Способ гидромеханического бурения скважин

Способ гидромеханического бурения скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП КСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СИИДВТ ЕЛЬ СТВУ

Союз Советски к

Социалистических

Республик оц901465 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 180480 (21) 2911969/22-03 с присОединениент заявки М(23) Прнорнтет (5l)M. Кл.Е 21 В 21/00

Е 21 В 7/18 государственный комитат

СССР. (по делаи изобретений и открытий

Опубликовано 300182. бюллетень ¹ 4

Дата опубликования описания 360 1.82 (53) УДК 622. 243. .144(O88.8) Ю.В. Вадецкий, 10 С. Васильев, И.И. Липк

Б.И. гительман, В. А, Кильдибеков и Ю.Ю. Никитин (72) Авторы изобретения

Всесоюзный ордена Трудового Красного 3 .научно-исследовательский институт буро техники (ВНИИБТ) (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ГИДРОИЕХАНИЧЕСКОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Изобретение относится к бурению скважин, а точнее к гидромеханическому бурению.

Известно, что при гидромеханическом бурении промывочный агент насосами нагнетается в бурильную колонну и подается на забой через насадки гидромонтирного долота в виде высоконапорных струй, которые совместно с вооружением долота приводят к разрушению

10 забоя. Выбуренная порода транспортируется на поверхность потоком промывочного агента, движущимся в затрубном пространстве 1 1).

Однако эффективность такого раз15 рушения мала из-за недостаточного перепада давления в насадках долота.

Более эффективен способ гидромеханического бурения скважин, включающий подачу по промывочному каналу бурильной колонны на забой скважины основного промывочного агента, подачу на забой дополнительного промывочного агента с плотностью большей плотности основного промывочного агента и разрушение забоя скважины высоконапорной струей дополнительногЬ агента. Подача дополнительного агента осуществляется по автономному каналу, а транспортировка обоих агентов на поверхность производится по общему каналу.

Перепад давления в насадках, определяемый разностью давлений в автономном канале и затрубном пространстве, увеличивается на величину разницы гидростатических давлений столба дополнительного агента и столба смеси двух агентов, которая с углублением скважины возрастает.

В результате перепад давления в насадках достигает величины, достаточной для эффективного разрушения забоя (2).

Однако известный способ имеет ограничения по применению, связанные с тем, что при использовании бурильных труб малого диаметра размещение

3 90146 в них дополнительного автономного канала, рассчитанного на высокие внутренние давления, становится практически невозможным исходя из прочностных характеристик современных материалов и величин гидравлических сопротивлений, возникающих при прокачке основного и дополнительного агентов.

Цель изобретения - расширение об- 1о ласти применения.

Указанная цель достигается тем, что подачу обоих агентов производят по промывочному каналу поочередно, причем промывочный канал в процессе 1д разрушения забоя скважины высоконапорной струей частично перекрывают.

На чертеже представлена схема осуществления способа гидромеханического бурения. ю

Долото 1 с промывочным каналом 2 и управляемым с поверхности клапаном 3 для перекрытия промывочного канала 2 соединено с бурильной колонной 4, связанной через буровые насосы 5 и 6 с g5 ! амбаром 7, в котором находятся промы вочный агент 8 и дополнительный агент

Внутренняя полость 10 бурильной колонны 4 сообщается через промывочный канал 2 долота l с затрубным пространством. 11, которое связано с амбаром 7 желобной системой 12.

Процесс бурения начинается после того, как дополнительный агент 9, нагнетаемый насосом 6 в бурильную колонну 4, заполнит ее внутреннюю полость 10. Затрубное пространство

11 в этот момент заполнено промывочным агентом 8. В процессе бурения дополнительный агент 9 подается в виде высоконапорной струи на забой через частично прикрытый клапаном

3 проходной канал 2 долота 1, После наращивания в бурильную колонну 4

45 насосом 5 нагнетается промывочныи агент 8. При этом клапан 3 обеспечивает полное открытие проходного канала 2. Время, в течение которого продолжается нагнетание промывочного агента 8 в бурильную колонну 4, равно о разнице между временем полного цикла циркуляции промывочного агента 8 в бурильной колонне 4 и затрубном пространства 11 и временем заполнения .дополнительным агентом 9 внутренней полости 10 при одном и том же значении расхода. После нагнетания промывочного агента 8 в бурильную

5 4 колонну 4 насосом 6 в течение времени, необходимого для заполнения внутренней полости 10, нагнетается дополнительный. агент 9.К моменту заполнения внутренней полости 10 дополнительным агентом 9 завершается полный цикл циркуляции. За это время затрубное пространство полностью заполняется промывочным агентом 8. После заполнения внутренней полости 10 дополнительным агентом 9 проходной канал

2 долота 1 вновь частично перекрывается клапаном 3, расход дополнительного агента 9 уменьшается и процесс бурения повторяется до следующего наращивания бурильной колонны 4.

