Скважинный сепаратор

 

Использование: при бурении скважин. Цель - обеспечение повышения эффективности отделения твердой фазы и наполнителя из бурового раствора при кольматации проницаемых пород. Сущность изобретения: устройство включает корпус с выходными отверстиями. Внутренняя поверхность корпуса против выходных отверстий выполнена конической. Внутри корпуса помещен отклонитель потока, выполненный в виде ступенчатой трубины с полым валом. Он образует с корпусом кольцевую полость, сообщенную с внешним пространством через выходные отверстия корпуса. Кольцевая полость связана с полостью над отклонителем потока. Полый вал отклонителя потока заглушен в верхней части и имеет наружные продольные лопасти. Они помещены ниже лопаток турбины. Полый вал имеет боковые отверстия, выполненные против конической части корпуса. Они сообщают кольцевую полость с полостью вала. 1 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам, применяемым при бурении скважин.

Известен буровой снаряд, включающий долото с гидромониторными насадками, полый центратор с ребрами, корпус с конической проточкой, вал и струйный насос, насадки которого направлены вверх [1].

Недостаток устройства - невысокий фактор разделения, т.е. возникновение низкого центробежного ускорения.

Наиболее близким техническим решением является устройство для отделения воды от воздушно-водяной смеси, включающее корпус с выходными отверстиями, отклонитель потока, помещенный в корпусе и образующим с ним кольцевую полость, сообщающуюся с внешним пространством через выходные отверстия корпуса и его полостью над отклонителем потока [2].

Недостатки устройства - низкая эффективность при использовании бурового раствора, забивание твердой фазой зазора между стаканом и корпусом.

Цель изобретения - повышение эффективности отделения твердой фазы и наполнителей из бурового раствора при кольматации проницаемых пород.

Для достижения цели в скважинном сепараторе, включающем корпус с выходными отверстиями, отклонителем потока, помещенным в корпусе и образующим с ним кольцевую полость, сообщающуюся с внешним пространством через выходные отверстия корпуса и его полостью над отклонителем потока, внутренняя поверхность корпуса против его выходных отверстий выполнена конической, а отклонитель потока выполнен в виде ступенчатой турбины с полым валом, заглушенным в верхней части и имеющим наружные продольные лопасти ниже лопаток турбины и боковые отверстия против конической части корпуса, сообщающие кольцевую полость с полостью вала.

На чертеже изображен скважинный сепаратор.

Сепаратор включает корпус 1 с гидромониторными насадками 2, расположенными в вершине конической проточки корпуса. В корпусе 1 имеется вал 3. В верхней части вала установлена скоростная многоступенчатая турбина, роторы 5 которой крепятся к валу, а статоры 4 - к корпусу 1. Для центровки вращения вала 3 на его концах установлены радиальные опоры 6. На валу имеются продольные ребра 7, расположенные таким образом, чтобы они обеспечивали в камере а дополнительное закручивание потока бурового раствора, выходящего из последней ступени турбины, до попадания в коническую камеру б, где происходит окончательное отделение твердой фазы от жидкой. Для предотвращения забивания и образования застойной зоны из твердой фазы бурового раствора коническая проточка корпуса 1 ниже насадки выполнена цилиндрической, образуя с вращающимся валом 3 зазор в для прохождения некоторого количества бурового раствора к долоту. Для подвода жидкой фазы бурового раствора к долоту внутри вала 3 в его нижней части имеется осевой канал 8, соединенный с камерой б боковыми отверстиями 9. Верхний конец вала 3 имеет резьбу, на которую наворачивается гайка 10 для закрепления деталей на валу. На концах корпуса имеются резьбы для соединения с долотом и через переводник 11 - с колонной бурильных труб.

Скважинный сепаратор работает следующим образом.

Сепаратор устанавливается в компоновке бурильного инструмента над долотом. При прокачивании раствора через бурильные трубы он попадает на лопатки ротора 5 и статора 4 турбины, закручиваясь вокруг вала 3 на выходе из турбины, попадает в камеру а. Здесь поток приобретает дополнительное ускорение за счет вращения вала 3 с ребрами 7. Затем буровой раствор попадает в гидроциклон - камеру б, где происходит дополнительная сепарация твердой фазы бурового раствора. Твердая фаза под действием центробежной силы отбрасывается к периферии и стекает по конической поверхности корпуса вниз и через гидромониторные насадки 2 направляется к стенке скважины. Жидкая фаза раствора через окна 9 и канал 8 направляется к долоту.

Такое трехэтапное вращение бурового раствора обеспечивает максимальное разделение твердой и жидкой фаз.

Формула изобретения

СКВАЖИННЫЙ СЕПАРАТОР, включающий корпус с выходными отверстиями, отклонитель потока, помещенный в корпусе и образующий с ним кольцевую полость, сообщенную с внешним пространством через выходные отверстия корпуса и его полостью над отклонителем потока, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности отделения твердой фазы и наполнителя из бурового раствора при кольматации проницаемых пород, внутренняя поверхность корпуса против его выходных отверстий выполнена конической, а отклонитель потока выполнен в виде ступенчатой турбины с полым валом, заглушенным в верхней части и имеющим наружные продольные лопасти ниже лопаток турбины и боковые отверстия против конической части корпуса, сообщающие кольцевую полость с полостью вала.

РИСУНКИ

Рисунок 1