Фильтр для бурильной колонны



Фильтр для бурильной колонны
Фильтр для бурильной колонны
Фильтр для бурильной колонны
Фильтр для бурильной колонны
Фильтр для бурильной колонны
Фильтр для бурильной колонны

 


Владельцы патента RU 2565612:

Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" (RU)

Изобретение относится к фильтрам для очистки бурового раствора от механических примесей, используемым в бурильной колонне, выполненным с возможностью подъема на поверхность скважинного модуля телеметрической системы. Устройство содержит трубчатый корпус, установленный в корпусе фильтрующий модуль, включающий фильтрующую трубу с щелевыми каналами, обтекатель, размещенный со стороны входной части фильтрующей трубы, входную и выходную втулки. Фильтрующая труба соединена резьбой с выходной втулкой, фильтрующий модуль образует внутри корпуса полость для приема механических примесей. Фильтр снабжен резьбовым переходником, жестко скрепленным с выходной частью корпуса с возможностью разъединения. Центрирующий пояс во входной части трубчатого корпуса выполнен с поперечным кольцевым выступом. Входная втулка выполнена с направленными наружу ребрами и телескопически соединена торцами указанных ребер с центрирующим поясом во входной части трубчатого корпуса, а также соединена резьбой с фильтрующей трубой и выполнена с внутренним кольцевым поясом и кольцевой канавкой, расположенной на ее внутреннем кольцевом поясе. Обтекатель телескопически соединен с входной втулкой во внутреннем кольцевом поясе входной втулки и снабжен механизмом защелки в виде цангового хвостовика обтекателя, снабженного наружным кольцевым поясом, взаимодействующим с кольцевой канавкой входной втулки. На лобовом торце обтекателя установлен ловильный стержень для захвата и подъема на поверхность и освобождения центрального канала фильтра для подъема на поверхность модуля телеметрической системы. Расширяются технологические возможности, упрощается конструкция. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к приводам вращения, размещаемым в скважинах, а именно к фильтрам для очистки бурового раствора от механических примесей, используемым в бурильной колонне, выполненным с возможностью подъема на поверхность скважинного модуля телеметрической системы для направленного бурения наклонных и горизонтальных нефтяных и газовых скважин, размещенного ниже по потоку от фильтра.

Скважинные модули телеметрической системы, например, модули измерения (MWD) и каротажа (LWD) в процессе бурения обеспечивают специалистов данными, необходимыми для навигации и оценки коллекторских свойств пласта: телеметрические системы обеспечивают данными по инклинометрии (траектории ствола скважины), забойной температуре, давлению, динамическим параметрам бурения, а также гамма-каротажу, а системы каротажа в процессе бурения LWD обеспечивают данными по свойствам горных пород и пластовых флюидов, таких как вода, нефть, газ, при этом системы каротажа в процессе бурения LWD используются в едином комплексе с телеметрической системой MWD для рассчета траектории скважины.

Извлекаемый скважинный модуль телеметрической MWD системы с электромагнитным каналом связи, например, E-Pulse XR475 имеет особенности: передача данных в реальном времени до 12 бит/с; гамма-каротаж; положение отклонителя; измерение зенитного угла и азимута; инклинометрия в реальном времени; измерение уровня вибраций и ударной нагрузки КНБК; измерение степени хаотичности вращения бурильной колонны; полностью извлекается и устанавливается заново; электромагнитный канал передачи данных без ретрансляторов; сжатие данных; возможность программирования модуля с поверхности для выбора необходимой скорости передачи данных или изменения типа передаваемых данных (www.Sib.Ru, "Шлюмберже в России").

Известен фильтр для бурильной колонны с гидравлическим забойным двигателем, включающий полый корпус с резьбами на его краях и установленный в полом корпусе фильтрующий модуль для бурового раствора, содержащий фильтрующую трубу с щелевыми каналами, скрепленную входным краем с обтекателем, входную и выходную втулки, выполненные с кольцевыми канавками и установленными в кольцевых канавках кольцами из эластомера, предназначенными для герметизации полого корпуса, а также трубчатый кожух, установленный в полом корпусе, образующий с фильтрующей трубой, входной и выходной втулками полость для приема механических примесей (US 7549486, 23.06.2009).

Недостатком известного фильтра для бурильной колонны является невозможность его использования в компоновке низа бурильной колонны при размещении выше по потоку текучей среды от скважинного модуля телеметрической системы для направленного бурения наклонных и горизонтальных нефтяных и газовых скважин из-за отсутствия центрального канала в фильтре, необходимого для подъема на поверхность указанного модуля телеметрической системы.

Другим недостатком известной конструкции является возможность попадания через фильтрующую трубу с щелевыми каналами для бурового раствора механических примесей: окалины, металлических, резиновых и полимерных частиц, в рабочую пару ротор-обкладка из эластомера в статоре героторного винтового гидравлического двигателя, что объясняется тем, что при заполнении полости для приема механических примесей циркуляция бурового раствора не прекращается и происходит через перепускное отверстие 22 в обтекателе 20 фильтрующего модуля для бурового раствора (изображено на фиг. 1A, 3A, 7, 8).

Недостатком известной конструкции является также возможность попадания через фильтрующую трубу с щелевыми каналами механических примесей: окалины, металлических, резиновых и полимерных частиц, через перепускное отверстие 22 в рабочую пару гидравлического забойного двигателя даже при неполном заполнении полости для приема механических примесей, что объясняется гидравлическими ударами и пульсациями бурового раствора при прохождении резонансных режимов работы героторного винтового забойного двигателя (например, при изменении осевой нагрузки на долото на 50÷150 кН), которые вызывают интенсивную вибрацию механических примесей, их отрыв от края уплотненных механических примесей и попадание через перепускное отверстие 22 в рабочую пару гидравлического забойного двигателя, что также может приводить к аварийной остановке забойного двигателя.

