Устройство для промывки скважин аэрированными жидкостями

 

Изобретение относится к горной промышленности. Цель изобретения - регулирование процесса промывки скважины в условиях поглощения промывочной жидкости в зависимости от глубины скважины и интенсивности образования буровой мелочи путем включения в работу различного числа ступеней струйного аппарата (СА). Устройство содержит насос 1, вертлюг 2, колонну бурильных труб 3, опущенную в скважину 4, отстойник и многоступенчатый СА. Размещенный на нагнетательной линии системы циркуляции выше устья скважины 4 СА включает корпус, активное сопло 5, приемную камеру (К) 6, последовательно установленные цилиндрические патрубки, образующие К 7 смешения, переключатели 8. В боковой стенке К 6 выполнены вход (В) 11 из атмосферы и В 14, гидравлически сообщенный с отстойником, а в торцовой стенке - отверстия 15. Выполненный в форме коаксиального стакана с радиальными отверстиями 13 в боковой стенке переключатель 8 установлен с возможностью осевого перемещения и полного перекрытия В 11 и 14. Аналогичные элементы имеют последующие ступени СА. Для увеличения расхода жидкостно-воздушной смеси повышают давление подаваемой от насоса 1 жидкости. При этом скорость движения выходящей из сопла 5 жидкости увеличивается, а давление в К 6 резко уменьшается. Под действием передаваемого через отверстие 15 атмосферного давления переключатель 8 перемещается до упора. Отверстия 13 и В 14 совмещаются, а В 11 перекрывается стенкой переключателя 8. При этом в К 6 из отстойника подсасывается промывная жидкость. Смешанный и увеличенный поток жидкости из К 7 поступает в К смешения следующей ступени СА. Таким образом, включение в работу ступеней СА происходит автоматически под действием давления потока жидкости. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Г 21 В 2!/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

11 б

19 р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4135155/22-03 (22) 07.08.86 (46) 15.12.90. Вюл. № 46 (71) Вологодский политехнический институт (72) А. П. Таран, В. И. Лукьянов и И. Я. Вальдман (53) 622.243.14 (088.8) (56) Авторское свидетельство О:.CP ."A 685806, кл. F 21 t> 21/00, 1979.

Патент США ¹ 2849213, кл. 175 — 218, опублик. 1958.

„„SU„„1613567 А 1

2 (54) У(:ТРОП(ТВО ДЛЯ Г1РОМЫВ)хИ (.КВАЖИН АЗРИРОВАННЫМИ ЖИДКО(:ТЯМИ (57) Изобретение относится к горной проч сти I Iåëü изобретения регулирование процесса промывки скважины в условиях поглоп)ения промывочной жидкости в зависимости от глубины скважины и интенсивности образования буровой мелочи путем включения в работу различного числа стх пеней струйного аппарата ((.А) Устр-но

1613567

3 содержит насос 1, вертлюг 2, колонну бурильных труб 3, опущенную в скважину 4, отстойник и многоступенчатый СА. Размещенный на нагнетательной линии системы циркуляции выше устья скважины 4 СА включает корпус, активное сопло 5. приемную камеру (К) 6. последовательно установленные цилиндрические патрубки, образующие

К 7 смешения, переключатели 8. В боковой стенке К 6 выполнены вход (В) 11 из атмосферы и В 14, гидравлически сообщенный с отстойником, а в торцовой стенке — отверстия 15. Выполненный в форме коаксиального стакана с радиальными отверстиями 13 в боковой стенке переключатель 8 установлен с возможностью осевого перемещения и по.чного перекрытия В ) и 14 Аналогичные элементы имеют послеИзобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при промывке скважин.

Целью изобретения является регулирование процесса промывки скважины в условиях поглощения промывочной жидкости в зависимости от глубины скважины и интенсивности образования буровой мелочи путем включения в работу различного числа счупеней струйного аппарата.

На чертеже представлено устройство, общий вид, Устройство включает поршневой насос 1. вертлюг 2, колонну бурильных труб 3. опущенную в скважину 4. и многоступенчатый струйный аппарат, размещенный на нагнетательной линии системы циркуляции выше устья скважины н состоящий из корпуса, активного сопла 5, приемной камеры 6, после довательно установленных цилиндрических патрубков, образующих камеры 7 смешения, переключателя 8, входов пружин 9, неподвижных стоек 10. В боковой стенке приемной камеры 6 выпи.чнены вход 11 из атмосферы и вхоч 14. гндравлически сообщенный с отстойником, а переключатель выполнен в виде коаксиального стакана с центральным отверстием в днигце и радиальными отверстиями 12 и !3 в боковой стенке. В торцовой стенке приемной камеры 6 выполнены отверстия 15. От поршневого насоса l промывочная жидкость подается по трубопроводу 16, а по трубопроводу !7 промывочная жидкость подсасывается из отстойника в приемную камеру 6 при совмещении входа 14 и отверстия 13. Переключатель 8 входов установлен с возможностью полного перекрытия входов 11 и 14.

