RU187178U1 - Устройство для исследования влияния скорости, направления, состава потока бурового раствора на материалы и конструкцию аппаратуры, применяемой для геофизических исследований скважин в процессе бурения - Google Patents
Устройство для исследования влияния скорости, направления, состава потока бурового раствора на материалы и конструкцию аппаратуры, применяемой для геофизических исследований скважин в процессе бурения Download PDFInfo
- Publication number
- RU187178U1 RU187178U1 RU2018110862U RU2018110862U RU187178U1 RU 187178 U1 RU187178 U1 RU 187178U1 RU 2018110862 U RU2018110862 U RU 2018110862U RU 2018110862 U RU2018110862 U RU 2018110862U RU 187178 U1 RU187178 U1 RU 187178U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drilling
- wells
- fluid
- flushing fluid
- fluid flow
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 238000011160 research Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 title abstract description 9
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract 2
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims description 8
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000012938 design process Methods 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M10/00—Hydrodynamic testing; Arrangements in or on ship-testing tanks or water tunnels
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области геофизических исследований в скважинах и может быть использована для повышения надежности аппаратуры, используемой в процессе бурения скважин на нефть и газ. Заявленное устройство для исследования влияния скорости, направления, состава потока жидкости на материалы и конструкцию аппаратуры, применяемой для геофизических исследований скважин в процессе бурения, содержит насос, который нагнетает промывочную жидкость из приемного бака в магистраль, далее промывочная жидкость проходит через контейнер, в котором установлены испытываемые образцы деталей, которые подвергаются абразивному износу, затем промывочная жидкость по магистрали поступает в приемный бак, где, вытекая из патрубка на высокой скорости, обеспечивает перемешивание промывочной жидкости с абразивными частицами. В устройстве предусмотрен вентиль, который позволяет в нужный момент времени остановить циркуляцию промывочной жидкости. Таким образом, осуществляется циркуляция промывочной жидкости по замкнутому контуру, имитируя движение бурового раствора по внутритрубному пространству колонны буровых труб. Заявленное устройство позволяет предупредить технические проблемы с абразивным износом элементов конструкции. 5 ил.
Description
Полезная модель относится к области геофизических исследований в скважинах и может быть использовано для повышения надежности аппаратуры, используемой в процессе бурения скважин на нефть и газ.
В современном процессе строительства скважины заметное место по временным затратам занимают геофизические исследования. Обычно такие исследования проводятся скважинными приборами, спускаемыми в интервал исследования на геофизическом кабеле, проволоке или буровых трубах, при проведении которых процесс бурения скважины останавливается, в связи, с чем все чаще применяются методы геофизического исследования скважин, применяемые непосредственно в процессе бурения, позволяющие сократить время, затраченное на строительство скважины. Все такие приборы построены по единому принципу, для того чтобы процесс бурения был возможен необходимо организовать движение бурового раствора по замкнутому контуру (схема движения бурового раствора представлена на фиг.1), тем самым очищая забой от разбуренной породы (шлама).
Буровой насос 1 из приемного бака 11 нагнетает буровой раствор по нагнетательной магистрали 2 во внутритрубное пространство колонны буровых труб 4. Буровой раствор, проходя через внутритрубное пространство колонны буровых труб 4 и компоновки низа бурильной колонны (КНБК) 5, поднимает с забоя 6 разбуренную породу (шлам) 7 по затрубному пространству. Шлам 7 по системе желобов 8 попадает в отстойник 9, далее через систему фильтров 10 в приемный бак 11 и так по замкнутому контуру. Полностью очистить буровой раствор от шлама не представляется возможным, поэтому в его составе присутствует (от 1,5% до 3%) мелкодисперсная разбуренная порода (абразивные частицы). Эти частицы, двигаясь с буровым раствором с определенной скоростью, подвергает элементы конструкций аппаратуры, используемой в процессе бурения, входящей в состав компоновки низа бурильной колонны 5, абразивному износу. Элементы конструкций «размывает». Основным параметром, влияющим на скорость движения бурового раствора, является площадь сечения, через которое он проходит (чем меньше площадь сечения, тем выше скорость потока бурового раствора). Немаловажным фактором является конструктивное расположение элементов аппаратуры, входящих в КНБК, а также материалы и их покрытия, из которых изготовлены элементы конструкций. Теоретически (в процессе проектирования) очень сложно предусмотреть, что будет происходить с элементами конструкции при прохождении через них потока бурового раствора с содержанием абразивных частиц. Проведение таких экспериментов во время геофизического исследования скважин в процессе бурения, полностью изготовив аппаратуру, занимает много времени и требует значительных материальных затрат, потому что после каждой неудачной попытки, не прошедшую испытания аппаратуру, нужно утилизировать и начинать заново ее проектировать и изготавливать, а это длительный и кропотливый труд, следовательно - высокая стоимость и отсутствие гарантий положительного результата.