Недостатком известной конструкции является также выполнение полого корпуса фильтра составным: в виде части 72 трубчатого корпуса и переводника 74, соединенных резьбой 92, вследствие этого фильтрующий модуль, размещенный в полом корпусе и содержащий трубчатый кожух 39, заполненный шламом, подвергается прихвату в части 72 трубчатого корпуса, его трудно вытянуть вверх из части 72 трубчатого корпуса для удаления шлама, так как под действием гидростатического давления (до 50 МПа) бурового раствора при бурении забойным двигателем тонкостенный трубчатый кожух 39 деформируется внутренним давлением в кольцевом зазоре между фасками на торцах свинчиваемой части 72 трубчатого корпуса и переводника 74, изображено на фиг. 3B.

Недостатком известной конструкции является также неполная возможность увеличения надежности и ресурса фильтра для гидравлического забойного двигателя, например, путем обеспечения равнопрочных и герметичных резьбовых соединений полого корпуса фильтра с переводником и/или переходником в условиях интенсивного трения и вращения в стволе скважины, с использованием в колонне бурильных труб гидравлических ясов, с ударными нагрузками и ударными импульсами от ясов, а также при релаксации растягивающих напряжений в изогнутой колонне бурильных груб, в которой установлен фильтр для гидравлического забойного двигателя.

Недостаток известной конструкции объясняется большим значением коэффициента напряжения при изгибе (Stress ratio, отношение изменяющейся амплитуды напряжения к среднему напряжению) в местах стыка резьбовых соединений полого корпуса фильтра с переводником и/или переходником, а также большой вероятностью поломки резьбовых соединений полого корпуса фильтра при использовании забойного двигателя в горизонтальных управляемых компоновках низа бурильной колонны, на участках изменения кривизны наклонной скважины, преимущественно в режиме максимальной мощности.

Недостатком известной конструкции является также неполная возможность повышения точности проходки наклонных и горизонтальных скважин, повышения темпа набора параметров кривизны скважин, а также улучшения проходимости, т.е. уменьшения сопротивления и напряжений в компоновке низа бурильной колонны (героторного двигателя со шпинделем и долотом в изогнутой колонне бурильных труб) за счет изгиба полого корпуса фильтра при прохождении через радиусные участки ствола скважины, имеющие участки малого и среднего радиуса 30÷300 м, в условиях интенсивного трения по стволу скважины.

Наиболее близким к заявляемой конструкции является фильтр для бурильной колонны с гидравлическим забойным двигателем, включающий полый корпус с резьбами на его краях и установленный в полом корпусе фильтрующий модуль для бурового раствора, содержащий фильтрующую трубу с щелевыми каналами, скрепленную входным краем с обтекателем, входную и выходную втулки, выполненные с кольцевыми канавками и установленными в кольцевых канавках кольцами из эластомера, предназначенными для герметизации полого корпуса, а также трубчатый кожух, установленный в полом корпусе, образующий с фильтрующей трубой, входной и выходной втулками полость для приема механических примесей, при этом входная втулка выполнена с центрирующим поясом, направленным к трубчатому кожуху, центрирующий пояс входной втулки телескопически соединен с внутренней входной частью трубчатого кожуха, на центрирующем поясе входной втулки выполнена кольцевая канавка, а в кольцевой канавке входной втулки установлен входной герметизирующий элемент, при этом выходная втулка выполнена с центрирующим поясом, направленным к трубчатому кожуху, центрирующий пояс выходной втулки телескопически соединен с внутренней выходной частью трубчатого кожуха, на центрирующем поясе выходной втулки выполнена кольцевая канавка, а в кольцевой канавке выходной втулки установлен выходной герметизирующий элемент, при этом фильтрующая труба соединена резьбой с выходной втулкой, на лобовом торце обтекателя закреплен вытяжной крюк, а наружные поверхности входной и выходной втулок, колец из эластомера и наружная поверхность трубчатого кожуха контактируют с одной внутренней поверхностью полого корпуса (RU 2429342, 20.09.2009).

В известной конструкции полый корпус выполнен с поясом пониженной жесткости, характеризующимся выполнением стенки полого корпуса уменьшенной толщиной, расположенным между входной и выходной втулками, при этом отношение уменьшенной толщины стенки полого корпуса к наружному диаметру полого корпуса составляет 0,07÷0,09, а момент инерции поперечного сечения пояса пониженной жесткости в полом корпусе составляет 0,9÷4,1 от момента инерции поперечного кольцевого сечения в плоскостях наименьшего или наибольшего наружного или внутреннего диаметра полного витка внутренней или наружной резьбы полого корпуса, находящегося в зацеплении с полным витком наружной или внутренней резьбы резьбового переходника и/или переводника, и/или наибольшего или наименьшего внутреннего или наружного диаметра полного витка наружной или внутренней резьбы резьбового переходника и/или переводника, находящегося в зацеплении с полным витком внутренней или наружной резьбы полого корпуса.

Щелевые каналы в фильтрующей трубе выполнены в меридианной плоскости сужающимися в направлении к ее центральной продольной оси, при этом суммарная площадь проходных сечений щелевых каналов в фильтрующей трубе составляет 5,05÷9,75 от проходной площади фильтрующей трубы.

Недостатком известного фильтра для бурильной колонны является невозможность его использования в компоновке низа бурильной колонны при размещении выше по потоку текучей среды от скважинного модуля телеметрической системы для направленного бурения наклонных и горизонтальных нефтяных и газовых скважин из-за отсутствия центрального канала в фильтре, необходимого для подъема на поверхность указанного модуля телеметрической системы.

