УСТРОЙСТВО ЦИРКУЛЯЦИИ ПЕНЫ Российский патент 1994 года по МПК E21B21/06 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для промывки скважин устойчивыми пенами при бурении и капитальном ремонте скважин.

Известно устройство для промывки скважин пеной, включающее блок очистки, приемную емкость, напорный нагнетательный трубопровод, насос и шламоуловитель [1] . Недостатком устройства является отсутствие установки для разрушения пены, что затрудняет работу перекачивающих насосов.

Известно устройство циркуляции пены, включающее пеногенератор, буровой насос, компрессор, емкости для пенообразующей жидкости и раствора, вакуумный дегазатор и отстойник /2/. Недостаток устройства состоит в том, что устойчивая пена с выбуренной породой, частично разрушенная в дегазаторе, очищается от шлама и жидкая фаза выводится из системы циркуляции, что помимо экологических проблем имеет и экономические, связанные с повышенным расходом реагентов на приготовление новых порций пены для промывки скважины.

За прототип предложенного изобретения принято устройство для циркуляции пены при вскрытии пласта /3/. Устройство для циркуляции включает пеногенератор, блок очистки, установку для разрушения пены, приемную емкость, компрессор, буровые насосы, нагнетательный трубопровод и линию выхода пены из скважины. Недостатком устройства является низкая эффективность работы установки для разрушения пены, что предполагает циркуляцию в ней неустойчивой двухфазной пены. Применение более эффективных устойчивых трехфазных пен на данной установке исключается, т.к. устойчивые пены не поддаются разрушению в существующей конструкции дегазатора. Из-за неэффективного разрушения трехфазных пен происходит резкое снижение производительности бурового насоса вследствие попадания пены в цилиндры насоса. Это в свою очередь приводит к снижению скорости восходящего потока, ухудшению очистки забоя и ствола скважины от шлама, что является причиной затяжек и прихвата инструмента при подъеме долота, падению механической скорости бурения и другим осложнениям, связанным с недостаточной очисткой забоя и ствола скважины от выбуренной породы.

Целью изобретения является упрощение эксплуатации, повышение эффективности и надежности работы.

Эта цель достигается тем, что устройство для циркуляции пены, включающее пеногенератор, блок очистки, связанный с приемной емкостью и дегазатором, компрессор, соединенный с пеногенератором, буровые насосы, связанные с одной стороны с приемной емкостью, а с другой - через нагнетательный трубопровод с устьем скважины, и линию выхода пены из скважины, снабжено датчиком давления, расходомером, двумя плотномерами, станцией контроля пены и аэратором с регулирующим клапаном, установленным на линии выхода пены из скважины и связанным с одной стороны через регулирующий клапан с компрессором, а с другой - с блоком очистки, при этом датчик давления, расходомер и один из плотномеров последовательно соединены с пеногенератором и связаны со станцией контроля, плотномер соединен с компрессором, а другой плотномер установлен на линии выхода пены из скважины перед аэратором и соединен с одной стороны с последним, а с другой - со станцией контроля. Пеногенератор и последовательно соединенные с ним датчик давления, расходомер и один из плотномеров установлены на дополнительном трубопроводе и подключены параллельно нагнетательному трубопроводу, при этом на входе и выходе трубопровода установлены задвижки, а в нагнетательном трубопроводе установлена задвижка после входа дополнительного трубопровода.

На чертеже представлена схема устройства для циркуляции пены.

Оно содержит вращающийся превентор 1, установленный на устье скважины, нагнетательный трубопровод 2 с задвижкой 3 и обратным клапаном 4, пеногенератор 5, расходомер 6, датчик давления 7, плотномер 8. Для образования пены в устройство включены буровые насосы 9 и компрессор 10, соединенный через регулирующие клапаны 11 и 12 с пеногенератором 5 и аэратором 13. Узел управления регулирующего клапана 11 соединен с плотномером 8, а узел управления регулирующего клапана 12 - с плотномером 14, установленным на линии выхода пены из скважины. Параметры пены измеряются станцией контроля 15, соединенной с плотномерами 8 и 14, расходомером 6 и датчиком давления 7. На линии выхода пены из скважины смонтированы блок очистки 16, дегазатор 17 и приемная емкость 18. Пеногенератор 5, расходомер 6, датчик давления 7 и плотномер 8 установлены на дополнительном трубопроводе 19, который имеет на входе и выходе задвижки 20. Дополнительный трубопровод подключен параллельно нагнетательному трубопроводу 2 так, чтобы задвижка 3 находилась внутри участка подключения.

