Устройство для бурения скважин с обратной промывкой

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (siis Е 21 В 21/14

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4931842/03 (22) 03.04.91 (46) 07.03.93, Бюл. N- 9 (71) Проектно-конструкторская контора

Проектно-строительного объединения "Востокбурвод"

P2)A, И.Деревянных, С. Ю. ФетисовиА, И.Жуков (56) Башкатов Д. Н. и др. Специальные работы при бурении и оборудовании скважин на воду. М.: Недра, 1988.

Авторское свидетельство СССР

М 979616, кл, Е 21 В 21/00, 1980, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН С ОБРАТНОЙ ПРОМЫВКОЙ (57) Сущность изобретения: воду и воздух подают в кольцевое пространство между бурильной и технической колоннами через клапанные вводы, которыми оборудуются линии ввода газовой и жидкостной среды в верх технической колонны, Вода, находящаяся в скважине, вытесняется воздухом на заданный уровень ниже редукционно-клапанных смесителей, которые встроены в соединения элементов бурильной компоновки (между бурильными трубами). При достижении давления воздуха расчетной величины происходит "выпуск" воздуха внутрь буИзобретение относится к горному делу, а именно к бурению скважин в сложных гидрогеологических условиях.

Цель изобретения — обеспечение буре,ния в сложных гидрогеологических условиях.

Цель достигается тем, что устройство снабжено делительным цилиндром с герметиэирующим переводником, присоединенным к герметизатору, вертлюгом для

„.,5U„„ 1799989 Al рильной колонны через редукционно-клапанные смесители. Далее воздух поднимается на поверхность вместе с водой и раэбуренной породой в виде пульпы, образуя обратную циркуляцию. Герметичность о скважине обеспечивается переводником, соединяющим техническую колонну с делительным цилиндром и вертлюгом для обратной промывки, который перемещается внутри делительного цилиндра. Уровень жидкости в скважине поддерживается на заданной отметке и регулируется с помощью гидравлического канала, выведенного иэ низа технической колонны к дроссельному регулирующему узлу, В состав бурильной компоновки может вводиться гидравлическое сопротивление, которое дает возможность уменьшить или увеличить величину гидродинамического давления на забой. Использование устройства позволяет сооружать скважины с обратной промывкой B сложных гидрогеологических условиях, например, на термальные воды с высокими забойными температурами, аномальными пластовыми давлениями при вскрытии поглощающих пластов в глубоких скважинах и др. 2 з, п. ф-лы, 1 ил, обратной промывки, установленным на бурильной компоновке и размещенным в делительном цилиндре, обратными клапанами, установленными в линиях ввода газовой и жидкостной сред, дроссельным регулирую:шим узлом, установленным на линии ввода жидкостной среды перед обратным клапаном и гидравлическим канало"n, с вязанным одним концом с дроссельным регулирующим узлом, а другим выведенным в техниче1799989 скую колонну ниже максимально возможного понижения динамического уровня, при этом смесители, расположенные в нижней части бурильной компоновки, выполнены с редукционными клапанами и установлены в соединениях элементов бурильной компоновки. Ниже нижнего смесителя установлено гидравлическое сопротивление.

На чертеже изображено устройство для бурения скважин с обратной промывкой.

Устройство состоит из распределительного вертлюга 1, расположенного на верхнем конце ведущей трубы 2, ротора 3, герметизатора устья или превентора 4, установленного на герметизирующем перевод- 15 нике 5, соединяющем между собой техническую колонну 7 и делительный цилиндр 8, обратного клапана 6 для подачи воздуха, установленного на линии ввода газовой среды, выведенной в техническую,ко- 20 лонну, смесителей с редукционными клапанами 10, установленными в соединениях элементов бурильной компоновки 9, которая заканчивается долотом 11, гидравлического сопротивления 12, установленного ниже нижнего смесителя, выполненного в виде винта левого или правого вращения; гидравлического канала 13, выведенного ниже максимально возможного понижения динамического уровня; вертлюга для обрат- 30 ной промывки 14 с подшипниковым узлом

15 и уплотнением 16, установленным на бурильной компоновке и размещенным в делительном цилиндре; обратного клапана 17 для подачи воды и дроссельного регулирую- 35 щего узла 18, расположенных на линии ввода жидкостной среды, выведенной в техническую колонну; запорных вентилей

19 и 20 для перехода с обратной промывки на прямую и наоборот, входящих в обвязку 40 насоса.

Устройство для бурения скважин с об- ратной промывкой работает следующим образом, После установки и цементации направле- 45 ния в скважину устанавливают и цементируют техническую колонну 8, из нижней части которой выведен гидравлический канал 13, Верх колонны оборудуют линией ввода газовой среды.с обратным клапаном бдля подачи 50 воздуха и линией ввода жидкостной среды с обратным клапаном 17 и дроссельным регулирующим узлом 18, к которому подводится гидравлический канал 13.

Внутрь технической колонны спускают 55 делительный цилиндр 8, который соединяется с технической колонной герметизирующим переводником 5. на котором устанавливают превентор 4. В обвязку насоса включают вентили 19 и 20 для перехода с обратной промывки нэ прямую и наоборот.