Другим недостатком известной конструкции является ее сложность, высокая стоимость изготовления и эксплуатации, что объясняется тем, что при выполнении фильтрующего модуля 6 с трубчатым кожухом 18, установленным в полом корпусе 1, образующим с фильтрующей трубой 8, входной втулкой 12 и выходной втулкой 13 полость 19 для приема механических примесей 20, под действием гидростатического давления (до 50 МПа) бурового раствора тонкостенный трубчатый кожух 18 может пластически деформироваться в кольцевом зазоре внутренней поверхности 37 полого корпуса 1, при этом возможны прихват и разрушение трубчатого кожуха 18, заполненного шламом, в полом корпусе 1 при удалении шлама, изображено на фиг. 1.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание фильтра для бурильной колонны, выполненного с возможностью освобождения центрального канала в фильтре для подъема на поверхность скважинного модуля телеметрической системы для направленного бурения наклонных и горизонтальных нефтяных и газовых скважин, размещенного ниже по потоку текучей среды от фильтра, за счет того, что обтекатель телескопически соединен с входной втулкой во внутреннем кольцевом поясе входной втулки и снабжен механизмом защелки обтекателя во входной втулке, выполненным в виде цангового хвостовика обтекателя, снабженного наружным кольцевым поясом, взаимодействующим с кольцевой канавкой входной втулки, при этом на лобовом торце обтекателя установлен ловильный стержень, предназначенный для захвата и подъема обтекателя на поверхность и освобождения центрального канала в фильтре.

Другой технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является упрощение конструкции, снижение стоимости ее изготовления и эксплуатации путем образования полости для приема механических примесей фильтрующим модулем внутри трубчатого корпуса, по существу, без трубчатого кожуха.

Сущность технического решения заключается в том, что в фильтре для бурильной колонны, размещенном выше по потоку текучей среды от скважинного модуля телеметрической системы для направленного бурения скважин, содержащем трубчатый корпус с резьбами на его краях, установленный в трубчатом корпусе фильтрующий модуль для потока текучей среды, преимущественно бурового раствора, включающий фильтрующую трубу с щелевыми каналами, обтекатель, размещенный со стороны входной части фильтрующей трубы, входную и выходную втулки, фильтрующая труба соединена резьбой с выходной втулкой, а фильтрующий модуль образует внутри трубчатого корпуса полость для приема механических примесей, при этом, по меньшей мере, между одной из указанных, входной или выходной втулок и трубчатым корпусом размещен уплотнитель из эластомера, согласно изобретению снабжен резьбовым переходником, жестко скрепленным с выходной частью трубчатого корпуса с возможностью разъединения, центрирующий пояс во входной части трубчатого корпуса выполнен с поперечным кольцевым выступом, торец которого направлен в сторону торца указанного резьбового переходника, а фильтрующий модуль размещен между торцами указанного резьбового переходника и поперечного кольцевого выступа трубчатого корпуса, при этом входная втулка выполнена с направленными наружу ребрами и телескопически соединена торцами указанных ребер с центрирующим поясом во входной части трубчатого корпуса, а также соединена резьбой с фильтрующей трубой и выполнена с внутренним кольцевым поясом и кольцевой канавкой, расположенной на ее внутреннем кольцевом поясе, а обтекатель телескопически соединен с входной втулкой во внутреннем кольцевом поясе входной втулки и снабжен механизмом защелки обтекателя во входной втулке, выполненным в виде цангового хвостовика обтекателя, снабженного наружным кольцевым поясом, взаимодействующим с кольцевой канавкой входной втулки, а между обтекателем и входной втулкой размещен уплотнитель из эластомера, при этом на лобовом торце обтекателя установлен ловильный стержень, предназначенный для захвата и подъема обтекателя на поверхность и освобождения центрального канала фильтра для подъема на поверхность указанного модуля телеметрической системы.

Трубчатый корпус выполнен с поясом пониженной жесткости, характеризующимся выполнением стенки трубчатого корпуса уменьшенной толщиной, расположенным на его внутренней поверхности между входной и выходной втулками, при этом отношение уменьшенной толщины стенки трубчатого корпуса к наружному диаметру трубчатого корпуса составляет 0,07÷0,09, а момент инерции поперечного сечения пояса пониженной жесткости в трубчатом корпусе составляет 0,85÷1,15 от момента инерции поперечного кольцевого сечения в плоскости наименьшего наружного диаметра полного витка внутренней резьбы трубчатого корпуса, находящегося в зацеплении с полным витком наружной резьбы резьбового переходника, и/или в плоскости наибольшего внутреннего диаметра полного витка наружной резьбы резьбового переходника, находящегося в зацеплении с полным витком внутренней резьбы трубчатого корпуса.

За счет того, что заявляемый фильтр для бурильной колонны снабжен резьбовым переходником, жестко скрепленным с выходной частью трубчатого корпуса с возможностью разъединения, центрирующий пояс во входной части трубчатого корпуса выполнен с поперечным кольцевым выступом, торец которого направлен в сторону торца указанного резьбового переходника, а фильтрующий модуль размещен между торцами указанного резьбового переходника и поперечного кольцевого выступа трубчатого корпуса, при этом входная втулка выполнена с направленными наружу ребрами и телескопически соединена торцами указанных ребер с центрирующим поясом во входной части трубчатого корпуса, а также соединена резьбой с фильтрующей трубой и выполнена с внутренним кольцевым поясом и кольцевой канавкой, расположенной на ее внутреннем кольцевом поясе, а обтекатель телескопически соединен с входной втулкой во внутреннем кольцевом поясе входной втулки и снабжен механизмом защелки обтекателя во входной втулке, выполненным в виде цангового хвостовика обтекателя, снабженного наружным кольцевым поясом, взаимодействующим с кольцевой канавкой входной втулки, а между обтекателем и входной втулкой размещен уплотнитель из эластомера, при этом на лобовом торце обтекателя установлен ловильный стержень, предназначенный для захвата и подъема обтекателя на поверхность и освобождения центрального канала фильтра для подъема на поверхность указанного модуля телеметрической системы, обеспечивается возможность освобождения центрального канала в фильтре для подъема на поверхность скважинного модуля телеметрической системы для направленного бурения наклонных и горизонтальных нефтяных и газовых скважин, размещенного ниже по потоку текучей среды от фильтра, а также упрощается конструкция, снижается стоимость ее изготовления и эксплуатации за счет образования полости для приема механических примесей фильтрующим модулем внутри трубчатого корпуса, по существу, без трубчатого кожуха.