Аналогичные элементы имеют и последующие ступени струйного аппарата. При25

55 дующие ступени СА. Для увеличения пасхода жидкостно-воздушной смеси повышают давление подаваемой от насоса I жидкости.

При этом скорость движения выходящей из сопла 5 жидкости увеличивается, а давление в К 6 резко уменьшается. Под действием передаваемого через отверстие 15 атмосферного давления переключатель 8 перемещается до упора. Отверстия 13 и В 14 совмещаются, а В 11 перекрывается стенкой переключателя 8. При этом в К 6 из отстойника подсасывается промывная жидкость. Смешанный и увеличенный поток жидкости из

К 7 поступает в К смешения следующей ступени СА. T. обр., включение в работу ступеней СА происходит автоматически под действием давления потока жидкости. 4 з.п. ф-лы, 1 ил. емная камера 18 снабжена переключателем

19 входа, аналогичным переключателю 8.

В боковой стенке переключателя 19 выполнено отверстие 20, а в боковой стенке приемной камеры 18 имеется вход 21 из атмосферы. Камера 22 смеьцения посредством трубопровода 23 соединена с вертлюгом 2.

Переключатели 8 и !9 установлены соответственно в приемной камере 6 и 18 с возможностью контактирования днища стакана с торцовой поверхностью приемной камеры соответственно 6 и 18, а также осевого перемещения и совмещения радиальных отверстий 12, 13 и 20 с соответствующими входами 11, 14 и 21 в приемную камеру 6 и 18, причем радиальные отверстия размсщены в разчичных диаметральных плоскостях. расстояние между которыми от 0,75 до 2 диаметров входа 14, выходящего в отстойник.

Отношение площадей поперечного сечения активного сопла 5 каждой ступени струйного аппарата, входов 11 и 21 для подсоса воздуха в боковых стенках приемной камеры 6 и 18 н отверстий 12 и 20 переключателя входов этой же ступени находится в пределах 2 — 4, а отношение площадей поперечного сечения активного сопла 5 каждой ступени и входов 14, выходящих в отстойник в боковых стенках приемной камеры 6 и переключателя 8 входов этой же ступени, не превышает 0,05.

Входы в приемную камеру каждой ступени струйного аппарата из атмосферы и отстойника размещены на боковой поверхности преимущественно в одной диаметральной плоскости.

Переключатели входов 8 и 19 подпружинены пружинами 9 относительно корпуса приемной камеры, торцовая стенка которой имеет отверстия 15, открытые в атмосферу.

1613567

Формула изобретения

Устройство для промывки скважин аэрированными жидкостями работает следующим образом.

При бурении скважины, когда образуется небольшое количество буровой мелочи, поршневой насос 1 по трубопроводу 16 подает промывочную жидкость в активное сопло 5 первой ступени струйного аппарата.

При этом поршневой насос 1 работает в легком режиме и развивает небольшое давление, но достаточное для нормальной циркуляции промывочной жидкости в скважине 4. Из активного сопла 5 промывочная жидкость поступает в камеру 7 смешения первой ступени струйного аппарата и перекрывает ее живое сечение. В приемной камере 6 образуется пониженное лавление.

Атмосферное давление через отверстия 15 будет воздействовать на торцовую часть переключателя 8 входов, в результате чего он, преодолевая силу натяжения пружин 9 и силу трения между сопрягающимися поверхностями, переместится в направлении движения рабочего потока промывочной жидкости в струйном аппарате. Отверстие !

2 в боковой стенке переключателя 8 вхолов совместится с входом 11 в боковой стенке приемной камеры 6 и через них атмосферный воздух булет поступать в приемную камеру 6 и смешиваться с рабочим потоком промывочной жидкости в камере 7 смешения.

Образовавшаяся жидкостно-воздушная смесь, пройдя через все последующие ступени струйного аппарата, по трубопроводу 23 поступит в начале в вертлюг 2, а затем в колонну бурильных труб 3 и на забой скважины 4. Воздух, находящийся в промывочной жидкости, способствует польечу буровой мелочи на дневную поверхность.

По мере увеличения глубины скважины, а также при повышении концентрации буровой мелочи для обеспечения надежной промывки скважины требуется болший расход жидкостно-воздушной смеси. Для его увеличения в струйный аппарат необходимо подать от поршневого насоса 1 промывочную жидкость под болыпим давлением, чем в предыдущем случае. В результате этого скорость движения жидкости, выходящей из активного сопла 5, увеличивается, а давление в приемной камере 6 резко уменьшается. Под действием атмосферного давления, передаваемого через отверстия 15 ня торцовую часть переключателя 8 входов. последний перемещается по ходу движения рабочего потока жидкости в струйном аппарате до упора и отверстия 13 и вход 14 в боковых стенках переключателя 8 входов и приемной камеры 6 совмещаются друг с другом, а вход 11 перекрывается боковой стенкой переключателя 8 вхолов. В приемную камеру 6 по трубопроводу 17 подсасывается промывочная жидкость из отстойника и в качере 7 смешения смешивается с рабочим потоком. Смешан1Г I 5 (\ эг

"5

40 ный и увеличенный по производительности поток жидкости из камеры 7 смешения с большой скоростью поступает в камеру 22 смешения следующей ступени струйного аппяряга и перс крывяс Т»» поперечное с»ч»ни». Давление я приемной кячср» 1Ь умс ньшя»тся н аналогично точу. кяк бы 10 рас»чотр»но, п»река ючят»ли 19 входа перемещается до упора. и отверстия 20 и вход 21 совмещаются друг с другом.

