ШЛАМОУЛОВИТЕЛЬ

Полезная модель относится к бурению, в частности, к устройствам для улавливания шлама из промывочной жидкости, и может быть использовано при бурении нефтяных и газовых скважин винтовыми забойными двигателями для предотвращения попадения в них шлама.
В качестве прототипа принято описание изобретения «Шламоуловитель» по а.с. №1665018, МПК Е21В 21/00, опубл. 23.07.91 г.
Шламоуловитель содержит корпус с переводниками на концах для присоединения к элементам буровой колонны. В корпусе установлена соосно внутри на непроточной траверсе разделительная труба с обтекателем в верхней части и проходными отверстиями в теле трубы и обтекателе, выполненными в виде рядов щелей. Имеется шламосборная камера, образованная внутренней и наружной поверхностями корпуса и разделительной трубы соответственно и непроточной траверсой.
В корпусе на уровне обтекателя установлена прочная траверса, выполненная в виде турбинки. На наружной поверхности разделительной трубы над рядами щелей закреплены кольцевые обтекатели. Ряд щелей на обтекателе может быть выполнен в форме спирали Архимеда со смещением каждого последующего ее витка в направлении от центра к периферии и сверху вниз, при этом спираль Архимеда обтекателя может быть выполнена из полосы.
Признаки, являющиеся общими для прототипа и заявленного устройства, состоят в наличии у полезной модели корпуса с переводниками по концам для присоединения к элементам буровой колонны, в наличие установленной соосно внутри корпуса во втулке нижнего проводника разделительной трубы с обтекателем и направляющим аппаратом с направляющими элементами в верхней части корпуса, в наличии прорезей в теле разделительной трубы, в наличии шламосборной камеры, образованной внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью разделительной трубы.
Причина, препятствующая получению в известном техническом решении технического результата, заключается в наличии проходных щелей в обтекателе, что предопределяет возможность прохождения части шлама в разделительную трубу и далее к забойным механизмам. Отсутствие соотношения площадей поперечного сечения шламосборной камеры и суммарной площади прорези разделительной трубы в пользу последних снижает вероятность осаждения шлама у входа в щели, также как и их вертикальное расположение.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении эффективности работы забойного оборудования.
Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, состоит в повышении степени очистки шламоуловителем промывочной жидкости, поступающей к забойным механизмам.
Достигается технический результат тем, что в шламоуловителе, включающем корпус с переводниками по концам для присоединения к элементам бурильной колонны, установленную соосно внутри корпуса во втулке нижнего переводника разделительную трубу с обтекателем и направляющим аппаратом с направляющими элементами в верхней части разделительной трубы, снабженной прорезями, и шламосборную камеру, образованную внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью разделительной трубы, согласно полезной модели, обтекатель выполнен цельным, прорези в разделительной трубе выполнены в виде щелей или рядов отверстий, направленных навстречу наклону направляющих элементов направляющего аппарата, а суммарная площадь прорезей разделительной трубы превышает площадь поперечного сечения шламосборной камеры.
Достигается технический результат также и тем, что направляющие элементы направляющего аппарата выполнены в виде наклонных лопаток или наклонных отверстий, и также тем, что обтекатель выполнен конусным
Выполнение обтекателя цельным и коническим позволяет эффективнее устремить поток промывочной жидкости к направляющему аппарату и исключить проход шлама через центральную часть обтекателя в разделительную трубу шламосборника.
Выполнение направляющих элементов направляющего аппарата в виде наклонных лопаток или наклонных отверстий позволяет закручивать поток промывочной жидкости в шламосборной камере, которая под действием центробежной силы прижимается к наружной стенке шламосборной камеры, и под действием трения и веса крупные фракции шлама оседают на дно камеры.
