ШЛАМОУЛОВИТЕЛЬ
SLUDGE TRAP

Изобретение относится к устройствам, применяемым при бурении скважин различного назначения, а именно к шламоуловителям, используемым для сбора, преимущественно металлического шлама, образующегося при бурении штыревыми долотами, пневмо- и гидроударниками, а также при шароструйном бурении и особенно при бурении дробью. Бурение забойными машинами (пневмо- и гидроударниками), а также шароструйное бурение и особенно дробью в настоящее время находят все более широкое применение благодаря несравнимо более низкой стоимости твердого сплава и особенно дроби и стальных шаров по сравнению с алмазным инструментом, в первую очередь при бурении скважин большого диаметра.
Известен шламоуловитель, содержащий корпус с присоединительными резьбами на концах и кожух с отверстиями, образующий с корпусом накопительную емкость в виде набора секционных втулок (см. патент РФ № 2001242, кл. Е21В 31/03, 1993 г.).
К недостаткам данного шламоуловителя следует отнести сложность конструкции и вероятность перекрытия выходных каналов крупными металлическими частицами, что значительно снизит эффективность работы шламоуловителя.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является шламоуловитель, содержащий корпус и шламовую трубу, соединенные с переходником и образующими накопительную емкость (см. Масленников И.К. Буровой инструмент. - М., Недра, 1989, с.352-353). Данный шламоуловитель имеет простую конструкцию и благодаря этому - высокую надежность в работе и небольшую стоимость.
К недостаткам данного устройства следует отнести сложность и трудоемкость разгрузки шлама, особенно металлического. Ручная разгрузка шламоуловителя с использованием кувалд занимает очень много времени и травмоопасен для бурового персонала.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является упрощение процесса разгрузки шлама из шламоуловителя и как следствие этого повышение производительности на вспомогательных работах при одновременном снижении травматизма на буровых работах.
Для достижения поставленного технического результата  шламоуловитель, содержащий корпус и шламовую трубу, соединенные с переходником и образующие накопительную емкость, согласно изобретению  снабжен камерой, выполненной из материала с изменяющейся формой, заполненной жидкостью, газом или аэрированной жидкостью, закрепленной от осевого перемещения в накопительной емкости и снабженной клапаном.
Достижению указанного технического результата способствует также и то, что:
- клапан размещен в верхней части камеры;
- камера закреплена от осевого перемещения на корпусе;
- в рабочем положении в диаметральной плоскости камера имеет форму цилиндра;
- в рабочем положении камера в радиальном сечении имеет U-образную форму, наружная стенка которой контактирует со шламовой трубой, а внутренняя - с корпусом;
- вертикальные стенки камеры выполнены из материала с большим коэффициентом эластичности по сравнению с поперечной стенкой.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 и 2 представлены варианты выполнения шламоуловителя в разрезе.
Шламоуловитель включает корпус 1 и шламовую трубу 2, соединенные с переходником 3 и образующие совместно накопительную емкость 4. Шламоуловитель снабжен камерой 5 с изменяющимся объемом, оснащенной обратным клапаном 6, размещенным в ее верхней части и служащим для ее загрузки и разгрузки наполнителем. В качестве наполнителя могут быть использованы газ, жидкость или аэрированная жидкость. Камера 5 крепится в рабочей полости 4 от осевого перемещения любым известным способом, в частности, путем установки оболочки 7 на корпусе 1 с натягом, фиксатором в виде пружинного разрезного кольца и т.д. (не показано). В качестве оболочки 7 целесообразно использовать эластичный материал с гладким покрытием, в частности прорезиненный материал. Обязательным условием является герметичность материала.
При бурении скважин небольшого диаметра предусматривается использование камеры 5, имеющей в рабочем положении форму полого цилиндра (фиг.2). Такая форма выполнения камеры 5 позволяет минимизировать «потерю» полезного объема накопительной емкости, что при малой разности между внутренним диаметром шламовой трубы 2 и наружным диаметром корпуса 1 имеет большое значение.
Предусмотрен вариант выполнения шламоуловителя с камерой 5, оболочка 7 которой в рабочем положении имеет в радиальном сечении U-образную форму. При этом наружная стенка оболочки 7 контактирует со шламовой трубой 2, а внутренняя - с корпусом 1, причем вертикальные стенки камеры 5 выполнены из более эластичного материала по сравнению с поперечной стенкой 8 у дна камеры 5.
Принцип работы шламоуловителя заключается в следующем. Перед спуском шламоуловителя в накопительной емкости 4 размещают камеру 5 цилиндрической (фиг.2) или U-образной формы (фиг.1) и фиксируют ее относительно корпуса 1, например, посредством установки ее с натягом или любым механическим приспособлением (разрезным кольцом, штифтом и т.д.). Цилиндрическая форма камеры 5 используется при малых диаметрах бурения, чтобы минимизировать «потери» полезного объема накопительной емкости 4. Камера 5 U-образной формы используется в скважинах большого диаметра, когда полезный объем накопительной емкости 4 значителен и позволяет использовать камеру 5 с двойными стенками. После этого заполняют камеру 5 под давлением рабочим агентом (накопителем), под действием которого камера 5 увеличивает свой объем. При этом благодаря выполнению боковых стенок камеры 5 из более эластичного материала расширение камеры 5 происходит в радиальном направлении. В процессе бурения скважин шламоуловитель находится над долотом и шлам поднимается вместе с восходящим потоком промывочной жидкости между стенками скважины и шламовой трубой 2. Выше шламовой трубы 2 скорость восходящего потока резко уменьшается из-за увеличения проходного сечения для жидкости, и шлам начинает оседать в накопительную емкость 4. После завершения процесса бурения шламоуловитель вместе с буровым снарядом 9 поднимается на поверхность. Затем открывают клапан 7 и освобождают камеру 5 от наполнителя. В результате этого объем камеры 5 уменьшается, и шлам со стенок шламовой трубы 2 свободно соскальзывает вниз. Происходит расспрессовка шлама, который после наклона шламоуловителя вниз открытой частью высыпается из накопительной емкости 4 и шламоуловитель готов к новому спуску в скважину.
Применение предложенного шламоуловителя позволяет повысить производительность труда на вспомогательных работах за счет улучшения условий работы бурового персонала и повысить безопасность работ.