一种应用于随钻测井的井下过滤装置

摘要

本发明公开一种应用于随钻测井的井下过滤装置。该过滤装置设有螺旋轴、滤网、套筒、上下接头，所述下接头具有环空钻井液入口，上接头具有过滤后环空钻井液出口。本发明的技术方案是：通过螺旋轴的旋转在入口处形成低压区，将环空钻井液吸入测试装置内，并由于螺旋轴的挤压作用，使滤液经过滤网流入滤液腔室，而固相颗粒被排送至出口。本过滤装置能够在井下高温、高压和强腐蚀等恶劣环境中连续工作，具有主动刮除滤饼和反冲洗滤网的功能，解决了井下固相过滤的问题；同时还具有尺寸小、结构简单，便于安装，工作可靠等特点。

权利要求

1.一种应用于随钻测井的井下过滤装置，其特征在于从中心至外周依次包括螺旋轴、滤网、套筒；螺旋轴的顶端通过上轴承固定于上接头，末端通过下轴承固定于下接头；下接头的末端通过法兰连接端盖，下接头的末端与端盖交接处设有垫片，通过垫片调整上轴承、下轴承的游隙和预紧，使上轴承止动于嵌在上接头沟槽内的弹性挡圈；螺旋轴的顶端通过联轴器连接浸油电机；上接头、下接头均可通过螺纹连接其它装置套筒；

上接头的下内腔、滤网内表面、下接头的上内腔、螺旋轴外壁构成充满未经过滤的环空钻井液的腔室a；上接头上开有一通孔，该通孔与腔室a连通，并作为过滤后的环空钻井液出口；下接头上也开有一通孔，该通孔与腔室a连通，并作为环空钻井液入口；其中环空钻井液是井下环状空间中的钻井液；

滤网外表面与套筒的内表面构成环空钻井液的滤液腔室b，腔室b与滤液管路的一端连通，滤液管路的另一端通过上接头上的其他装置连通到检测腔；所述腔室b还与反清洗液管路的一端连通，反清洗液管路的另一端与下行钻井液连通；所述的反清洗液管路上设有截止阀，通过截止阀控制该管路的流通与断开；

上接头的上内腔通过油孔与下接头的下内腔连通，并构成腔室c；腔室c内充满液压油，并与测试装置的油箱连通；

所述的腔室a与腔室b之间利用O型圈实现固相颗粒与滤液之间的静密封，腔室a与腔室c之间利用密封圈实现环空钻井液与液压油的动密封。

2.如权利要求1所述的一种应用于随钻测井的井下过滤装置，其特征在于所述的套筒的外直径为80～100mm。

3.如权利要求1所述的一种应用于随钻测井的井下过滤装置，其特征在于所述的螺旋轴为变直径式。

4.如权利要求1所述的一种应用于随钻测井的井下过滤装置，其特征在于所述的滤网为楔形筛网。

说明书

一种应用于随钻测井的井下过滤装置

技术领域

[0001] 本发明属于油气勘探开发领域，具体涉及到一种应用于随钻测井的井下过滤装置。

背景技术

[0002] 目前随钻测井技术和气体分离及检测相关技术快速发展，井下随钻气体检测成为录井行业的一个主要研究方向。相比传统地面气测录井，井下随钻气体检测是在井下高温、高压环境下对环状空间中的钻井液(以下简称环空钻井液)内溶解的气体(如：甲烷、二氧化碳、硫化氢等)进行实时检测分析，以判断气体是否存在。

[0003] 井下随钻气体检测技术以气体为研究对象，首先需将环空钻井液采集到井下测试装置内，然后从采集到的钻井液中完成气体的分离。环空钻井液携带有大量固相颗粒，大颗粒进入测试装置内不可避免地堵塞其流体管路，并降低敏感元器件(液压阀、液压缸、温度传感器、压力传感器、密封圈等)的使用寿命，甚至使其损坏。

[0004] 为了使采集到测试装置内的钻井液足够纯净，通常在测试装置入口处布置过滤装置。但测试装置在长时间工作过程中，固相颗粒将会逐渐堆积在滤网上最终使滤网堵塞，导致钻井液无法正常流入，此时测试装置需中断勘探任务，并被上提到地面进行清理，这将降低工作效率，大大增加钻探成本。因此，测试装置需要一种井下过滤装置，该装置能在高温、高压、强腐蚀和空间狭小等极端环境中长时间可靠工作，以满足井下随钻检测的需要。

发明内容

[0005] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种能在井下长时间可靠工作的过滤装置。

[0006] 本发明井下过滤装置从中心至外周依次包括螺旋轴、滤网、套筒；螺旋轴的顶端通过上轴承固定于上接头，末端通过下轴承固定于下接头；下接头的末端通过法兰连接端盖，下接头的末端与端盖交接处设有垫片，通过垫片调整上轴承、下轴承的游隙和预紧，使上轴承止动于嵌在上接头沟槽内的弹性挡圈；螺旋轴的顶端通过联轴器连接浸油电机；上接头、下接头均可通过螺纹连接其它装置套筒；

[0007] 上接头的下内腔、滤网内表面、下接头的上内腔、螺旋轴外壁构成充满未经过滤的环空钻井液的腔室a；上接头上开有一通孔，该通孔与腔室a连通，并作为过滤后的环空钻井液出口；下接头上也开有一通孔，该通孔与腔室a连通，并作为环空钻井液入口；

