Вибрационное устройство для очистки буровых растворов

 

Использование: очистка буровых растворов от частиц горных пород при бурении скважин. Сущность изобретения: устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, коаксиальных ему рабочих элементов 2, манифольда 3, кольцевого желоба 4, вибратора 5, амортизаторов 6, разгрузочного люка 7, стержней 8 и контрольного отверстия 9. При закрытых запорных устройствах разгрузочного люка 7, манифольда 3 и контрольного отверстия 9 буровой раствор от устья скважины по желобу через перфорированный по боковой поверхности манифольд 3 поступает в полость корпуса 1 вибрационного устройства на очистку. Пройдя через вибрирующие рабочие элементы 2, выполненные в виде цилиндрических каркасов с натянутыми на них сетками

(%)5 Е/21 В 21/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ O

ЪФ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21)4914916/03 (22) 17.12.90 (46) 07.09.93. Бюл. N- 33-36 (71) Специализированный трест "Северспецбургаэ" (72) Кочетов В.П. (73) Специализированный трест "Северспецбургаэ" (54) ВИБРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ОЧИСТКИ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ (57) Использование: очистка буровых растворов от частиц горных пород при бурении скважин. Сущность изобретения: устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, „„RU„„ 2000424 С коаксиальных ему рабочих элементов 2, манифольда 3, кольцевого желоба 4. вибратора 5, амортизаторов 6, разгрузочного люка

7, стержней 8 и контрольного отверстия 9.

При закрытых эапорных устройствах разгрузочного люка 7, манифольда 3 и контрольного отверстия 9 буровой раствор от устья скважины по желобу через перфорированный по боковой поверхности манифольд 3 поступает в полость корпуса 1 вибрационного устройства на очистку.

Пройдя через вибрирующие рабочие элементы 2, выполненные в виде цилиндрических каркасов с натянутыми на них сетками

ЬЭ

О

О

О

1Я ф

2000424 с различными ячейками, буровой раствор очищается от шлама и через кольцевой желоб 4 сливается в блок циркуляционной системы, например приемную емкость, Частицы горных пород под действием указанных очистных факторов осаждаются на дно корпуса 1, где уплотняются вибрируюИзобретение относится к бурению скважин, в частности к очистке буровых растворов от частиц горных пород.

Известно вибрационное устройство, называемое виброситом и применяемое повсеместно в качестве первой ступени очистки буровых растворов от частиц горных пород, состоящее из корпуса, вибратора и рабочего элемента, оснащенного одной или двумя металлическими сетками.

Известно вибрационное устройство для очистки буровых растворов, включающее корпус с размещенными в нем рабочими элементами в виде каркасов с натянутыми на них сетками с различным размером ячеек, сливные отверстия и кольцевой желоб, выполненный в верхней части корпуса на уровне подвески рабочих элементов с возможностью сообщения с блоком циркуляционной системы, манифольд. вибратор и амортизаторы, связанные между собой и рабочими элементами,и разгрузочный люк, выполненный в нижней части корпуса.

Недостатками устройства являются степень очистки буровых растворов и срок службы сеток рабочих элементов. а также повышенные удельные энергозатраты, так как устройство используется при бурении с противодавлением, которое возможно лишь при наличии вращающего превентора.

Целью изобретения является повышение степени очистки буровых растворов, увеличение срока службы сеток рабочих элементов и снижение удельных энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что вибрационное устройство для очистки буровых растворов, включающее корпус с размещенными в нем рабочими элементами в виде каркасов с натянутыми на них сетками с различным размером ячеек, сливные отверстия и кольцевой желоб, выполненный в верхней части корпуса на уровне подвески рабочих элементов с возможностью сообщения с блоком циркуляционной системы, манифольд, вибратор и амортизаторы, связанные между собой и с рабочими элементами, разгрузочный люк. выполненный в

45 щими стержнями 8 и откуда периодически сбрасываются через разгрузочный люк 7, Контрольное отверстие 9 служит для определения объема осажденных частиц горных пород на дне корпуса вибрационного устройства, а также для подачи пара, воды и жидких реагентов — коагулянтов шлама. 3 ил, нижней части корпуса, снабжено стержнями, установленными в нижней части рабочих элементов, при этом каркасы рабочих элементов выполнены цилиндрическими и различного диаметра, установлены в корпусе коаксиально ему, а ячейки сеток рабочих элементов выполнены с уменьшением размеров в радиальном направлении, манифольд связан с устьем скважины. размещен внутри рабочих элементов вдоль оси устройства, перфорирован по боковой поверхности и имеет запорный узел в нижней части.

На фиг.1 изображена схема вибрационного устройства для очистки буровых растворов; на фиг.2 — схема рабочего элемента устройства: на фиг.3 — схема каркаса рабочего элемента.

Устройство (фиг.1) состоит из цилиндрического корпуса 1, коаксиальных ему рабочих элементов 2, манифольда 3, размещенного внутри рабочих элементов вдоль оси устройства, кольцевого желоба 4. вибратора 5, амортизаторов 6 и разгрузочного люка 7. К нижнему поясу рабочих элементов 2 крепятся стержни 8. В корпусе 1 предусмотрено контрольное отверстие 9 с вентилем. Вибратор 5 устанавливают на амортизаторах 6, на которых предварительно подвешены рабочие элементы 2. Перфорированный по боковой поверхности манифольд 3 и разгрузочный люк 7 имеют запорные узлы. Кольцевой желоб 4 имеет необходимый уклон и сливные отверстия с возможностью сообщения с блоком циркуляционной системы, например приемной емкостью для сбора очищенного бурового раствора (не показано), Рабочий элемент 2 (фиг.2) состоит из металлической сетки 10, натянутой при помощи уголков 11 и болтовых соединений 12 и 13 на цилиндрический каркас. Цилиндрические каркасы выполняют различного диаметра и устанавливают в корпусе 1 коаксиально ему. Ячейки сеток рабочих элементов выполнены с уменьшением размеров в радиальном направлении.