Промывочный агент 8 и дополнительный агент 9 из затрубного пространства 11 по желобной системе 12 попадают в амбар 7. Так как эти агенты различаются по плотности, они легко разделяются в амбаре 7.

Моторесурс долота 1 более рационально используется, если разрушение забоя долотом 1 производится только во время подачи на забой дополнительного агента 9. Если в качестве промывочного агента 8 использовать, например, техническую воду с плотностью 1,0 r/cì, а в качестве дополнительного агента - тетрабром3 этан плотностью 2,5 г/см,то на глубине 4000 м в начале процесса бурения согласно предлагаемому способу разница гидростатических давлений столбов дополнительного агента 9 и промывочного агента 8 составит

600 кг/см . Эта величина при расходе дополнительного агента 9, равном

5,0 л/с и площади живого сечения струи 7,2 мм, согласно расчету, 2 проведенному во ВКИИБТ на основании экспериментальных данных, создает напор струи, который при совместном действии с вооружением долота обеспечивает механическую скорость проходки свыше 200 м/ч, При современном буровом оборудовании максимальный интервал бурения между двумя наращи" ваниями составляет 25 м/ч, время бурения этого интервала со скоростью, например, 125 м/ч (величина которой ограничивается необходимостью очистки призабойной зоны от выбуренной породы) равно. 12 мин. За это время в затрубное пространство 11 при вышеуказанном расходе будет подано 3600 л дополнительного агента 9. При диаметре

9014

5 ,долота 1, равном 214 мм, и бурильнои колонне 4 с наружным диаметром

114 мм этот объем вместе с выбуренной породой образует в затрубном пространстве 11 столб высотой 137 м, что при плотности породы, равной, 2,5 г/см, уменьшает разницу гидроСтатических давлений в бурильной колонне 4 и затнубном пространстве на 20,7 кг/см . Такое уменьшение 10

2 давления практически не снижает эффективности разушения забоя на всем протяжении интервала бурения между двумя наращиваниями бурильной колонны 4.

Время, в течение которого происходит нагнетание промывочного агента 8 в бурильную колонну 4 при расходе, например, 25 л/с, составляет в нашем примере 79,5 мин, а время, необходи- 20 мое для заполнения внутренней полости

10 дополнительным агентом 9 при том же расходе, составляет 8,5 мин.

Суммарное время, затраченное на полный цикл циркуляции, составляет 25

88 мин. С учетом этого времени (в те- чение которого для более рационального использования моторесурса долота оно не вращается и не разрушает забой) средняя механическая скорость бурения составляет 15,0 м/ч. Однако проходка на долото будет определяться механической скоростью бурения, рав65 6 ной в нашем примере 125 м/ч, что обеспечивает значительный рост технико-экономических показателей предлагаемого способа по сравнению с известными. формула изобретения

Способ гидромеханического бурения скважин, включающий подачу по промывочному каналу бурильной колонны на забой скважины основного промывочного агента, подачу на забой дополнительного промывочного агента с плотностью большей плотности основного промывочного агента и разрушение забоя скважины высоконапорной струей дополнительного агента, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения области применения, подачу обоих агентов производят по промывоч. ному каналу поочередно, причем промывочный канал в процессе разрушения забоя скважины высоконапорной струей частично перекрывают..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Иительман Б.И. и Гусман А.И.

Гидромеханическое и эррозионное бурение. И., ВНИИОЭНГ, 1971, с. 6-26.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке N 2342030/22-03, кл. Е 21 В 21/00, 1976 (прототип).

Составитель В, Никулин

Редактор Ю. Ковач Техред,A.Áàáèíåö Коррек р о екто A. Ференн

Заказ 12322/32 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4