Способ гидромеханического бурения скважин

Иллюстрации

Способ гидромеханического бурения скважин (патент 901465)
Способ гидромеханического бурения скважин (патент 901465)
Способ гидромеханического бурения скважин (патент 901465)
Способ гидромеханического бурения скважин (патент 901465)
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