Наиболее близко проблемы с абразивным износом описаны в патенте RU 2 404 370 С1. Известен турбогенератор для питания скважинной аппаратуры, содержащий внешний ротор с корпусом и рабочими лопатками турбины, внутренний статор с обмоткой, выполненный на оси, в котором обмотка залита герметичным неэлектропроводным материалом, устойчивым к абразивному износу, внешний ротор установлен на подшипниках скольжения, внутренние рабочие поверхности подшипников скольжения выполнены из эластичного материала, например резины, со сквозными каналами и смонтированы на съемных втулках с буртиками, а втулки закреплены на оси, причем верхний подшипник скольжения закрыт с торца обтекателем с образованием кольцевого зазора между ним и корпусом (патент РФ№2184225 Е21В 47/00, от 01.08.2000 г.)
Недостатками известного турбогенератора являются сложность ремонта статорной обмотки, повышенный износ внутренней поверхности ротора из-за присутствия абразивных частиц в буровом растворе.
Технические проблемы заключаются в отсутствие информации при проектировании о:
минимально-/максимально допустимом процентном содержании абразивных частиц в буровом растворе, проходящем через внутритрубное пространство;
минимальной площади сечения, через которую проходит буровой раствор, следовательно, и максимальной скорости, при которой начинается абразивный износ элементов конструкции;
правильности формы и расположении элементов конструкций, особенно установленных навстречу потоку бурового раствора, тем самым исключить возможность возникновения турбулентного потока, следствием которого является процесс кавитации;
выборе марок материалов и покрытий элементов конструкции.
Решение указанной технической проблемы обеспечивается при использовании заявленной полезной модели на стадии проектирования аппаратуры, которая позволяет устранить вышеуказанные недостатки и получить технический результат, который заключается в определении опытным путем допустимого процентного содержания абразивных частиц в буровом растворе, проходящем через внутритрубное пространство; минимальную площадь сечения, через которую проходит буровой раствор, следовательно, и максимальную скорость бурового раствора, при которой начинается абразивный износ элементов конструкции; правильность формы и расположения элементов конструкций, особенно установленных навстречу потоку бурового раствора; обоснование применения материалов и покрытий элементов конструкции.
Заявленное устройство для исследования влияния скорости, направления, состава потока жидкости на материалы и конструкцию аппаратуры, применяемой для геофизических исследований скважин в процессе бурения, поясняется чертежами, на которых:
на фиг. 1 циркуляция бурового раствора в геофизической скважине;
на фиг. 2 внешний вид заявленного устройства;
на фиг. 3 показан пример установки испытываемых образцов деталей;
на фиг. 4 и фиг. 5 показаны результаты испытаний (размытые потоком жидкости детали).
Устройство (фиг. 2) содержит насос 12, который нагнетает промывочную жидкость 13 из приемного бака 14 в магистраль 15, далее промывочная жидкость 13 проходит через контейнер 25 (более подробно испытываемые образцы показаны на фиг.3), в котором установлены испытываемые образцы деталей, которые подвергаются абразивному износу, затем промывочная жидкость 13 по магистрали 15 поступает в приемный бак 14, где вытекая из патрубка 16 на высокой скорости обеспечивает перемешивание промывочной жидкости 13 с абразивными частицами. В устройстве предусмотрен вентиль 17, который позволяет в нужный момент времени остановить циркуляцию промывочной жидкости 13. Таким образом, осуществляется циркуляция промывочной жидкости 13 по замкнутому контуру, имитирую движение бурового раствора по внутритрубному пространству колонны буровых труб 4 (фиг. 1). Заявленное устройство позволяет предупредить вышеописанные технические проблемы.