В заявляемой конструкции за счет того, что трубчатый корпус выполнен с поясом пониженной жесткости, характеризующимся выполнением стенки трубчатого корпуса уменьшенной толщиной, расположенным на его внутренней поверхности между входной и выходной втулками, при этом отношение уменьшенной толщины стенки трубчатого корпуса к наружному диаметру трубчатого корпуса составляет 0,07÷0,09, а момент инерции поперечного сечения пояса пониженной жесткости в трубчатом корпусе составляет 0,85÷1,15 от момента инерции поперечного кольцевого сечения в плоскости наименьшего наружного диаметра полного витка внутренней резьбы трубчатого корпуса, находящегося в зацеплении с полным витком наружной резьбы резьбового переходника, и/или в плоскости наибольшего внутреннего диаметра полного витка наружной резьбы резьбового переходника, находящегося в зацеплении с полным витком внутренней резьбы трубчатого корпуса, увеличиваются надежность и ресурс фильтра за счет обеспечения равнопрочных и герметичных резьбовых соединений полого корпуса фильтра с переходником в условиях интенсивного трения и вращения в стволе скважины, преимущественно при роторном бурении бокового горизонтального ствола нефтяной скважины винтовым героторным гидравлическим двигателем, с использованием в колонне бурильных труб гидравлических ясов, с ударными нагрузками и ударными импульсами от ясов, а также при релаксации растягивающих напряжений в изогнутой колонне бурильных труб, в которой установлен полый корпус фильтра.

При этом также повышается точность проходки наклонных и горизонтальных скважин, повышается темп набора параметров кривизны скважин, а также улучшается проходимость, т.е. уменьшаются сопротивления и напряжения в компоновке низа бурильной колонны при роторном бурении (с вращением бурильной колонны) боковых горизонтальных стволов нефтяных скважин винтовыми героторными гидравлическими двигателями за счет изгиба полого корпуса фильтра при прохождении через радиусные участки ствола скважины, имеющие участки малого и среднего радиуса 30÷300 м, в условиях интенсивного трения по стволу скважины.

Ниже представлен фильтр для бурильной колонны, размещенный выше по потоку текучей среды от скважинного модуля E-Pulse XR (OD=3,666″) телеметрической системы фирмы "Schlumberger" (US) для бурильной колонны с винтовым героторным гидравлическим двигателем ДРУ3-172РС.

На фиг. 1 изображен продольный разрез фильтра для бурильной колонны, размещенного выше по потоку текучей среды от скважинного модуля телеметрической системы.

На фиг. 2 изображен разрез А-А на фиг. 1 поперек трубчатого корпуса, входной втулки и обтекателя, установленного во внутреннем кольцевом поясе входной втулки, размещенной в трубчатом корпусе.

На фиг. 3 изображен разрез Б-Б на фиг. 1 поперек трубчатого корпуса с размещенной внутри корпуса фильтрующей трубой с щелевыми каналами.

На фиг. 4 изображен элемент I на фиг. 1 механизма защелки обтекателя во входной втулке, выполненного в виде цангового хвостовика обтекателя, снабженного наружным замком, взаимодействующим с кольцевой канавкой входной втулки.

На фиг. 5 изображен элемент II на фиг. 1 соединения наименьшего наружного диаметра полного витка внутренней конической резьбы трубчатого корпуса, находящегося в зацеплении с полным витком наружной конической резьбы резьбового переходника.

На фиг. 6 - изометрическое изображение входной втулки с радиалыю направленными наружу ребрами.

Фильтр 1 для бурильной колонны 2, размещенный выше по потоку текучей среды 3 от скважинного модуля 4 телеметрической системы для направленного бурения наклонных и горизонтальных скважин, содержит трубчатый корпус 5 с коническими резьбами 6, 7 на его краях, соответственно 8 и 9, и установленный в трубчатом корпусе 5 фильтрующий модуль 10 для потока текучей среды 3, преимущественно бурового раствора 11, включающий фильтрующую трубу 12 с щелевыми каналами 13, обтекатель 14, размещенный со стороны входной части 15 фильтрующей трубы 12, входную и выходную втулки, соответственно 16 и 17, а также содержит полость 18 для приема механических примесей 19, образованную фильтрующим модулем 10 внутри трубчатого корпуса 5, при этом между выходной втулкой 17 и трубчатым корпусом 5 размещен уплотнитель 20 из эластомера, изображено на фиг. 1.

Фильтр 1 для бурильной колонны 2 снабжен резьбовым переходником 21, жестко скрепленным конической резьбой 7 с выходной частью 9 трубчатого корпуса 5 с возможностью разъединения, центрирующий пояс 22 во входной части 8 трубчатого корпуса 5 выполнен с поперечным кольцевым выступом 23, торец 24 которого направлен в сторону торца 25 резьбового переходника 21, жестко скрепленного конической резьбой 7 с выходной частью 9 трубчатого корпуса 5, а между торцом 25 резьбового переходника 21, жестко скрепленного конической резьбой 7 с выходной частью 9 трубчатого корпуса 5, и торцом 24 поперечного кольцевого выступа 23 трубчатого корпуса 5 размещен фильтрующий модуль 10, при этом фильтрующая труба 12, содержащая щелевые каналы 13, соединена резьбой 26 с выходной втулкой 17, изображено на фиг. 1.

Входная втулка 16 выполнена с радиально направленными наружу ребрами 27 и телескопически соединена торцами 28 указанных ребер 27, расположенными на максимальном радиальном удалении, по существу, на наибольшей охватывающей окружности 29, соответствующей центрирующему поясу 22 во входной части 8 трубчатого корпуса 5, для обеспечения возможности их телескопического соединения, а также соединена резьбой 30 с фильтрующей трубой 12 и выполнена с внутренним кольцевым поясом 31 и кольцевой канавкой 32, расположенной на ее внутреннем кольцевом поясе 31, изображено на фиг. 1, 2, 4, 6.

