ФИЛЬТР БУРОВОЙ КОЛОННЫ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
DRILL STRING FILTER AND METHOD FOR MANUFACTURE THEREOF

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована при добыче жидкостей и газов из недр земли и предназначено для очистки бурового раствора от механических примесей и окалины. Применяется при строительстве нефтяных и газовых скважин, в том числе наклонно-направленных и горизонтальных.
Известен фильтр буровой колонны, содержащий корпус в виде перфорированной трубчатой цилиндрической поверхности, дно и открытый верх, размеры которого соответствуют размеру отверстия трубы. При этом перфорация корпуса фильтров при их установки и составления колонны имеет переменную скважность по высоте колонны, увеличивающуюся к ее нижней части колонны за счет увеличения диаметра отверстий перфорации корпуса или за счет увеличения количества отверстий перфорации корпуса. См. описание к патенту на изобретение RU №2378496, МПК Е21В 43/08 (2006.01), опубл. 10.01.2010 Бюл. №1.
В данной устройстве основной поток проходит через нижнюю часть фильтра сокращая срок его службы.
Известен, принятый за прототип, фильтр буровой колонны, содержащий корпус в виде перфорированной трубчатой цилиндрической или конической боковой поверхности, дно и открытый верх с фланцем, размеры которого соответствуют размеру посадочного места. При этом вдоль оси корпуса расположен удерживающий дно стержень, выступающий над фланцем, сверху которого над фланцем вдоль оси боковой поверхности корпуса расположен цилиндрический опорный элемент с выступом в виде шляпки. При этом цилиндрический опорный элемент соединен по меньшей мере одной плоской опорной пластиной с внутренней поверхностью корпуса и фланца в виде кольцевой опоры. При этом плоская опорная пластина представляет собой параллелограмм. См. описание к патенту на изобретение US №7243742 В2, МПК B01D 35/02, опубл. 17.07.2007.
В данном устройстве основная часть потока бурового раствора проходит через низ фильтра увеличивая его износ, что подтверждается практикой. Уменьшения площади отверстий за счет конусности фильтра недостаточно.
Известен способ изготовления фильтра буровой колонны, в котором корпус в виде перфорированной трубчатой цилиндрической или конической поверхности, дно и открытый верх, размеры которого соответствуют размеру отверстия трубы. При этом перфорацию корпуса фильтров изготавливают разной скважности, увеличивающейся к нижней производят ее просечно-вытяжным методом с переналадкой оборудования и маркировкой скважности каждого фильтра. См. описание к патенту на изобретение RU №2378496, МПК Е21В 43/08 (2006.01), опубл. 10.01.2010 Бюл. №1. Данное устройство, реализующее этот способ крайне сложно и дорого в изготовлении и не обеспечивает равномерного расхода бурового раствора по поверхности фильтра, что сокращает срок его службы.
Известен, принятый за прототип, способ изготовления фильтра буровой колонны, в котором корпус в виде перфорированной трубчатой цилиндрической поверхности, дно и открытый верх, размеры которого соответствуют размеру отверстия трубы. При этом перфорацию корпуса фильтров изготавливают разной скважности в зависимости от места установки фильтра по высоте колонны и производят ее просечно-вытяжным методом с переналадкой оборудования и маркировкой скважности каждого фильтра. См. описание к патенту на изобретение RU №2340763, МПК Е21В 43/08 (2006.01), опубл. 10.12.2008 Бюл. №34. Просечно-вытяжной метод перфорации листовой стали ограничивает диаметр отверстий и расстояние между ними. Ограничена длина фильтрующий части.
Данное устройство не обеспечивает равномерного расхода бурового раствора по поверхности фильтра, что сокращает срок его службы.
Задачей группы изобретений является повышение срока службы фильтра и сокращение издержек на его изготовление и эксплуатации.
Технический результат позволяет значительно снизить затраты на производство. Обеспечить равномерный износ фильтра по всей его длине за счет равномерного распределения потока бурового раствора, а равномерность потока за счет плавного изменения формы, размера отверстий и расстояния между ними по длине фильтра, не увеличивая скважности отверстий книзу. Позволяет изготавливать отверстия любых параметров и форм. Изготавливать фильтры из нержавеющей стали толщиной более 4 мм.
Это достигается тем, что фильтр буровой колонны, содержащий корпус в виде перфорированной трубчатой цилиндрической или конической боковой поверхности, дно и открытый верх с фланцем, размеры которого соответствуют размерам буровой колонны, при этом перфорированная трубчатая оболочка имеет круглые, щелевые и другой формы отверстия переменных размеров с различными расстояниями между ними с постоянной или уменьшающейся книзу скважностью. При этом толщина оболочки достигает 5 мм.