На фиг. 3 показан пример установки испытываемых образцов деталей. Встречная деталь 18, установлена навстречу потоку жидкости 13, проходящему по магистрали 15, в сопрягаемую деталь 19 с одной стороны. Выходная деталь 20 установлена с противоположной стороны сопрягаемой детали 19. Поток жидкости 13, проходя через отверстие 22, сопрягаемой встречной детали 19, перенаправляется при помощи встречной детали 18 в отверстие меньшего диаметра 21. Пройдя отверстие меньшего диаметра 21, поток жидкости 13 перенаправляется при помощи выходной детали 20, в отверстие 23. При данной схеме установки встречная деталь 22, сопрягаемая деталь 19, выходная деталь 20 подвергаются абразивному износу посредством воздействия на них потоком жидкости 13, при помощи заявленного устройства.
Например, конструктивно проработаны детали, которые будут установлены во внутритрубном пространстве, допустим телесистемы или являются частью турбогенератора, и подвергаются воздействию потока жидкости с абразивными частицами (бурового раствора). Первые испытываемые образцы изготавливаются из мягкого материала (для упрощения и скорости изготовления, а также для получения более быстрого результата абразивного износа), например из Д16Т. Образцы необходимо установить в устройство, запустить процесс «промывки», допустим на 24 часа, далее снять образцы и визуально или при помощи измерительных инструментов и приспособлений оценить степень и характер износа. Неравномерный износ, с глубокими впадинами на сопрягаемых деталях (фиг. 5) - это последствия кавитации при турбулентном потоке, значит, в этом месте поток требует плавного изменения направления - это и есть первая задача, которую помогает решить заявленное устройство. Следующий вид износа - это износ одной из сопрягаемых деталей (фиг. 4), возникает при «неправильном» направлении или перенаправлении потока жидкости (например, при устранении турбулентности потока и кавитации). Следующий вид износа - это равномерный износ сопрягаемых деталей (если последовательно дошли до него, устраняя предыдущие два вида износа, то это «правильный путь») свидетельствует о малой площади проходного сечения для потока жидкости, его последствия устраняются увеличением сечения и тем самым снижением скорости. На этом этапе экспериментов определяется скорость потока жидкости, при которой начинается абразивный износ в конкретном сечении, а также максимальное процентное содержание абразивных частиц в потоке жидкости. В случае если скорость потока жидкости изменить не представляется возможным конструктивно, а содержание абразивных частиц в потоке жидкости соответствует минимальным требованиям, то детали изготавливают из износостойких материалов, на поверхностях деталей, подверженных износу предусматривают защитные износостойкие покрытия, конструктивно предусматривают защиту наиболее дорогостоящих деталей. Наилучшим результатом эксперимента считается отсутствие абразивного износа на образцах деталей, изготовленных из мягкого материала, поверхности деталей ровные и гладкие с шероховатостью поверхности Ra0,2…0,63, то есть поток «сгладил» шероховатость поверхности после механической обработки до указанных выше значений.
Таким образом, заявленное устройство для исследования влияния скорости, направления, состава потока жидкости на материалы и конструкцию аппаратуры, применяемой для геофизических исследований скважин в процессе бурения, обеспечивает решение указанных выше технических проблем и получение при его использовании предусмотренного авторами технического результата.
Claims (1)
- Устройство для исследования влияния скорости, направления, состава потока жидкости на материалы и конструкцию аппаратуры, применяемой для геофизических исследований скважин в процессе бурения, позволяющее на стадии проектирования предупредить, устранить абразивный износ элементов конструкции, включающее приемный бак с промывочной жидкостью с абразивными частицами, насос для нагнетания жидкости из приемного бака в магистраль и из магистрали в приемный бак, с обеспечением перемешивания промывочной жидкости с абразивными частицами, детали, подвергаемые абразивному износу, отличающееся тем, что оно снабжено расположенным на нагнетательной линии насоса контейнером, в котором установлены образцы испытываемых деталей – встречной деталью и выходной, расположенной со стороны, противоположной встречной детали, причем отверстие, в котором расположена сопрягаемая деталь, меньше, чем отверстие, в котором расположена встречная и выходная детали.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018110862U RU187178U1 (ru) | 2018-03-27 | 2018-03-27 | Устройство для исследования влияния скорости, направления, состава потока бурового раствора на материалы и конструкцию аппаратуры, применяемой для геофизических исследований скважин в процессе бурения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018110862U RU187178U1 (ru) | 2018-03-27 | 2018-03-27 | Устройство для исследования влияния скорости, направления, состава потока бурового раствора на материалы и конструкцию аппаратуры, применяемой для геофизических исследований скважин в процессе бурения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU187178U1 true RU187178U1 (ru) | 2019-02-22 |