Обтекатель 14 телескопически соединен с входной втулкой 16 во внутреннем кольцевом поясе 31 входной втулки 16 и снабжен механизмом защелки 33 обтекателя 14 во входной втулке 16, выполненным в виде цангового (упругого) хвостовика 34 обтекателя 14, снабженного наружным кольцевым поясом 35, взаимодействующим с кольцевой канавкой 32 входной втулки 16, а между обтекателем 14 и входной втулкой 16 размещен уплотнитель 36 из эластомера, изображено на фиг. 1, 2, 4.

На лобовом торце 37 обтекателя 14 установлен ловильный стержень 38, предназначенный для захвата и подъема обтекателя 14 на поверхность (к устью скважины) при помощи специальной ловильной колонны (не показанной), спускаемой в скважину для освобождения центрального канала 31 входной втулки 16, а также центрального канала 39 фильтрующей трубы 12 фильтра 1 для подъема на поверхность скважинного модуля 4 телеметрической системы, изображено на фиг. 1.

На лобовой части 40 скважинного модуля 4 телеметрической системы распложен ловильный стержень 41 с кольцевым поясом 42 увеличенного диаметра (такой же конфигурации, как указанный ловильный стержень 38, который установлен на лобовом торце 37 обтекателя 14), предназначенный для захвата и подъема на поверхность указанного модуля 4 телеметрической системы при повторном спуске ловильной колонны, изображено на фиг. 1.

Трубчатый корпус 5 фильтра 1 выполнен с поясом 43 пониженной жесткости, характеризующимся выполнением стенки трубчатого корпуса 5 уменьшенной толщиной, расположенным на его внутренней поверхности 44 между входной втулкой 16 и выходной втулкой 17, при этом отношение уменьшенной толщины стенки 45 трубчатого корпуса 5 к наружному диаметру 46 трубчатого корпуса 5 составляет 0,07÷0,09, изображено на фиг. 1.

Момент инерции Jx, Jy (осевой) поперечного сечения пояса пониженной жесткости 43 в трубчатом корпусе 5 составляет 0,85÷1,15 от момента инерции поперечного кольцевого сечения в плоскости наименьшего наружного диаметра 47 полного витка внутренней конической резьбы 7 трубчатого корпуса 5, находящегося в зацеплении с полным витком наружной конической резьбы 48 резьбового переходника 21, который обозначен J1, и/или в плоскости наибольшего внутреннего диаметра 49 полного витка наружной конической резьбы 48 резьбового переходника 21, находящегося в зацеплении с полным витком внутренней конической резьбы 7 трубчатого корпуса 5, который обозначен J2, изображено на фиг. 5.

Торец 9 трубчатого корпуса 5 с внутренней конической резьбой 7 и торец 50 резьбового переходника 21 с наружной конической резьбой 48 контактируют с упором друг в друга, изображено на фиг. 1, 5.

Торец 51 бурильной трубы 52 с внутренней конической резьбой 53 и торец 54 резьбового переходника 21 с наружной конической резьбой 55 также контактируют с упором друг в друга, изображено на фиг. 1.

Торец 8 трубчатого корпуса 5 с внутренней конической резьбой 6 и торец 56 резьбового переводника 57 с наружной конической резьбой 58 также контактируют с упором друг в друга, изображено на фиг. 1.

Моменты инерции поперечного кольцевого сечения в плоскостях, которые обозначены J1, J2, являются опасными и определяющими коэффициенты напряжения при изгибе (Stress ratio, отношение изменяющейся амплитуды напряжения к среднему напряжению) в резьбовых соединениях 7, 48 трубчатого корпуса 5 с резьбовым переходником 21, а также в резьбовых соединениях 6, 58 трубчатого корпуса 5 с переводником 57, а также в резьбовых соединениях 53, 55 бурильной трубы 52 с резьбовым переходником 21, изображено на фиг. 1, 5.

Фильтр для очистки бурового раствора от механических примесей устанавливают в компоновку низа бурильной колонны, снабженную винтовым героторным гидравлическим двигателем ДРУ3-172РС со шпинделем, регулятором угла перекоса и долотом, а также снабженную скважинным модулем телеметрической системы, размещенным ниже по потоку текучей среды от фильтра.

Проходку наклонного и горизонтального ствола скважины, имеющей участки малого и среднего радиуса 30÷300 метров, осуществляют роторным способом (с вращением бурильной колонны 20÷30 об/мин) при совместной работе героторного винтового гидравлического двигателя, вращающего долото, при этом поток бурового раствора 11 обеспечивает промывку забоя скважины и вынос на поверхность выбуриваемой породы.

Поток текучей среды - бурового раствора 11 под давлением (до 50 МПа) по колонне бурильных труб 2 направляется обтекателем 14 и входной втулкой 16, выполненной с радиально направленными наружу ребрами 27, телескопически соединенными торцами 28 указанных ребер 27 во входной части 8 трубчатого корпуса 5, в полость 18 для приема механических примесей 19, образованную фильтрующим модулем 10 внутри трубчатого корпуса 5, далее проходит через щелевые каналы 13 в центральный канал резьбового переходника 21, при этом в полости 18, образованной фильтрующим модулем 10 внутри трубчатого корпуса 5, происходит удерживание и накопление механических примесей 19: окалины, металлических, резиновых и полимерных частиц, а скважинный модуль 4, (E-Pulse XR) телеметрической системы находится в потоке чистого бурового раствора 11.

Извлекаемый скважинный модуль 4 телеметрической MWD системы с электромагнитным каналом связи, например E-Pulse XR475, может работать только в потоке чистого бурового раствора 11, при этом из-за механических примесей 19: окалины, металлических, резиновых и полимерных частиц в потоке бурового раствора 11 происходят сбои системы каротажа в процессе бурения LWD, которая используется в едином комплексе с телеметрической системой MWD для рассчета траектории скважины, вследствие этого возникает необходимость подъема на поверхность указанного модуля телеметрической системы.