[0008] 滤网外表面与套筒的内表面构成环空钻井液的滤液腔室b，腔室b与滤液管路的一端连通，滤液管路的另一端通过上接头上的其他装置连通到检测腔；所述腔室b还与反清洗液管路的一端连通，反清洗液管路的另一端与下行钻井液连通；所述的反清洗液管路上设有截止阀，通过截止阀控制该管路的流通与断开；

[0009] 上接头的上内腔通过油孔与下接头的下内腔连通，并构成腔室c；腔室c内充满液压油，并与测试装置的油箱连通；

[0010] 所述的腔室a与腔室b之间利用O型圈实现固相颗粒与滤液之间的静密封，腔室a与腔室c之间利用密封圈实现环空钻井液与液压油的动密封。

[0011] 所述的套筒的外直径为80～100mm，螺旋轴、滤网设于套筒内部，整个装置径向尺寸小；

[0012] 所述的螺旋轴为变直径式。

[0013] 本发明的有效效果：本发明装置能够在井下高温、高压和强腐蚀等恶劣环境中连续工作，具有主动刮除滤饼和反冲洗滤网的功能，解决了井下固相过滤的问题；同时还具有尺寸小、结构简单，便于安装，工作可靠等特点。

附图说明

[0014] 图1为本发明井下过滤模块的俯视图；

[0015] 图2为本发明井下过滤模块与其它模块连接的示意图；

[0016] 图3为本发明井下过滤模块的A-A视图；

[0017] 图4为本发明井下过滤模块的B-B视图；

[0018] 图5为本发明井下过滤模块的C-C视图；

[0019] 其中滤网1，上接头2，套筒3，下接头4，螺旋轴5，密封圈6，O型圈7，联轴器8，外筒9，上轴承10-1，下轴承10-2，弹性挡圈11，端盖12，反清洗液管路13，滤液管路14，油孔15，截止阀16。

具体实施方式

[0020] 下面结合具体附图对本发明做进一步的分析。

[0021] 如图1、3所示，本发明井下过滤装置从中心至外周依次包括螺旋轴5、滤网1、套筒3；螺旋轴5的顶端通过上轴承10-1固定于上接头2，末端通过下轴承10-2固定于下接头4；下接头4的末端通过法兰连接端盖12，下接头4的末端与端盖12交接处设有垫片，通过垫片调整上轴承10-1、下轴承10-2的游隙和预紧，使上轴承10-1止动于嵌在上接头2沟槽内的弹性挡圈11；螺旋轴5的顶端通过联轴器8连接浸油电机；上接头2、下接头4均可通过螺纹连接其它装置套筒；

[0022] 如图2、4所示，上接头2的下内腔、滤网1内表面、下接头4的上内腔、螺旋轴5外壁构成充满未经过滤的环空钻井液的腔室a；上接头2上开有一通孔，该通孔与腔室a连通，并作为过滤后的环空钻井液出口；下接头4上也开有一通孔，该通孔与腔室a连通，并作为环空钻井液入口；

[0023] 滤网1外表面与套筒3的内表面构成环空钻井液的滤液腔室b，腔室b与滤液管路14的一端连通，滤液管路14的另一端通过上接头2上的其他装置连通到检测腔；所述腔室b还与反清洗液管路13的一端连通，反清洗液管路13的另一端与下行钻井液连通；所述的反清洗液管路13上设有截止阀16，通过截止阀16控制该管路的流通与断开；

[0024] 如图5所示，上接头2的上内腔通过油孔15与下接头4的下内腔连通，并构成腔室c；腔室c内充满液压油，并与测试装置的油箱连通；

[0025] 所述的腔室a与腔室b之间利用O型圈7实现固相颗粒与滤液之间的静密封，腔室a与腔室c之间利用密封圈6实现环空钻井液与液压油的动密封。

[0026] 所述的套筒3的外直径为80～100mm，螺旋轴5、滤网1设于套筒3内部，整个装置径向尺寸小；

[0027] 工作过程：

[0028] 当螺旋轴5在滤网1中高速旋转时，下接头4入口处形成低压区，环空钻井液被吸入腔室a。从螺旋轴5的下端至上端，螺旋轴5与滤网1内表面形成的滤室容积逐渐减小，导致环空钻井液在压力逐渐增加的螺旋轴5内被挤压，同时被向上排送至环空，而环空钻井液的滤液经过滤网1进入腔室b。

[0029] 进一步，所述滤网1是一种楔形筛网，筛条呈周向焊接在支撑条上。每一个筛条的截面都是楔形，相邻两根筛条间隙之间形成楔形空间，该楔形空间窄边靠内。过滤时，滤液在压力的作用下从滤网1的间隙流过，固相颗粒则被阻留在滤网1的内表面。

[0030] 由于螺旋轴5的螺棱与所述滤网1的内表面接触。螺旋轴5在转动的过程中，螺棱不断地将附着在内表面上的滤饼刮除，并将刮除的固相颗粒向出口排送，使滤网1能持续进行过滤，防止其堵塞。

[0031] 进一步，过滤一段时间后，若滤网1被堵塞，打开截止阀16，使滤液腔室b与下行钻井液连通，由于下行钻井液压力高于环空压力，且其固相颗粒小，因此下行钻井液将从滤网1的外表面对内表面进行反冲洗，从而有效地清除附着在滤网1内表面上的固相颗粒。当清洗一定时间后，关闭截止阀16，完成反冲洗任务。