Металлошламоуловитель

, 4 Е 21 в 31 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ СЯ ь,ОБРЕТЕНИЯЬСТВУ 12114139076/22-03(46) 30.06.88. Бюл. У 24 (71) Западно-Сибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторс кий институт технологии глубокого разведочного бурения(56) Патент США В 2626177, кл. 294- 86,11, опублик, 1953.Авторское свидетельство СССР В 1191554,кл. Е 21 В 31/03, 1984. 4 ь Ю ОЬ ПИСАНИЕ ВТОРСНОМУ С 8 И(57) Изобретение относится к областибурения и позволяет повысить надежность работы металлошламоуловителяза счет гарантированного удержания вего полости улавливаемых частиц иобеспечить промывку в процессе спуска и работы металлошламоуловителя.Он содержит расположенные в корпусе1 имплозийную камеру (К) 4 со штоком5, имеющим вверху поршень (П) 20, иклапаном 6 и приемную К 8 в видецвух последовательно установленныхподпружиненных втулок (В) 10,1 с1406339 узлом перекрытия. Последний выполненв виде шара 4 с осевым каналом 15 исегментной наружной проточкой 16, Накорпусе 1 концентрично установленкожух 17, в котором подвижно на осиразмещен шар 14. Верхняя В 10 имеет.торцовый выступ 19 внизу и палец 12,а шток 5 - отверстие 13 под него.Корпус 1 имеет верхний 23 и нижний 24ряды радиальных отверстий. Диаметрыканала 15 и В 11 равны и выбираютсяв соответствии со специальной зависи 1Изобретение относится к бурению,аименно к устройствам для очистки забоя скважин от шлама и металлическихпредметов,5Цель изобретения - повышение надежности работы металлошламоуловителя за счет гарантированного удержанияв его полости улавливаемых частиц.На фиг,1 изображен металлоулови- Отель в исходном положении перед спуском в скважину общий вип: на Фиг.2 -сечение А-А на фиг.1; на фиг,3 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг,4,5 -устройство в рабочем положении. 15Металлошламоуловитель включаеткорпус 1 с переводником 2 и фрезерной коронкой 3. В полости корпуса 1расположены имплозийная камера 4 соштоком 5 и клапаном 6, в нижнем торце перекрывающим осевой канал шайбы7 имплозийной камеры 4, причем диаметрклапана 6 выбирается в соответствиис зависимостьюс 1, = (1,05-1,1)Д,25где с 1 " диаметр клапана имплозийнойкамеры, мм;д - диаметр штока имплозийнойПкамеры, мм.В нижней части корпуса 1 располоена приемная камера 8, выполненная1 в вице двух расположенных последовательно и подпружиненных при помощипружины 9 друг относительно другавтулок 10 и 11. Верхняя втулка 10имеет палец 12, жестко связанный своими концами со стенкой втулки 10, иразмещен в продольном отверстии 13,выполненным под клапаном 6 в штоке 5. мостью. Диаметр клапана 6 выбираетсятакже из специальной зависимости. Приповышении давления над П 20 он опускается и сообщает полости К 4 и 8. Витоге буровой раствор со шламом и ме"таллочастицами поступает из К 8 вК 4, В конце хода П 20 вниз В 10опустится, в результате чего шар 14повернется, предохраняя от попаданияпредметов из К 8. Далее буровой раствор поступает в скважину, 4 з.п.ф-лы,4 ил. 2В нижней части приемной камеры 8имеется узел перекрытия, выполненныйв виде шара 14 с осевым каналом 15 исегментной наружной проточкой 16,Шар 14 закреплен в кожухе 17, концентрично установленным на корпусе 1,наосях 18 с возможностью взаимодействияс торцовой поверхностью втулки 11 ивращения при осевом перемещении втулки 10, имеющей в нижней торцовой части выступ 19, расположенный в исходном положении в концевом участке сегментной наружной проточки 16 шара 14,Диаметры осевого канала 15 нара14 и нижней втулки 11 равны междусобой и выбираются в соответствии сзависимостьюдв - дш ( 0,707 Огде д-.диаметр осевого канала нижней втулки, мм;Ю - диаметр осевого канала шара,ммО,- диаметр шара, мм.