Для этого в скважину спускают ловильную колонну с цанговым захватом, при этом ловильный стержень 38, который установлен на лобовом торце 37 обтекателя 14, захватывается цанговым захватом ловильной колонны, а при подъеме колонны обтекатель 14, который телескопически соединен с входной втулкой 16 во внутреннем кольцевом поясе 31 входной втулки 16 и снабжен механизмом защелки 33 обтекателя 14 во входной втулке 16, выполненным в виде цангового (упругого) хвостовика 34 обтекателя 14, снабженного наружным кольцевым поясом 35, взаимодействующим с кольцевой канавкой 32 входной втулки 16, выходит из зацепления и поднимается на поверхность вместе с ловильной колонной.

При этом происходит освобождение центрального канала 39 в фильтре 1 для подъема на поверхность скважинного модуля 4 телеметрической системы при повторном спуске ловильной колонны.

При полном заполнении полости 18 для приема механических примесей 19 и уменьшении циркуляции бурового раствора 11 через фильтрующий модуль 10 конструкция фильтра для бурильной колонны работает как фильтр-сигнализатор повышенного давления, при этом поднимают бурильную колонну, производят разборку фильтра на буровой установке, извлекают фильтрующий модуль 10 для промывки и очистки от механических примесей: окалины, металлических, резиновых и полимерных частиц.

1. Фильтр для бурильной колонны, размещенный выше по потоку текучей среды от скважинного модуля телеметрической системы для направленного бурения скважин, содержащий трубчатый корпус с резьбами на его краях, установленный в трубчатом корпусе фильтрующий модуль для потока текучей среды, преимущественно бурового раствора, включающий фильтрующую трубу с щелевыми каналами, обтекатель, размещенный со стороны входной части фильтрующей трубы, входную и выходную втулки, фильтрующая труба соединена резьбой с выходной втулкой, а фильтрующий модуль образует внутри трубчатого корпуса полость для приема механических примесей, при этом по меньшей мере между одной из указанных входной или выходной втулок и трубчатым корпусом размещен уплотнитель из эластомера, отличающийся тем, что снабжен резьбовым переходником, жестко скрепленным с выходной частью трубчатого корпуса с возможностью разъединения, центрирующий пояс во входной части трубчатого корпуса выполнен с поперечным кольцевым выступом, торец которого направлен в сторону торца указанного резьбового переходника, а фильтрующий модуль размещен между торцами указанного резьбового переходника и поперечного кольцевого выступа трубчатого корпуса, при этом входная втулка выполнена с направленными наружу ребрами и телескопически соединена торцами указанных ребер с центрирующим поясом во входной части трубчатого корпуса, а также соединена резьбой с фильтрующей трубой и выполнена с внутренним кольцевым поясом и кольцевой канавкой, расположенной на ее внутреннем кольцевом поясе, а обтекатель телескопически соединен с входной втулкой во внутреннем кольцевом поясе входной втулки и снабжен механизмом защелки обтекателя во входной втулке, выполненным в виде цангового хвостовика обтекателя, снабженного наружным кольцевым поясом, взаимодействующим с кольцевой канавкой входной втулки, а между обтекателем и входной втулкой размещен уплотнитель из эластомера, при этом на лобовом торце обтекателя установлен ловильный стержень, предназначенный для захвата и подъема обтекателя на поверхность и освобождения центрального канала фильтра для подъема на поверхность указанного модуля телеметрической системы.

2. Фильтр для бурильной колонны по п. 1, отличающийся тем, что трубчатый корпус выполнен с поясом пониженной жесткости, характеризующимся выполнением стенки трубчатого корпуса уменьшенной толщиной, расположенным на его внутренней поверхности между входной и выходной втулками, при этом отношение уменьшенной толщины стенки трубчатого корпуса к наружному диаметру трубчатого корпуса составляет 0,07÷0,09, а момент инерции поперечного сечения пояса пониженной жесткости в трубчатом корпусе составляет 0,85÷1,15 от момента инерции поперечного кольцевого сечения в плоскости наименьшего наружного диаметра полного витка внутренней резьбы трубчатого корпуса, находящегося в зацеплении с полным витком наружной резьбы резьбового переходника, и/или в плоскости наибольшего внутреннего диаметра полного витка наружной резьбы резьбового переходника, находящегося в зацеплении с полным витком внутренней резьбы трубчатого корпуса.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при эксплуатации скважины с большим углом наклона эксплуатационной колонны. Технический результат - повышение надежности работы устройства в горизонтальной скважине и эффективности очистки добываемого продукта, увеличение межремонтного периода работы устройства, а также снижение его металлоемкости.

Изобретение относится к внутрискважинному оборудованию, используемому при добыче нефти, а именно к скважинным расширяющимся фильтрам. Устройство содержит опорную трубу и фильтрующие щетки с радиальными пучками щетинок.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к технологии создания забойных фильтров в глубоких скважинах, вскрывших неустойчивые слабосцементированные породы коллектора.

Изобретение относится к оборудованию, применяемому при добыче нефти, а именно к скважинным расширяющимся фильтрам. Устройство содержит опорную трубу, окружающую ее набухающую эластомерную оболочку с равномерно распределенными по окружности открытыми продольными пазами, в которые заглублены корпуса фильтрующих реечных щеток с радиально ориентированными пучками щетинок.

Изобретение относится к скважинным фильтрам для очистки жидкостей от твердых частиц. Устройство содержит фильтрующий элемент из упругого материала, выполненный в форме трубчатого корпуса с щелевыми отверстиями, концы которых соединены между собой с образованием П-образных пластин.

Изобретение относится к оборудованию, применяемому при добыче нефти, а именно к скважинным расширяющимся фильтрам. Фильтр содержит опорную трубу с равномерно прорезанными по окружности продольными пазами с большим основанием внутри и меньшим снаружи.

Изобретение относится к добыче текучих сред из буровых скважин, в частности к их подземному фильтрованию. Устройство содержит несущий корпус в виде трубы, вал, фильтрующий элемент из, по меньшей мере, одного блока автономных сменных кольцевых фильтрующих втулок, установленный коаксиально с корпусом.

