Устройство для проходки буровых скважин

Устройство для проходки буровых скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Класс 5а, 19

ПАТЕНТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ устройства для проходки буровых скважин.

К патенту ии-цев Иоганнеса Антониуса Альфонсуса Мекели (Лойаппее Antonius Alphonsus Nekel) и Вальтера Францнскуса Корнелнуса Баарса (Walter Franciscus СогпеИаа Baars), в r. Роттердаме, Голландия, заявленному 16 декабря 1931 года (спр. о перв. № 99598).

Действ. изобр. ин-цы Хрнстианус Аартс (Christianus Aartsj и Иоганнес Антониус Альфонсус 1т1екель (Johannes Antonius Alphonsus Mekel).

О выдаче патента опубликовано 30 сентября 1934 года. действие патента распространяется на 15 лет от 30 сентября 1934 года, (141) Предлагаемое изобретение касается устройства для проходки буровых скважин.

С помощью этого устройства породу, через которую проводится скважина, расплавляют нли, по меньшей мере, доводят до пластического состояния. Получаемая масса выводится из скважины в означенном состоянии, поскольку она не служит для образования стенок скважины.

Расплавленная масса в большинстве случаев обладает значительно более высокой плотностью, нежели породы, через которые ведется буровая скважина, так как большинство пород является более или менее пористыми, особенно в случае осадочных пород, Если расплавить породу непосредственно у дна скважины и одновременно подвергнуть ее давлению, то вследствие плавления порода занимает меньший объем, так что получается пустое пространство, образующее скважину. Одновременно с этим пластические и расплавленные массы оттесняются вниз и в стороны и заполняют имеющиеся в породе трещины и пустоты.

Таким образом получается кольцо из расплавленной породы, которое под действием давления, господствующего в буровой скважине, прйжимается к породе, еще находящейся в первоначальном состоянии. Ысли расплавленная пор да не удаляется из скважины, то разница в объемах первоначальной породы и расплавленной породы является единственной причиной постепенного образования скважины. Когда порода под действкемисточника тепла, расположенного у забоя скважины, достигает известного пластического состояния, то этого обычно достаточно для достижения желаемой цели.

Источник тепла у дна буровой скважины может быть различным. Можно, няпример, пользоваться вольтовой дугой, образующейся между электродом, подвешенным у забоя скважины, и забоем, причем порода, образующая забой скважины, плавится и размягчается.

Под действием как высокого давления, господствующего в скважине, так и сжатия массы при плавлении, размягченная масса прижимается к окружающей породе. Скорость образования скважины зависит, таким образом, от скорфти, .с которой теплота передается в породе. дта последняя скорость в свою очередь обусловливается омичееким сопротивлением, оказываемым расплавл иной или не совсем расплавленной породой, раe положенной близко

, от забоя скважины.

Когда это омическое сопротивление какойлибо определенной породы является слишком ! высоким, что требует применения черезмерно высоких напряжений, можно образовать дугу у забоя скважины при помощи двух электродов. Пламя этой дуги можно действием электромагнитного поля направлять к забою скважины.

Материалом для образования стенок скважины служат расплавленные при углублении скважины породы.

Давление внутри скважины должно быть всегда выше гидростатического давления, получающегося в породе, слагающей стенки буровой скважины. Это давление можно регулировать, вводя сверху сжатьгй газ или выпуская таковой.

Если такие (азы Iли пары сами образуюгся в скважине,. то их можно выпускать ири помощи соответственных клапанов. Работi по бурению скважины всегда мояснв вести при давлении, превытагощем макси.лальнов давление, которов может ири последующем использовании скважины в ней сущвс вовать.

Практически оказыз»ется,. что большинство пород, через которые приходится проводить скважины, являются достагочно пористыми, так что образование скважин происходит без всяких затруднений способом, описанным

BhIIIIo. Если же ири углубления встречается порода не пористая или недостаточно пористая, то приходится для ускорения работы Удалять вверх расплавленные массы полностью либо частично. Существенно ири этом то, fYO ири углублении в не пористой породе иет иеоб: ходимости применять большое давление, так как,, с одной стороны, невозможно вдавить расплавленные массы в плотную породу,, U c другой стороны, стенки скважин сами I:о себе достаточно прочны.

