placed in the groove 7 support -regulating element, made in the form of a nut 8 with centering ribs 9, made with the possibility of interaction with the inner surface of the filter housing (not shown). The nut 8 is mounted on the rod 5 and fixed with a lock nut 10. The support element 3 can be provided with an external thread 11 for connecting to the nipple part of the filter (not shown) or an internal thread 12 for connecting to the nipple part of the filter by, for example, a transition element made in the form of a pipe with a corresponding thread at the ends (not shown).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Перед установкой модуля в фильтр осуществляют настройку межвиткового расстояния пружины 1, при этом при повороте гайки 8 против часовой стрелки на стержне 5 пружину 1 ослабляют и расстояние между витками увеличивают. При повороте гайки 8 по часовой стрелке пружину 1 нагружают и уменьшают межвитковые зазоры. При настройке межвитковые зазоры пружины 1 не должны превышать размер частиц примесей, которые при прохождении через гидравлический забойный двигатель способны нанести повреждения рабочим органам. После установки межвиткового зазора пружины 1 гайку 8 фиксируют от перемещения на стержне 5 посредством контргайки 10.Before installing the module in the filter, the inter-turn distance of the spring 1 is adjusted, while turning the nut 8 counterclockwise on the rod 5, the spring 1 is weakened and the distance between the turns is increased. When the nut 8 is turned clockwise, the spring 1 is loaded and the inter-turn gaps are reduced. When setting the inter-turn gaps of the spring 1 should not exceed the particle size of the impurities, which, when passing through the hydraulic downhole motor, can cause damage to the working bodies. After setting the inter-turn gap of the spring 1, the nut 8 is fixed against movement on the shaft 5 by means of a lock nut 10.

Поток жидкости проходит через межвитковые зазоры внутрь пружины 1, отфильтровывая частицы механических примесей. Отфильтрованная жидкость, проходя по внутренней полости пружины 1, выходит через отверстия 4 опорного элемента 3, и поступает к гидравлическому забойному двигателю (не показано).The fluid flow passes through the inter-turn gaps into the spring 1, filtering out particles of mechanical impurities. The filtered liquid, passing through the internal cavity of the spring 1, leaves through the holes 4 of the support element 3, and enters a downhole hydraulic motor (not shown).

Таким образом, предложенное техническое решение модуля фильтра для гидравлического забойного двигателя позволяет повысить качество очистки жидкости, увеличить пропускную способность, улучшить условия его эксплуатации.Thus, the proposed technical solution of the filter module for a downhole hydraulic motor allows to improve the quality of fluid purification, increase throughput, and improve operating conditions.

Claims

1. A filter module for a downhole hydraulic motor, comprising a filter element with holes for fluid passage, characterized in that the filter element is made in the form of a compression spring, one end of which is placed in a support element made in the form of a cylindrical part with holes for the passage of fluid, which it is rigidly connected to a rod passing in the spring cavity, while the second end of the spring is mounted in a support-and-control element fixed to the second end of the rod using a detachable connection.

2. The module according to claim 1, characterized in that the supporting and regulating element is made in the form of a nut fixed to the rod and fixed on it, for example, by means of a lock nut.

3. The module according to claim 2, characterized in that the nut is equipped with centering elements, for example ribs.

4. The module according to claim 1, characterized in that the rod is provided with centering elements made, for example, in the form of rib plates with the possibility of interaction with the inner surface of the spring.

5. The module according to claim 1, characterized in that the grooves for installing the ends of the spring are made in the supporting and supporting-regulatory elements.

6. The module according to claim 1, characterized in that the support element is provided with an external or internal thread for connection with the nipple part of the filter.