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли, а именно к скважинным фильтрующим устройствам, предотвращающим попадание частиц механических примесей в электроцентробежный насос.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано в эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Устройство включает полимерный волокнисто-пористый фильтрующий элемент в виде отдельных секций, соединенных между собой по наружному периметру металлическими стягивающими шпильками, которые с одной стороны ввернуты в поднасосную или концевую муфту, а с другой - в Ж-образную муфту, во внутреннюю полку которой упирается один торец фильтрующего элемента.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при разработке многопластовых залежей нефти скважинами с горизонтальным окончанием.

Изобретение относится к устройствам для фильтрации жидкости, закачиваемой в скважины. Фильтр содержит жестко и герметично соединенные друг с другом секции, набранные из состыкованных по торцам с осевым натягом цилиндрических тонкостенных фильтрующих элементов и двух опор, на которые также с осевым натягом опираются первый и последний фильтрующие элементы секции. Фильтрующие элементы каждой секции изготовлены из слоев сетки, сплетенной из проволочных спиралей, растянутых до шага, равного диаметру спирали. Слои сетки, сплетенной из спиралей правой свивки, чередуются со слоями, сплетенными из спиралей левой свивки. Оси спиралей всех слоев параллельны оси фильтрующего элемента. Фильтрующие элементы выполнены в трех модификациях: фильтрующие элементы с одним плоским торцом и другим коническим и промежуточные фильтрующие элементы с разными коническими торцами. Снаружи каждой секции установлена спиральная пружина сжатия. Длина пружины подобрана так, чтобы у каждой собранной секции в рабочем процессе между фильтрующими элементами и фильтрующими элементами и опорами секции сохранялся осевой натяг. Секция фильтрующих элементов центрируется в опорах. Пружины центрируются по буртикам опор. Опоры секций выполнены с перегородкой, в которой проделаны сквозные центральное отверстие и три или четыре выкружки, равнорасположенные по окружности. Первая опора первой секции фильтра выполнена с хвостовиком с резьбой, на которую до упора в уплотнительную прокладку навернута промежуточная проставка с ввернутыми в нее шпильками для крепления к погружному насосу. В промежуточной проставке первой секции жестко закреплен пустотелый цилиндрический стержень со сквозными отверстиями. Технический результат: повышение производительности фильтра. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к скважинным насосным установкам и может быть применено для одновременно-раздельной и поочередной эксплуатации двух пластов одной скважины. Установка содержит колонну лифтовых труб, втулку с хвостовиком, штанговый погружной насос с фильтром на приеме, соединенный с приводной полой штангой, размещенной в колонне лифтовых труб, заключенных в муфте с радиальным отверстием, сообщающимся с каналом выше пакера, и электроприводной погружной насос с входным модулем и электродвигателем. Установка снабжена фильтрующим элементом, который устанавливается через муфту к замковой опоре. К муфте герметично устанавливается карман, позволяющий разобщить прием штангового насоса от перекачиваемого флюида нижнего пласта. Технический результат заключается в повышении надежности работы скважинной насосной установки. 1 ил.

Группа изобретений относится к способу эксплуатации дожимных насосных станций, содержащих центробежные сепараторные фильтры, на нефтяных месторождениях. Центробежный сепараторный фильтр содержит вертикальный корпус, имеющий центральную часть, по существу, цилиндрической формы и верхнюю и нижнюю части, по существу, полусферической формы, тангенциальный впуск текучей среды, содержащей нефть и частицы, подлежащие фильтрации, расположенный в верхней части корпуса, осевую трубу с выпуском отфильтрованной текучей среды, имеющую концентрическое расположение с корпусом и закрепленную в его верхней части, множество конусных пластин, расположенных вокруг осевой трубы друг под другом, причем основание конусных пластин направлено вниз относительно положения корпуса, выпуск удаленных из текучей среды частиц, расположенный в нижней части корпуса. При этом осевая труба выполнена непрерывной, а к ее нижнему концу, расположенному в корпусе ниже основания самой нижней из множества конусных пластин, но выше выпуска удаленных из текучей среды частиц, прикреплена перфорированная заглушка. При этом конусные пластины закреплены на осевой трубе в зафиксированном положении друг относительно друга и выполнены с основаниями различного диаметра, причем диаметр основания конусных пластин увеличивается в направлении от тангенциального впуска к выпуску удаленных из текучей среды частиц. Дожимная насосная станция содержит буферную емкость, узел сбора и откачки утечек нефти, резервуар для удаленных частиц, насосный блок, множество свечей для аварийного сброса газа и центробежный сепараторный фильтр. Способ эксплуатации дожимной насосной станции включает в себя этапы, на которых принимают текучую среду, содержащую нефть и частицы, подлежащие фильтрации, в буферную емкость, подают текучую среду в фильтр посредством соединительных труб, фильтруют текучую среду для отделения от нефти частиц, подлежащих фильтрации, посредством центробежного сепараторного фильтра, накапливают отфильтрованные от нефти частицы в резервуаре для удаленных частиц, нагнетают давление в насосном блоке для последующей транспортировки текучей среды, содержащей нефть, очищенную от частиц, подлежащих фильтрации, подают текучую среду, содержащую нефть, очищенную от частиц, подлежащих фильтрации, в транспортировочную сеть или сеть магистральных нефтепроводов. Техническим результатом является обеспечение стабильного потока текучей среды, а также возможность фильтрации частиц разного размера с равной эффективностью. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к скважинной добыче с использованием фильтров. Скважинный фильтр содержит основную трубу с отверстиями, промежуточный фильтрующий слой, включающий в себя множество металлических волокон, спирально намотанных на основную трубу, и нить с трассером текучей среды, спирально намотанную на основную трубу и включающую в себя структуру нити и трассер, который несет структура нити и захватывается в добываемые текучие среды в стволе скважины, и наружную оболочку с отверстиями, расположенную поверх промежуточного слоя. Способ изготовления скважинного фильтра содержит выполнение фильтрующей трубы наматыванием промежуточного слоя, включающего в себя ленту из волокон металлической шерсти и нить с трассером текучей среды, на основную трубу с отверстиями по спиральной траектории с натяжением, установку фильтрующей трубы в длинный канал наружной втулки с отверстиями и скрепление наружной втулки и фильтрующей трубы. Расширяются функциональные возможности, в том числе контроль и обнаружение текучей среды. 16 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Группа изобретений относится к нефтегазовой отрасли и может быть использована для мониторинга и обработки скважинной среды. Патронный скважинный фильтр содержит цилиндрическую стенку, внутреннюю и наружную поверхность, отверстие, проходящее во внутреннее пространство через цилиндрическую стенку между наружной поверхностью и внутренней поверхностью для создания доступа текучей среды от наружной поверхности во внутреннее пространство, фильтрующий текучую среду материал, исключающий проход слишком крупных частиц через отверстие, и материал трассера текучей среды, который перемещается в скважинном трубном изделии и расположенный на установочной площадке, размещенной на расстоянии от отверстия, проходящего к внутреннему пространству, снаружи от внутреннего пространства. Установочная площадка расположена так, что путь потока текучей среды ограничен пределами прохождения от установочной площадки по наружной поверхности и через отверстие перед входом во внутреннее пространство. Установочная площадка выполнена в виде открытого сверху кармана на наружной поверхности со стенками, проходящими вниз в цилиндрическую стенку, и включает закрытое дно в основании стенок для предотвращения перемещения текучей среды во внутреннее пространство через площадку. Повышается достоверность и эффективность мониторинга различных зон в скважине, Фильтр можно использовать для обработки текучих сред в стволе скважины. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 9 ил.