Способ, которым уд»ляется ря 1лавлеил»я порода, определяется ее природой, Часть породы испаряется и улетучивается в; идс и»ра через устье скважины, либо ос,дает в виде л .гкой пыли на стенках скважины. Испарению можно содейств гвать, вводя сверху струге газа или воздуха, вследствие чего большее количество пыли испаряется и уносится. Подобного рода газовый поток, направленный ко дну скважины., можно сдс.;гать настолько сильным, чтобы наряду с испарением имело место также и механическое распылиианиг;. Этому последнему процессу можно в некоторых случаях содействовать внезапным охлажден ием гас1 плавленной массы, отчего она размельчается; для этой цели можно вместе с газом вводить также известное количество воды, Расплавленную породу можно удалять также и чисто механически, например, вводя в скважину железную трубу, из которой вы. качан воздух. пь

Ч»кая труба делается конической, причем в ее нижнюю конусовидиуго часть помещается железный шар, служащий клапаном при подьеме наполненной трубы. В нижней чзфти этой трубы наход;гтся всасывающая труба, нижний койец которой закрыт пробкой из легкоплавкого металла. Когда нижний конец этой всасывающей трубы вставляется и расплавленную массу на дпе буровой скважины, то пробка плавится, а жидкая масса всасывается в трубу, находящуюся г од вакуумом.

Описанное устройство или ему аналогичное может быть применяемо в случае, когда порода, через которую проходит буровая сква- . жина, является не пористой.

Применение этого устройства для бурения скважин является особенно подходящим Для нефтяной промышленности. Геологическое, строение месторождения в месте работы ,. должно быть заранее известным. Во время бурения можно также установить наличие ,,слоев нефти или воды, для чего постеПенно ултеньшают давление в скважине. Нефть или вода вдавливает расплавленные слои внутрь в скважину, а пары и газы, выходящие теперь

i через устье скважины, мо.ут быть наверху контролируемы. После опробывания полученного лгатериала,. опять повышают давление,, так, что проникшая в скважину жидкость опять вытвсйяется, после чего можно продолжать, процесс плавления. Этим способом можно

° пройти через несколько пог ледовательных пластов нефти. Когда скважина совершенно .

i закончена, можно одним из существующих

; способов ир .вести несколько боковьгх скважин. например., пользуясь также и взрывчатыми веществами, так что всв встреченные нефтя-! ные ггласты могутбыть эксилоатируемы одно временно или в отдельности.

Однако, применение предлага,вмого способа отнюдь ив ограничивается нефтяной промытлепиостью; им можно пользоваться и для добычи лшнеральных солей, каменного угля, соды и т. п ! Диаметр получаемых подобным образом. буровых скважин определяется электродом. ю, также степенью пористости породы и коли; чеством расплавленной массы, механически удаляемой вверх. Опускание электрода может быть регулируемо или изменяемо сверху.

Увеличеиие расстояния между электродом и дном скз»жины равносильн, при неизмениол, иаиряжепии, уменьшению силы тока. Кроме того; электрод может быть снабжаем подходящими обруч»ми, диаметр которых соотI ветствует мипймаггьно допустимому диаметру, скв»жииы. Если электрод застревает, то это служит признаком того, что буровая скважина в данном месте являет<:я слишком узкой. так что электрод надо приподнять от забоя на необходимое расстояни, чтобы постигнуть желательного диаметра скважины. Что алек1,, -,",, -...,; ... .* трод за»дел стенку скважины, можно узи»ть не толькс потому, что он застревает (это имеет . место и в том с.тучяе, когда электрол опущен ., слишком низко и касается дна сгсважины),. но также li потому, что одновременно сила тока

: уменьшается, так как длина дуги постепенно

: растет.