Family
ID=65479608
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018110862U RU187178U1 (ru) | 2018-03-27 | 2018-03-27 | Устройство для исследования влияния скорости, направления, состава потока бурового раствора на материалы и конструкцию аппаратуры, применяемой для геофизических исследований скважин в процессе бурения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU187178U1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2024837C1 (ru) * | 1991-09-06 | 1994-12-15 | Ленинградский сельскохозяйственный институт | Способ испытания турбинных лопаток газотурбинного двигателя и устройство для его осуществления |
RU2184225C2 (ru) * | 2000-08-01 | 2002-06-27 | Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Самарские Горизонты" | Турбогенератор для питания скважинной аппаратуры |
CN102721525A (zh) * | 2012-07-05 | 2012-10-10 | 重庆大学 | 一种淹没射流测试箱及测试方法 |
RU2494363C2 (ru) * | 2011-12-30 | 2013-09-27 | Закрытое Акционерное Общество "Новомет-Пермь" | Способ гидроабразивных испытаний погружных насосов и стенд для его осуществления |
-
2018
- 2018-03-27 RU RU2018110862U patent/RU187178U1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2024837C1 (ru) * | 1991-09-06 | 1994-12-15 | Ленинградский сельскохозяйственный институт | Способ испытания турбинных лопаток газотурбинного двигателя и устройство для его осуществления |
RU2184225C2 (ru) * | 2000-08-01 | 2002-06-27 | Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Самарские Горизонты" | Турбогенератор для питания скважинной аппаратуры |
RU2494363C2 (ru) * | 2011-12-30 | 2013-09-27 | Закрытое Акционерное Общество "Новомет-Пермь" | Способ гидроабразивных испытаний погружных насосов и стенд для его осуществления |
CN102721525A (zh) * | 2012-07-05 | 2012-10-10 | 重庆大学 | 一种淹没射流测试箱及测试方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10370946B2 (en) | Intake screen assembly for submersible well pump | |
Zhu et al. | Experimental study of sand erosion in multistage electrical submersible pump ESP: performance degradation, wear and vibration | |
US20120091732A1 (en) | Power generating apparatus with an annular turbine | |
WO2018165067A1 (en) | In-situ replacement of fluids in a well tool | |
US10378295B2 (en) | Bypass flushing for gas extraction systems | |
US10669813B2 (en) | Production tubing flow diversion valve | |
RU2738696C2 (ru) | Компоненты насоса для нефтегазовой скважины и способ покрытия таких компонентов | |
RU187178U1 (ru) | Устройство для исследования влияния скорости, направления, состава потока бурового раствора на материалы и конструкцию аппаратуры, применяемой для геофизических исследований скважин в процессе бурения | |
US11630043B2 (en) | Experimental devices for simulating erosion of tubing strings caused by sand production | |
US20130045078A1 (en) | Bearing assembly for a vertical turbine pump | |
Olubode et al. | Experimental Comparison of Two Downhole Separators in Boosting Artificial Lift Performance | |
CN105189912A (zh) | 经改进的气动脱气器组件 | |
RU2722610C2 (ru) | Скважинный инструмент, имеющий осевой канал и открываемый/закрываемый боковой канал для текучей среды | |
King et al. | Abrasion Technology for Electric Submergible Pumps | |
RU2645064C1 (ru) | Способ и устройство для очистки скважинных фильтров | |
RU2750500C1 (ru) | Способ подачи растворителя аспо в скважину | |
Shamkov et al. | Sand Influence Analysis on ESP Operation in Salym Petroleum Development. Effective Methods and Procedures for Sand Protection | |
Azrag et al. | Predictive Maintenance of Produced Water Re-injection Pump Failure in the Field of Oil and Gas: A Review | |
JP6683553B2 (ja) | ポンプ設備 | |
RU68615U1 (ru) | Ступень (рабочий орган) погружного многоступенчатого насоса | |
RU2623758C1 (ru) | Скважинный магнитный комплекс для обработки пластового флюида в призабойной зоне скважины | |
CN109991154A (zh) | 一种评价耐蚀合金在高温高酸性环境下冲刷腐蚀行为的测试装置 | |
Tatu | Experiments and CFD Simulations of Sand Erosion and Impact on Performance of Electrical Submersible Pump (ESP) | |
RU174076U1 (ru) | Сепаратор механических примесей инерционно-гравитационного действия | |
US2179858A (en) | Rotary pump |