Группа изобретений относится к фильтрам, используемым при подземных работах. Выполненный с возможностью промывки обратным потоком фильтр обратного хода имеет вход, выход и расположенный между ними фильтр. В зоне выхода расположена по крайней мере одна форсунка с обратной промывкой, выполненная с возможностью создания через гидравлический соединительный элемент высокого давления и с возможностью прохождения через нее жидкости в направлении обратного потока. В процессе фильтрования и во время обратной промывки форсунка может омываться жидкостью. В направлении течения потока перед фильтром предусмотрен предварительный фильтр с проточными отверстиями, снабженными отталкивателями грязи. Повышается эффективность промывки обратным потоком. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к нефтепогружному оборудованию, а именно к скважинным фильтрам, предупреждающим вынос на дневную поверхность частиц породы с извлекаемой пластовой жидкостью. Фильтр включает несущую перфорированную трубу, внутреннюю и внешнюю щелевые решетки в форме продольно гофрированных труб с поперечными щелями на выступах и гранульной набивки в пространстве между ними. Набивка состоит из дискретных гранул. Обеспечивается повышение пропускной способности скважинного фильтра. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к погружному оборудованию для добычи пластовой жидкости, а именно к скважинным фильтрующим устройствам, предотвращающим попадание механических примесей на прием электроцентробежного насоса. Устройство содержит трубчатый каркас, верхний патрубок с отводящими отверстиями, наружный и внутренний щелевой фильтр из навитого профиля и продольных стержней, равномерно размещенных по окружности с образованием между собой продольных каналов, которые обращены друг к другу и сообщены сверху с отводящими отверстиями верхнего патрубка, кольцевую перегородку, перекрывающую продольные каналы снизу, и предохранительный клапан. Продольные стержни наружного и внутреннего щелевого фильтра выполнены примыкающими друг к другу. Продольные каналы обоих фильтров сообщены между собой. Трубчатый каркас перфорирован и размещен во внутреннем щелевом фильтре, а снизу перекрыт предохранительным клапаном. Увеличивается ресурс работы скважинного фильтрующего устройства за счет самоочистки щелевых фильтров и повышается его компактность при сохранении площади фильтрующей поверхности. 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для эксплуатации в составе установки электроцентробежного насоса с целью предотвращения попадания механических примесей, содержащихся в пластовой жидкости. Устройство содержит фильтроэлемент в виде усеченного конуса, закрепленный с возможностью перекрытия кольцевого зазора между полым корпусом и концентрично расположенным кожухом, имеющим входные и выходные отверстия на боковой поверхности. Полый корпус содержит верхний и нижний фланцы, шлицевой вал в полости корпуса. Кожух со стороны входных отверстий прикреплен к корпусу в зоне нижнего фланца. На боковой поверхности полого корпуса в зоне верхнего фланца выполнены окна. Кожух герметично соединен с полым корпусом в зоне верхнего фланца. Фильтроэлемент вершиной усеченного конуса прикреплен к полому корпусу в зоне входных отверстий на кожухе, а основанием - к кожуху в интервале между выходными отверстиями и герметичным соединением кожуха с корпусом. Повышается пропускная способность, уменьшается гидравлическое сопротивление движению потока очищаемой среды и нагрузка на электродвигатель насоса. 3 ил.

Изобретение относится к области водоснабжения и дренажа для оборудования водоприемной части скважин в неагрессивных и агрессивных средах. Фильтры щелевые с намоткой профилированной проволоки устанавливаются в песчано-гравийные водоносные горизонты с контуром гравийной обсыпки и без нее, а фильтры пластмассовые из наборных колец или пластин - под прикрытием контура гравийной обсыпки. Фильтр содержит опорные стержни, намоточную профилированную проволоку, или наборные кольца, или пластины из пластмассы, образующие горизонтально расположенные щели. На наружной поверхности намоточной профилированной проволоки, или наборных колец, или пластин из пластмассы выполнены горизонтальные полусферические углубления, параллельные основным горизонтальным щелям, имеющие такую же ширину и соединенные с ними наклонными под углом 45° полусферическими углублениями такой же ширины для пропуска фильтрующихся вод из дополнительных углублений внутрь фильтра. Повышается скважность, срок службы, снижаются энергетические затраты на подъем воды. 2 ил.
Наверх