Шток 5 импозийной камеры 4 в верхней своей части имеет поршень 20,расположенный в корпусе 1 на срезномэлементе 21 с образованием в исходномположении подпоршневой полости 22,Вверхней части корпуса 1 выполнено дваряда радиальных промывочных каналов23 и 24. Верхний промывочный канал23 перекрыт в исходном положениипоршнем 20, а нижний 24 расположен вподпоршневой полости 22 для сообщениявисходном положении надпоршневой полости 25 со скважиной.Устройство работает следующим образом.1406339 10 20 30 35 40 45 50 Устройство устанавливают при помощи переводника 2 к нижней части бурильных труб 26 и спускают в скважину. При необходимости во время спуска включают циркуляцию бурового раствора, который через колонну бурильныхтруб 26, каналы 27 и 28, подпоршневую полость 22, радиальные промывочные каналы 4, кольцевой зазор 29 иотверстия 30 попадает в скважину,Для проработки ствола скважины в случае его сужения осуществляют вращение колонны бурильных труб 26 с устройством, оснащенном коронкой 3, Таким образом, устройство гарантировано достигает забоя скважины. Связь уплотняемых осевых отверстий шайбы 7 и переходника 31, в осевом. отверстиикоторого расположен шток 5, соотношением д = (1,05 - 1,1)с 1 П обеспечивает при спуске устройства в скважинуразницы усилий, действующих на шток5 и клапан 6 от гидростатическогодавления в скважине, обусловленнуюнеравенством площадей штока 5 и клапана 6. Поэтому клапан 6 будет постоянно поднят к шайбе 7 при спускеустройства в скважину до посадки шара 32 на седло поршня 20, Для этогов колонну бурильных труб 26 забрасывают шар 32, после посадки которогона седло поршня 20 включают циркуляцию бурового раствора. За счет повышения давления над поршнем 20 и возрастания на него осевого усилия последний, смещаясь вниз, срезает срезной элемент 21 и, перемещаясь со штоком 5 и клапаном 6, сообщает полость имплозийной камеры 4 с полостью при емной камеры 8. Так как давление в полости имплозийной камеры 4 равно атмосферному, т.е. 0,1 МПа, а давление в скважине на забое равно гидростатическому и может достигать на глубинах 3 - 5 км величины 40 " 60 ИПа, т.е, больше в 400 - 600 раз, то в момент разгерметизации буровой раствор из приемной камеры 8 устремится в имплозийную камеру 4, увлекаяза собой в приемную камеру 8 шлам иметаллические предметы, находящиесяв забое скважины, Благодаря отсутствию в поперечном сечении осевых каналов шара 14 и втулки 11 деталей приводного механизма, которые размещены над имплозийной камерой 4,и устранению значительных гидравлических сопротивлений на пути движенйя бурового раствора из приемной камеры 8 в имплозийную камеру 4 скорость потока будет достаточно высокой, чтобы увлечьи переместить в приемную камеру 8крупные предметы и детали. напримеРшарошки буровых долот, которые вследствие выполнения эаходной части устройства с одинаковым диаметром смогут войти в приемную камеру 8, перемещение которой начинается лишь спустя некоторое время после разгерметизации имплозийной камеры 4.Неподвижность приемной камеры 8обусловлена тем, что ее соединение склапаном 16 осуществляется посредством пальца 12, размещенного в про-дольном отверстии 13. Поэтому до разгерметизации имплозийной камеры 4клапан 6, передвигающийся вниз, небудет взаимодействовать с пальцем.В конце хода вниз от поршня 20через шток 5 и клапан 6 движение будет передано пальцу, вследствие чеговерхняя втулка 10 будет перемещаться.вниз, Торцовый выступ 19, которымоснащена втулка 11, будет надвигаться на сегментную проточку 16, Благодаря плечу, на котором приложеноусилие от торцового выступа 19, шар14 поворачивается на осях 18, срезаяштифт 33 и перекрывая канал отверстиявтулки 11, которая при своем осевомперемещении будет оставаться прижатойк сфере шара 14,После поворота шара 14 на 90 всеопопавшие в приемную камеру 8 предметы не смогут выпасть иэ нее при подъеме устройства на поверхность, благодаря соотношению размеров дв=Ыц0,7070 при котором сфера без за.