Атмосферный возлух полгасывается в приемную камеру 18 и смешивается с рабочим потоком промывочной жидкости. Образовавшаяся жидкостно-воздушная смесь поступяег на забой скважины 4, обеспечивая ее промывку. Так кяк площадь поперечного сечения камеры 22 смешения больше плошали поперечного сечения камеры 7 смешения (по меньшей мере в 2 раза), то и количество подсасываемого воздуха из атмосферы в приемную камеру 18 будет больше. чем в предыдущую приемную камеру 6. Следовательно, с включением в работу большего количества ступеней струйного аппарата увеличивается его подача жидкостно-воздушной смеси на забой скважины. Количество ступеней будет зависеть от давления поршневого насоса.

Для снижения подачи жидкостно-воздушной счеси необходимо уменьшить давление поршневого насоса I. При этом скорость движения рабочего потока промывочной жидкости, поступающей от поршневого насоса 1, уменьшается, а давление в приемных камерах 18 и 6 увеличивается. Пружины 9 перемещают переключатели 19 и 8 входов в исходное положение.

Такич образом. включение в работу того или иного количества ступеней струйного аппарата происходит автоматически под дейс1вием давления потока промывочной жидкости, поступающей от поршневого насоса в струйный аппарат. Вместе с этим происходит автоматическое регулирование подачи промывочной смеси в зависимости от глубины скважины и интенсивности образования буровой челочи.

I. Устройство для промывки скважин аэрированными жидкостями, включающее насос, отстойник, многоступенчатый струйный. аппарат, размещенный на нагнетательной линии системы циркуляции выше устья скважины и состоящий из корпуса, приемной камеры, активного сопла и последовательно установленных цилиндрических патрубков, образующих камеры счешения, от,гичающееея тем, что, с целью регулирования процесса промывки скважины в условиях поглошения промывочной жидкости в зависимости от глубины скважины и интенсивности образования буровой мелочи путем включения в ряботх различного числа стчпе!

Ч ЗЗ07

< r)i<»»»)(»), I М<>,l I;l)l()))»

Г(,р(> < Кр>))» )) К<)рр(кт<>р II К(>р<).»ь

Г » I);> 1 7 1 I I(I,(»è< в<н

I>(()>)) г<)р М I>,i>i )) р,i

1,),:) > .!)< 7 I

I! I I l 1 1 I I I I iii ) », р« i и (>i>) > < > (>,. ii ) » ()р i ) i » » )> ч )) » )< р > ) )i . H <> >i « )) К I Т (< Р

I 1:(П:!>), Ч> кк,i, Ж,!7), I >) »>(»;к я;iii, .>. 4 .>

lllii >I »»»(»)(i » >-в >л I >i.l>, ) >Ii» ii>)6»ti i> «I I >)i t)1», i ) w> <)I>ã >I»)»à. I >II ней струйног ) аппарата, приемная камера кяжлой ступени струйного аппарата снабжена вхолоч из атмосферы и входом, гидрявлически сообщающимся с отстойником, и

)(t реключателеч этих вхолов с возможностью

<(х полного перекрытия.

2. Устройство по п. 1, г>тличающееся тем, (To переключатель входов в приемную камеру выполнен в форме коаксияльного стакана с радиальными отверстиями в боковой стенке и с центральным отверстием в лнище, установлеH в приемной камере с возможностью контактировяния днища стакана с торцовой поверхностью приемной камеры, а тя кже о(с вого перемещения и совмещения радиальнь>х отверстий с соответствующими входачи в приемную камеру, причем радиальные отверстия размещены в различных диаметральных плоско< тях, расстояние между которыми от 075 ло 2 лияметров входя выходящего в отстойник.

3. Устройство по п. !, отличающееся т"ч. что отн(нпение пло!налей поперечного сеч(ния активного сопла каждой ступени струйного аппарата, входа для подсоса воздуха в боковых стенках приемной камеры и отверстия переключателя входов этой же ступени нахолится в пределах 2 — 4, а отношение площадей поп(речного сечения активного сопла каждой ступени струйного аппарата и входов, выходящих в отстойник в боковых стенках приемной камеры и переключателя входов этой же ступени, не превышает 0,05.

4 Устройство по п. !, отличающееся тем, что входы в приемную камеру каждой ступени струйного аппарата из атмосферы и отстойника размещены на боковой поверхности преимущественно в одной лиаметраль)н>й и,н>ско«ти.,">. Устр(>йств(> (и> и. I, orличающееся ((ч, iòo пер< клк>чат«ль входов пг>д>>(рукин(п (>тн<)сит«лрл>о корпус(> приемной

20 к;) ч(ры, торцовая стс пкя > ()T()poH име«г

<)(!нр(тия, открытьн в атмосферу.