Устройство для очистки бурового раствора

 

Изобретение относится к буровому оборудованию и предназначено для удаления шлама из бурового раствора. Устройство для очистки бурового раствора, выполнено в виде корпуса с загрузочным и разгрузочным отверстиями с винтовым шнеком и приводным двигателем. Винтовой шнек выполнен с жестко соединенным с ним зубчатым венцом, а корпус соединен упругой связью с опорным диском, взаимодействующим с зубчатым венцом через опорные шарики. Нижняя поверхность зубчатого венца имеет волнообразную траекторию для опорных роликов, закрепленных на корпусе. Верхняя поверхность лопасти, имеющей в своем сечении треугольник, и труба винтового шнека имеют конусные отверстия. При включении приводного двигателя приводится во вращение зубчатый венец и шнек. За счет взаимодействия опорных роликов с волнообразной траекторией вращающегося зубчатого венца происходят вертикальные колебания шнека, которые уменьшают силы сцепления между твердыми частицами и глинистым раствором, что ведет к улучшению отделения бурового шлама из глинистого раствора. При вращении шнека за счет инерционных сил буровой шлам с уменьшающейся силой сцепления между ним и глинистым раствором интенсивно перемешается к внутренней стенке корпуса, по которой перемещается винтовыми лопастями вверх до разгрузочного отверстия, а очищенный глинистый раствор проходит через конусные отверстия в вертикальной трубе и лопастях вниз. Использование изобретения повышает эффективность очистки бурового раствора от шлама и увеличивает скорость проходки скважин. 4 ил.

Изобретение относится к буровому оборудованию при бурении скважин и предназначено для удаления шлама из бурового раствора, а также может быть использовано для очистки других растворов от твердых составляющих.

В настоящее время известны устройства, которые могут отделять твердую составляющую из глинистого раствора - это различные вибрационные сита [1] или устройства с вибрационным воздействием на буровой раствор [2 и 3] или устройства в виде надувных валиков [4].

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство [5].

Недостатком устройств типа вибрационные сита является то, что в процессе работы под действием напора глинистого раствора сита деформируются, наиболее сильно в центре, что приводит к сильному ухудшению качества очистки бурового раствора и даже к разрыву сита. У устройств с вибрационным воздействием на буровой раствор под действием колебаний усиленно отделяется шлам от глинистого раствора, но в то же время плохо решена задача удаления осажденных твердых частиц, что приводит к существенным потерям глинистого раствора. Устройства типа надувных валиков в процессе работы имеют повышенный износ по поверхности контакта валиков с острыми гранями выбуренной породы, что может привести к разрыву валиков, т.е. снижается срок службы.

Задача изобретения - повышение эффективности очистки бурового раствора от шлама и увеличение скорости проходки скважин.

Задача решается тем, что в устройстве для очистки бурового раствора, содержащем корпус с загрузочным и разгрузочным отверстиями, винтовой шнек, приводной двигатель, согласно изобретению винтовой шнек выполнен с жестко соединенным с ним зубчатым венцом, а корпус соединен упругой связью с опорным диском, взаимодействующим с зубчатым венцом через опорные шарики, при этом нижняя поверхность зубчатого венца имеет волнообразную траекторию для опорных роликов, закрепленных на корпусе, а верхняя поверхность лопасти, имеющей в своем сечении треугольник, и труба винтового шнека имеют конусные отверстия.

На фиг. 1 схематично изображено устройство для очистки бурового раствора; на фиг. 2 - зубчатый венец; на фиг. 3 - волнообразная поверхность зубчатого венца; на фиг. 4 - винтовая лопасть в вертикальном сечении с конусными отверстиями в верхней плоскости.

Устройство для очистки бурового раствора от шлама содержит корпус 1 в виде вертикального цилиндра с загрузочным отверстием 2 для бурового раствора, с разгрузочным отверстием 3 для шлама, с фланцем 4. В верхней части корпуса 1 закреплены опорные ролики 5. Внутри корпуса 1 размещен винтовой шнек 6, вертикальная труба 7 которого и верхняя поверхность лопасти 8, имеющей в своем сечении треугольник, имеют конусные отверстия 9 и 10 соответственно. Шнек 6 в верхней части выполнен заодно с зубчатым венцом 11, который находится в зацеплении с шестерней вращения 12, насаженной на вал приводного двигателя 13, установленного на опорном диске 14. Опорный диск 14 упруго соединен с корпусом 1 посредством пружин 15 и 16, болтов 17 и через опорные шарики 18 взаимодействует с зубчатым венцом 11, имеющим на нижней поверхности волнообразную траекторию, с которой взаимодействуют опорные ролики 5. В нижней части шнек 6 закреплен в корпусе 1 в скользящем подшипнике 19.

Устройство для очистки бурового раствора работает следующим образом.

При включении приводного двигателя 13 приводятся во вращение зубчатый венец 11 за счет взаимодействия с шестерней вращения 12 и соответственно шнек 6. Инерционные силы, возникающие при вращении шнека 6, интенсивно перемещают буровой шлам к внутренней стенке корпуса 1. За счет взаимодействия опорных роликов 5 с волнообразной траекторией зубчатого венца 11 происходят вертикальные колебания шнека 6, которые уменьшают силы сцепления между твердыми частицами и глинистым раствором, что приводит к улучшению отделения бурового шлама из глинистого раствора. Вместе со шнеком 6 и зубчатым венцом 11 совершают вертикальные колебания опорный диск 14 и приводной двигатель 13 благодаря связи через опорные шарики 18. Таким образом, взаимодействие зубчатого венца 11 и шестерни вращения 12 остается постоянное. При вращении шнека 6 с винтовой лопастью 8 за счет инерционных сил буровой шлам с уменьшившейся силой сцепления между ним и глинистым раствором интенсивно перемещается к внутренней стенке корпуса 1, по которой перемещается винтовыми лопастями 8 вверх до разгрузочного отверстия 3, а очищенный глинистый раствор проходит через конусные отверстия 9 в вертикальной трубе 7 и конусные отверстия 10 в лопастях 8 вниз.

Предлагаемое техническое решение имеет следующие преимущества: устройство позволяет одновременно разделять буровой шлам и глинистый раствор и непрерывно удалять буровой шлам из очистного устройства; для создания вертикальных колебаний и для вращения шнека устройству необходим только один приводной двигатель; устройство имеет минимальные потери глинистого раствора, так как он удаляется в процессе разделения бурового шлама и глинистого раствора; устройство имеет большую степень очистки за одну стадию по сравнению с другими устройствами очистки глинистого раствора от бурового шлама.

Формула изобретения

Устройство для очистки бурового раствора, содержащее корпус с загрузочным и разгрузочным отверстиями, винтовой шнек, приводной двигатель, отличающееся тем, что винтовой шнек в верхней части выполнен заодно с зубчатым венцом, а корпус соединен упругой связью с опорным диском, взаимодействующим с зубчатым венцом через опорные шарики, при этом нижняя поверхность зубчатого венца имеет волнообразную траекторию для опорных роликов, закрепленных на корпусе, а верхняя поверхность лопасти, имеющей в своем сечении треугольник, и труба винтового шнека имеют конусные отверстия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4