зоров по линии контакта втулки И ишара 14 перекрывают отверстие втулки 11,А так как процесс перемещенияпоршня 20 после посадки шара 32 ивключения циркуляции весьма скоротечен и исчисляется секундами, то попадавшие в приемную камеру 8 шпам ипредметы благодаря их инерционностидвижения не смогут выпасть из иее впроцессе поворота шара 14,Момент посадки шара 32 на поршень 20 и последующего среза штифта 21 с разгерметизацией имплозийной камеры 4 будет регистрироваться на поверхности повышением давления в нагнетательной магистрали, затем давление5 14063 упадет, так как в момент временной задержки поршень 20 движется свободно, а палец 12 скользит по продольному отверстию 13, после чего вновь бу дет регистрироваться скачок давления для среза штифта 33 и поворота шара 14, В конце хода поршень 20 откроет отверстия 23 и буровой раствор из колонны бурильных труб 26 через от верстия 23, кольцевой зазор 29 и отверстия 30 будет поступать в скважину, Скачки давления и восстановление циркуляции бурового раствора будут свидетельствовать о срабатывании устройства,на забое скважины, после чего производят его подъем на поверхность, где отделяют от колонны труб 2 б и разбирают для освобождения от уловленного шлама, 20Формула изобрет ения1.Иеталлошламоуловитель, содержащий расположенные в корпусе имплозий 25 ную камеру со штоком и клапаном внижнем торце камеры и приемную камеру с узлом перекрытия, размещенным в нижней части корпуса, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повыше- З 0 ния надежйости работы металлошламоуловителя за счет гарантированного удержания в его полости улавливаемых частиц, он снабжен концентрично установленным на корпусе кожухом, приемная камера выполнена в виде двух расположенных последовательно и подпружиненных друг относительно друга втулок, верхняя из которых имеет палец, жестко связанный своими концами со 40 стенкой втулки, а шток под клапаном имеет для размещения пальца продольное отверстие, узел перекрытия выполнен в виде шара с осевым каналом, сообщающим в исходном положении нолос б ти приемной камеры и скважины, при этом шар с осевым каналом установлен в кожухе на оси с возможностью взаимодействия с торцовой поверхностью 396приемной камеры и вращения при осевом перемещении верхней втулки приемной камеры, причем шток имплозийнойкамеры в верхней части имеет поршень,расположенный в корпусе с образованием в исходном положении подпоршневой полости.2, Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что верхняявтулка приемной камеры имеет в нижнейчасти торцовый выступ, а шар узла пе"рекрытия имеет сегментную наружнуюпроточку, при этом торцовый выступрасположен в исходном положении вконцевом участке последней.3, Устройство по пп.1 и 2,.о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью обеспечения промывки в процессе спуска и работы металлошламоуловителя, в его корпусе выполнено дваряда радиальных промывочных каналов,верхний из которых перекрыт в исходном положении поршнем, а нижний расположен в подпоршневой полости длясообщения в исходном положении надпоршневой полости со скважиной.4. Устройство по пп,1-3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что диаметрыосевого канала шара и нижней втулкиприемной камеры равны между собой ивыбираются в соответствии с зависимостьюд = дю 0,707 Пшгде д - диаметр осевого канала нижБней втулки, мм;дш " диаметр осевого канала шара, мм;0 - диаметр шара, мм,5. Устройство по пп,1-4, о т л ич а ю щ е е с я тем, что диаметр клапана имплозийной камеры выбирается в соответствии с зависимостьюд Р - (1,05 - 1,1)д игде с 1 - диаметр клапана имплозийнойРкамеры, мм;с 1 - диаметр штока имплозийнойПкамеры, мм1406339 0 оставитель И,Левкоеваехред И.Ходанич Корректор В.Бутяга Редактор А.Далинич каз 3173/32 Тираж 531 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб., д, дписно