Устройство работает следующим образом. Из приемной емкости 18 пенообразующую жидкость (ПОЖ) буровыми насосами 9 подают в пеногенератор 5. Задвижка 3 в это время закрыта, задвижки 20 открыты. Одновременно в пеногенератор поступает воздух от компрессора 10. Параметры пены контролируют датчиком давления 7, расходомером 6 и плотномером 8, подключенным к станции контроля 15. Приготовленная пена с параметрами, обеспечивающими безопасное ведение работ, по нагнетательному трубопроводу 2 поступает в колонну бурильных труб и на забой скважины. Восходящий поток пены с выбуренной породой поднимается к устью скважины и через отвод вращающегося превентора 1 поступает в аэратор 13. Параметры выходящей из скважины пены контролируют плотномером 14, соединенным с узлом управления регулирующего клапана 12, установленного на воздушной линии, соединяющей компрессор 10 и аэратор 13. Газосодержащие пены в аэраторе доводят до критической величины, для чего в аэратор подают воздух компрессором 10. Затем пена поступает в блок очистки 16, где освобождается от выбуренной породы и направляется в дегазатор 17. В дегазаторе пена самопроизвольно разрушается на составляющие фазы (ПОЖ + воздух). Воздух сбрасывают в атмосферу, а пенообразующая жидкость поступает в приемную емкость 18, откуда насосами 9 ее подают в пеногенератор 5 для повторного использования.

Предлагаемое устройство позволяет полностью разрушать пену после насыщения ее газом. Для насыщения используют компрессор, входящий в комплект установки по приготовлению пены. Полное разрушение трехфазных пен позволяет поддерживать постоянную производительность насоса, что повышает эффективность и качество очистки забоя и ствола скважины. Установка пеногенератора и узлов контроля параметров пены в байпасной линии позволяет легко подключать устройство циркуляции пены в циркуляционную систему буровой установки любого типа без ее остановки и демонтажа.

Сущность изобретения: устройство циркуляции пены включает буровой насос, пеногенератор, приемную емкость, соединенную с блоком очистки и дегазатором, компрессор. Последовательно с пеногенератором включены плотномер, датчик давления, расходомер, соединенные со станцией контроля параметров пены. Второй плотномер установлен на линии выхода пены из скважины и также подключен к станции контроля параметров пены. Выходящая из скважины пена поступает в аэратор, который подключен к компрессору. Воздухом от компрессора насыщают пену в аэраторе до критического состояния, при котором пена самопроизвольно разрушается на составляющие фазы - пенообразующая жидкость + воздух, после чего газожидкостная смесь поступает в блок очистки, а затем в дегазатор. Воздух выпускают в атмосферу, а жидкую фазу направляют для повторного использования. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ЦИРКУЛЯЦИИ ПЕНЫ, включающее пеногенератор, блок очистки, связанный с приемной емкостью и дегазатором, компрессор, соединенный с пеногенератором, буровые насосы, связанные с одной стороны с приемной емкостью, а с другой через нагнетательный трубопровод - с устьем скважины, и линию выхода пены из скважины, отличающееся тем, что, с целью упрощения эксплуатации, повышения эффективности и надежности в работе, оно снабжено датчиком давления, расходомером, двумя плотномерами, станцией контроля пены и аэраротом с регулирующим клапаном, установленным на линии выхода пены из скважины и связанным с одной стороны через регулирующий клапан с компрессором, а с другой - с блоком очистки, при этом датчик давления, расходомер и один из плотномеров последовательно соединены с пеногенератором и связаны со станцией контроля, один плотномер соединен с компрессором, а другой установлен на линии выхода пены из скважины перед аэратором и соединен с одной стороны с последним, а с другой - со станцией контроля. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пеногенератор и последовательно соединенные с ним датчик давления, расходомер и один из плотномеров установлены на дополнительном трубопроводе и подключены параллельно нагнетательному трубопроводу, при этом на входе и выходе трубопровода установлены задвижки, а на нагнетательном трубопроводе установлена задвижка после входа дополнительного трубопровода.