При работе с вол,товой дугой случается, что таковая прерывается. l3 этом случае, равно к»к и в том, когда работа возобновляется после перерыв», а порода оказывается холодной, можно легко восстановить дугу тем,. что в скважину опускают капли ртути. Так, к»к стенки скважины состоят из p»cIIlRBëåí, ной и остывшей породы, то нет необходимости

; в обсадных трубах.

Переменный ток по желанию може" быть заменен постоянным. Применение переменного тока являетса, очевидно, более простым, так что обычно предпочитают пользоваться этим родом тока. Однако в известных случаях более выгодным является постоянный ток, а именно— когда происходят яз1ения электролиза,. готорами можно восцользова1ься для удаления части массы в виде паров и газов., как это имеет место и в том случае, когда скважына ведется через не пористую породу. Само собой понятно, что атмосфера внутри оуровой скважины может быть по желанию окислена или восстановлена.

Как видно из предыдущего, за процессами. протекающими у забоя буровой скважины, можно в точности следить по показаниям амперметра и манометра, Предлагаемое изобретение связано между прочим также и со следующими, по мнению изооретателя, преимуществами.

Буровая сква,Y»HA, углубляется вертикально.

Диаметр скважины является на всей ее глубине неизменным; так, например, скважину диаметром в 20 — ЗО см можно доводить до любой, практически, глубины.

Глуоина, которая может быть достигнута, гораздо значительнее, нежели при других способ»:; бурения, так что удается, например, эксплоатировать глубокие пласты нефти, существование которых пр< дполагается, но которые лежат слишком глубоко. Отсутствует также опасность, связанная со всеми другими способами прп бурении геологиче "ки неисследованных пород, состоящая в том,. что нефтеносный слой может быть пройден иезат.ечени, или что нефтеносный слой окажется заиленным при обычном промывании:кидкости глинистым раствором, вследстви.. чего нефтяные пласты пропадают для эксплоатации.

T»êHì образом, производительность каждого отдельно. о пласта будет гораздо более значительной., так как даже .при значительной глубине диаметр скважины может быть достаточно большим.

Если нужно, то можно увеличить диаметр забоя буровой скважины тем, что электрод или магнит заставляют в данном месте работать более продолжительное время, У забоя образуется тогда расширение, через которое нефть после разрушепия стенки может притекать в скважину.

Предлагаемый способ, по мнению изобретателей, позволяет получать буровые скважины Но только rrcoyee, глуб; ;е a c большими чиаметрами, но также и гораздо дешевле,.так как тпа дает необходимость в железных трубах, и прп м:ньшем количестве обслужив»ющег пер онала можно достигнуть гораздо большей скорости прохождения породы.

11отери нефти и газа отпадают, равно как .и опасность воспламенения при встрече с пластами с болыипм давлением, так как внутри скважины также имеется высогое д».вление.

Эксперт в рекакто > Ч. Л. Мочульский

На схематическом чертеже изображен вертикальный разрез скважины, в которую опущены электроды для образования вольтовой дуги.

Предлагаемое устройство состоит в следующем. В скважину опускают электрод 8, изнутри охлаждаемый помощью трубы 4.

Электрод 8 высит на трубах 4, через которые протекает охлаждающая жидкость по направлению, обозначенному стрелками, каковые трубы одновременно с этим педводят также и электрический ток. Между электродом 3 и породой 2 возникает вольтова дуга, распла.вляющая или, по меньшей мере, размягчающая породу. Давление, господствующее в буровой скважине, перемещает пластическую массу вниз и вверх, чему способствует также и уменьшение объема пероды, обусловленное ее ! плавлением. Скважина герметически закрыта

, сверху пробкой 5, выдерживающей даже силь-! ное давление. Трубы 4 проходят через эту пробку пасквозь.

Предмет патента, Устройство для проходки буровых скваткин при помощи расплавления горных пород, отличающееся тем, что с целью образования вольтовой дуги применены один или несколько охлаждаем ых жидкостью электродов, иод1 вешенных на трубах 4, служащих как для, подводки электрического тока, так и для по,дачи охлаждающей жидкости, причем устье скважины герметически закрыто пробкой б с отверстиями для труб. подводящих провода, Хиг;. „И емаолыг аф . Томбовская, 12 < к. QQg