Каркас (фиг,3) состоит из кронштейнов

14, поясов 15 и 16, стоек 17 н <. ержней 8

2000424

Q„ xx F„ (4) зом

03хdхh<хт

При закрытых запорных узлах разгрузочного люка 7, манифольда 3 и контрольного отверстия 9 буровой раствор от устья 5 скважины по желобу (не показан) через манифольд 3 поступает в полость корпуса 1 вибрационного устройства на очистку, Пройдя через вибрирующие рабочие элементы 2, буровой раствор очищается от 10 шлама и через кольцевой желоб 4 сливается в приемную емкость (не показана), Частицы горных пород осаждаются на дно корпуса 1, где уплотняются вибрирующими стержнями 8 и откуда периодически сбрасываются 15 через разгрузочный люк 7. Контрольное отверстие 9 служит для определения обьема осажденных частиц горных пород на дне вибрацион ного устройства. а также для подачи пара, воды и жидких реагентов-коагу- 20 лянтов шлама, Максимальная степень очистки бурового раствора достигается при следующем основном условии

0,043 х 1,26 х 2,67

0,3 х0,,16 х 1,3 х 3,14 принимают (1) 25

О >QH, 0,043 х 1,26 х 2,67

0,3 х 0,2 х 1,3 х 3,14 где Ос — пропускная способность рабочего элемента, м /с;

QH — максимальная производительность бурового насоса, м /с; 30

Известна формула для определения пропускной способности рабочего элемента вибросита ВС-1 (А.Т.Левченко, В,А.Реун, С.В.Паховчихин, И.Н.Резниченко, В.С.Чепля, Инструкция по технологии регулирова- 35 ния содержания твердой фазы в буровом растворе, Министерство нефтяной промышленности, Государственный НИ и ПИ нефтяной промышленности, Укргипронефть, ПО

"Укрнефть" ) 40 принимают

dc=08-1 м, 0,043 х 1,26 х 2,67

0,3 х 0,25 х 1,3 х 3,14 принимают (Зс=06-08м, г) для сетки 0,4 х 0,4

0,043 х 1,26 х 2,67

0,3 х 0,4 х 1,3 х 3,14

45 принимают

d< <=0 4-0 6 с.

Диаметр перфорированного по боковой поверхности манифольда следует выбрать в пределе 0,2-0.4 м, Диаметр перфорационных отверстий

55 должен обеспечивать свободный проход самых крупных частиц, т.е. быть не менее 40 мм.

Количество перфорированных отверстий должно обеспечивать условие

0,3хбх Ес а,— (3) откуда

Устройство работает следующим обраО, 0,15 х м3/с (2) где d — размер ячейки сетки рабочего элемента, мм; р — плотность бурового раствора, г/см .

Выражение (1) с учетом (2) и увеличения пропускной способности рабочего элемента в 2 раза при перпендикулярности векторов вибрации и потока бурового раствора принимает следующий вид . где F < — необходимая площадь поверхндсти цилиндрического рабочего элемента, м;

F< = 2,67 м — площадь поверхности ра2 бочего элемента ВС-1:

h„=- 1,3 м — высота цилиндрического рабочего элемента, равная ширине сетки рабочего элемента ВС-1:

dc — диаметр цилиндрического рабочего элемента, м ;

Например. при Он =0,043 м /с, р-1.26 гlсм а) для сетки 0,16 х 0,16 мм дс = 1-1,2 м, б) для сетки 0,2 х 0,2 мм в) для сетки 0,25 х 0,25 мм

2000424 So > Sv, Фиг. 2 где Sp — площадь перфорационных отверстий;

S< — площадь живого сечения манифольда, Корпус вибрационного устройства изготавливают из трубы нефтяного сортамента диаметром 1220-1420 мм, Применение более высокочастотной вибрации увеличивает степень очистки бурового раствора и пропускную способность рабочих элементов. что дает возможность уменьшить размеры всего устройства.

Использование предлагаемого технического решения в народном хозяйстве страны вместо известного, например, вибросита

ВС-1 позволяет получить более высокие технико-экономические показатели бурения скважин, что достигается снижением концентрации твердой фазы в буровом растворе, увеличением степени его очистки, а также увеличением срока службы металлических сеток, которыми оснащаются рабочие элементы, и снижением удельных энергозатрат.

Формула изобретения

Вибрационное устройство для очистки буровых растворов, включающее корпус с размещенными в нем рабочими элементами

5 в виде каркасов с натянутыми на них сетками с различными размерами ячеек, сливные отверстия и кольцевой желоб, выполненный в верхней части корпуса на уровне подвески рабочих элементов с воэможностью сооб10 щения с блоком циркуляционной системы, манифольд, вибратор и амортизаторы, связанные между собой и рабочими элементами, и разгрузочный люк, выполненный в нижней части корпуса, отличающийся

15 тем, что оно снабжено стержнями, установленными в нижней части рабочих элементов, при этом каркасы рабочих элементов выполнены цилиндрическими и различного диаметра, установлены в корпусе коакси20 ально ему, а ячейки сеток рабочих элементов выполнены с уменьшением размеров в радиальном направлениь, манифорльд связан с устьем скважины, размещен внутри рабочих элементов вдоль оси устройства, 25 перфорирован по боковой поверхности и имеет запорный узел в нижней части.

2000424

Составитель B.Êî÷åòoâ

Редактор М.Стрельникова Техред М.Моргентал Корректор В.Петраш

Заказ 3070

Тираж Подписное

НПО " Поиск " Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101