Это достигается тем, что способ изготовления фильтра буровой колонны включающий изготовление перфорированной трубчатой цилиндрической или конической оболочки, дна, фланцев и серьги и соединения их при помощи сварки, включает изготовление оболочки всех элементов  при помощи лазерной резки. При этом изготовление перфорации производится на трубчатой или конической оболочке из нержавеющей стали при помощи станка лазерной резки и программного обеспечения на станке KS-3V-2 фирмы ВНИТЭП, обеспечивающих точное изготовление отверстий в материале толщиной до 5 мм.
На фиг. 1 представлен общий вид фильтра буровой колонны
На фиг. 2 представлен вид А на установленный модуль с узлом его крепления.
На фиг. 3 представлен вариант установочной фланца арматуры.
Фильтр буровой колонны представляет собой корпус 1, состоящий из перфорированной трубчатой оболочки с цилиндрической или конической боковой поверхностью, выполненный из двух половинок 2 (см. фиг. 2) и соединенных между собой неразъемным соединением 3 с двух сторон корпуса 1 в плоскости их соединения, проходящей через ось вращения вдоль трубчатой оболочки с отверстиями 4 (см. фиг. 1). Корпус 1 фильтра буровой колонны принято называть фильтрующим элементом, который в сборе с открытым верхом, на котором расположена установочная арматура 5 и дном 6 является фильтром буровой колонны.
Установочная арматура 5 предназначена для установки фильтра буровой колонны в трубу буровой колонны и может быть выполнена в виде фланца, как показано на фиг. 1, который неразъемным соединением 7 соединен с корпусом 1, размеры которого соответствуют размерам отверстия трубы буровой колонны. На фиг. не показана. Дно 6 представляет собой цилиндрическую вставку с закругленным коническим наконечником и имеет центральное сквозное отверстие 8 (см. фиг. 2). На внешнем цилиндрическом диаметре вставки выполнены продольные закругленные пазы 9 по всей ее длине, включая коническую часть и которые равномерно расположены по внешней окружности. Вставка закругленным коническим наконечником направлена навстречу движения фильтрующегося потока и неразъемным соединением 10 (см. фиг. 1) снизу соединена с корпусом 1 по его внутреннему диаметру. Дно 6 может быть выполнено в виде перфорированной шайбы и соединено по внутреннему диаметру корпуса 1 неразъемным соединением, а нижняя треть корпуса 1 может иметь дополнительную перфорированную оболочку с дном в виде перфорированной шайбы (на фиг. не показаны).
Отверстия 4 трубчатой оболочки могут, быть как круглые, щелевые или каплевидные, сужающиеся книзу.
Установочная арматура 5 может быть выполнена как показана на фиг. 3 и состоять из втулки 11, которая неразъемным соединением 12 по наружному диаметру корпуса 1 соединена с ним, фланца 13, который закрепляется на втулке 11 при помощи пружинных штифтов 14 и серьгу 15 с болтом 16. А может быть выполнена в виде целикового фланца. Серьга 15 неразъемным соединением 17 присоединена к торцевой поверхности втулки 11, а болт 16 вкручивается в серьгу 15, облегчая при этом демонтаж фильтра буровой колонны.
Корпус 1 изготавливается из листа нержавеющей стали толщиной от 3 до 5 мм и элемент может быть длиной L от 800 до 1220 мм и диаметром Ф от 50 до 76 мм, при этом отношение длины к диаметру составляет 16 и более единиц.
Способ изготовления фильтра буровой колонны имеет следующую последовательность. Вначале фильтрующий элемент изготавливается из листа нержавеющей стали толщиной от 3 до 5 мм путем скоростной лазерной резки на станках KS-3V-2 компании ВНИТЭП с использование программного обеспечения той-же фирмы и имеет отверстия, размер, форма и расположение которых отличается у фильтров разных моделей. В нижнему торцу конического фильтра приварена перфорированная шайба. У части цилиндрических фильтров в нижней части внутрь вварена деталь «торпедо», которая также имеет отверстия для прохождения бурового раствора. «Торпедо» является массивной деталью, изготавливаемой токарной и фрезерной обработкой. Часть цилиндрических фильтров изготавливается из трубной заготовки с помощью труборезного модуля лазерного станка.
К верхнему торцу фильтрующего элемента присоединена установочная арматура. Установочная арматура предназначена для установки фильтра в буровую колонну. Представляет собой металлический фланец, приваренный к фильтрующему элементу. Конические фильтры имеют серьгу, облегчающую их демонтаж.
Таким образом группа изобретений позволяет значительно снизить затраты на производство. Обеспечить равномерный износ фильтра по всей его длине за счет равномерного распределения потока бурового раствора, а равномерность потока - за счет плавного изменения формы, размера отверстий и расстояния между ними по длине фильтра, не увеличивая скважности отверстий книзу. Позволяет изготавливать отверстия любых параметров и форм. Изготавливать фильтры из нержавеющей стали толщиной более 4 мм.