Соотношение площади поперечного сечения шламосборной камеры и суммарной площади прорезей разделительной трубы в пользу последних обеспечивает при переходе с меньшего диаметра на больший уменьшение гидравлического сопротивления, а следовательно и снижение скорости на входе в прорези разделительной трубы, увеличивает гравитационную составляющую воздействия на шлам, и он интенсивнее выпадает в осадок. Выполнение прорезей в разделительной трубе в виде щелей или рядов отверстий, направленных навстречу наклону направляющим элементам направляющего аппарата позволяет уменьшить траекторию контакта шлама с прорезью и тем самым усиливать выпадение шлама в осадок.
Новые признаки заявленного технического решения заключаются в выполнении обтекателя цельным коническим, в выполнении прорезей в разделительной трубе в виде щелей или рядов отверстий, направленных навстречу наклону направляющих элементов направляющего аппарата. Новым признаком является также соотношение суммарной площади прорезей разделительной трубы и поперечного сечения шламосборной камеры в пользу первых. Новым признаком является также выполнение направляющих элементов направляющего аппарата в виде наклонных лопаток или наклонных отверстий.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где
на фиг.1 - показан общий вид шламоуловителя в разрезе;
на фиг.2 - показан частичный общий вид шламоуловителя в разрезе с вырывом по направляющим лопаткам направляющего аппарата и прорезями в виде рядов отверстий в разделительной трубе;
на фиг.3 - вид сверху на направляющий аппарат с лопатками;
на фиг.4 - вид сверху на направляющий аппарат с отверстиями;
на фиг.5 - сечение А-А на фиг.4.
Шламоуловитель содержит корпус 1 с верхним и нижним переводниками 2, 3 на концах для присоединения к элементам бурильной колонны. В корпусе соосно установлена во втулке 4 нижнего переводника 3 разделительная труба 5 с прорезями. На верхней части разделительной трубы 5 установлен цельный конусный обтекатель 6 с направляющим аппаратом 7. Направляющий аппарат 7 снабжен наклонными лопатками 8 или наклонными отверстиями 9. Между направляющим аппаратом 7 и верхним переводником 2 установлена регулировочная втулка 10, которая поджимается верхним переводником 2. Внутренняя поверхность корпуса 1 и наружная поверхность разделительной трубы 5 образуют шламосборную камеру 11. Прорези в разделительной трубе 5 выполнены либо в виде наклонных щелей 12 (фиг.1), либо в виде рядов отверстий 13 (фиг.2). Наклонные щели 12 или ряды отверстий 13 направлены навстречу наклону лопаток 8 или отверстий 9 направляющего аппарата 7. При этом суммарная площадь щелей 12 или рядов отверстий 13 больше площади поперечного сечения шламосборной камеры 11.
Шламоуловитель работает следующим образом. При подаче промывочной жидкости к забойным механизмам шлам, находящийся в бурильной колонне, опускается вниз с промывочной жидкостью, доходит до шламоуловителя, где обтекатель 6 конусной формы рассредотачивает поток на направляющий аппарат 7. Направляющий аппарат 7 наклонными лопатками 8 или наклонными отверстиями 9 закручивает поток, который под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам со шламом в шламосборной камере, где под действием гравитационной силы выпадают в осадок крупные фракции шлама. При этом на входе промывочной жидкости в прорези разделительной трубы ее скорость падает из-за соотношения проходных площадей в пользу прорезей, что уменьшает гидравлическое сопротивление. С падением гидравлического сопротивления скорость потока падает и увеличивается выпадение в осадок более мелких фракций шлама. Этот эффект усиливается и направлением прорезей навстречу наклону направляющих элементов направляющего аппарата за счет уменьшения траектории контакта с прорезями. Таким образом шлам опускается в шламосборной камере 11, а очищенная промывочная жидкость поступает через щели 12 или отверстия 13 через разделительную трубу 5 вниз к забойным механизмам. Для опорожнения шламосборной камеры 11, шламоуловитель поднимают из скважины, разбирают, удаляют шлам, собирают, вновь устанавливают на прежнее место и затем вместе с забойными механизмами опускают в скважину.