В скважину спускают бурильную компоновку 9, которая включает смесители с редукционными клапанами 10. Внутрь делительного цилиндра между ведущей трубой 2 и бурильной компоновкой 9 устанавливают вертлюг для обратной промывки 14 с подшипниковым узлом 15 и уплотнением 16.

Через обратные клапаны 6 и 17, пропускающие в одном направлении, подают воздух и воду в скважину. Давлением воздуха вытесняют воду из кольцевого пространства на глубину установки смесителей с редукционными клапанами и при достижении расчетной величины нагнетают воздух внутрь бурильной компоновки, обеспечивая работу эрлифтной системы одновременно с работой насоса.

После включения вращения начинают бурение, Герметизацию в скважине обеспечивает переводник 5, установленный между технической колонной 7 и делительным цилиндрам 8, и вертлюг 14 для обратной промывки, который по мере углубления скважины перемещается внутри делительного цилиндра, Для нормального процесса бурения поддерживают заданный динамический уровень в скважине за счет включенного в линию ввода жидкостной среды дроссельного регулирующего узла 18, которым управляют зэ счет избыточного давления в скважине, передаваемого по гидравлическому каналу, выведенному из низа технической колонны по ее наружной поверхности, Дроссельным узлом регулируют количество жидкости от насоса. за счет чего обеспечивают требуемый ее уровень в скважине. Это позволяет стабильно работать эрлифту, На случай, когда по каким-то причинам создаются условия, выходящие за пределы регулировки системы, в состав бурильной компоновки вводится гидравлическое сопротивление 12, которое уменьшает кольцевой канал за счет увеличения наружного, диаметра бурильной компоновки на некоторой длине; а также возможность увеличения или уменьшения подпора за счет правого или левого вращения винтовой поверхности, Это дает возможность уменьшать или увеличивать величину гидродинамического давления на забой на величину местных гидравлических сопротивлений, приходящихся на отрезок трубы увеличенного диаметра и создаваемого винтом подпора, в случае необходимости задавить пласт (п ри возможном выбросе). Если пластовое давление будет превышать возможности регулировки гидравлическим сопротивлением, то пере1799989 ходят на бурение с прямой промывкой, Для этого шланг от вертлюга 1 соединяют с патрубком запорного вентиля 20, который открывают после перекрытия запорного вентиля 19.

Предлагаемое устройство позволяет:

В зависимости от условий вскрывать продуктивные пласты с давлением ниже пластового, равным пластовому или превышающим пластовое, путем регулирования количества подаваемых через обратные клапаны воздуха и воды в скважину и перепада давления на смесителях с редукционными клапанами и, таким образом, в сложных гидрогеологических условиях осуществлять бурение с постоянным заданным динамическим уровнем промывочной жидкости в скважине.

Производить опробование пластов одновременно с процессом бурения без их кольматации и без опасений выброса, например, пароводяных смесей (ПВС) с высокими температурами, которые могут достигать на забое нескольких сот градусов.

B экстремальных случаях, связанных, например, с выбросами теплоносителей в виде пароводяной смеси (ПВС) или перегретого пара, производить ликвидацию осложнений путем задавливания пласта при переходе на бурение с прямой промывкой.

Использовать серийно выпускаемый, буровой инструмент путем включения в компоновку отдельных узлов для бурения с обратной промывкой.

Устройство может применяться при бурении нефтяных и газовых скважин для предотвращения или снижения кольматации пласта.

Внедрение изобретения позволит получить годовой экономический эффект не менее 20 — 25 тыс, руб, на скважину глубиной

1000 м и открывает широкие перспективы для освоения высокотемпературных геотермальных месторождений, а следовательно, для более широкого использования тепловой энергии земли.

Формула изобретения

1, Устройство для бурения скважин с обратной промывкой, включающее буриль10 ную компоновку с распределительным вертлюгом в верхней части и смесителями — в нижней, пропущенную через герметизатор, установленный на технической колонне, и линиь ввода газовой и жидкостной сред, 15 врезанные в техническую колонну ниже герметизатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения бурения в сложных гидрогеологических условиях, оно снабжено делительным цилиндром с герметизирую20 щим переводником в верхней части, присоединенным к герметизатору, вертлюгом для обратной промывки, установленным на бурильной компоновке и размещенным в делительном цилиндре, обратными клапа25 нами, установленными в линиях ввода газовой и жидкостной сред, при этом смесители выполнены с редукционными клапанами и установлены в соединениях элементов бурильной компоновки.

30 2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что оно снабжено дроссельным регулирующим узлом, установленным на линии ввода жидкостной среды перед обратным клапаном и гидравлическим кана35 лом, связанным одним концом с дроссельным регулирующим узлом, а другим, QblâåäåíHûM в техническую колонну, ниже нижнего смесителя.

3, Устройство по и, 1; о т л и ч а ю щ е е40 с я тем, что бурильная компоновка снабжена гидравлическим сопротивлением, установленным ниже нижнего смесителя.

1799989

М ГСМФ Дфф рдр.

Составитель А. Деревянных

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор И Шмакова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул, Гагарина, 101

Заказ 1142 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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