ПРОБООТБОРНИК БУРОВОГО ШЛАМА Российский патент 2024 года по МПК E21B21/01 E21B21/06 E21B49/00 

Область техники

Изобретение относится к технологии отбора шламовых проб при бурении эксплуатационных и опорных скважин и может быть использовано для сбора проб с целью определения малоамплитудных зон трещиноватости пород.

Уровень техники

На сегодняшний день известен ряд устройств для отбора шламовых проб из системы циркуляции бурового раствора на скважине, которые используются для измерений характеристики пластов, в которых пробурен ствол скважины.

Известно устройство для сбора проб бурового шлама с использованием вакуумного переноса шлама из вибросита в емкость для проб, содержащее подвижный впускной порт; всасывающую линию для перекачки шлама из входного отверстия в разгрузочную камеру; набор приводов для управления положением впускного порта и емкости для проб; блок электроники, блок управления вакуумом, который включает в себя пневматический (неэлектрический) вакуумный насос (см. заявку на изобретение US 2020018161, МПК E21B21/01, опубл. 16.01.2020).

Однако данное устройство имеет довольно сложную конструкцию, осуществляет эпизодический отбор проб и не обеспечивает их сортировку по форме и геометрическим размерам.

Известно устройство отбора геологических проб, которое содержит закрепленный на валу контейнер с приемными емкостями, имеющими приемные отверстия, которые совмещают с потоком шлама при опускании устройства с помощью гидроцилиндра в скважину, причем размеры приемного отверстия можно менять в зависимости от выхода шлама из скважины. Для этого верхние и нижние кромки приемного отверстия снабжены опорными элементами которые размещены в гнездах кронштейнов. Емкости выполнены из гибкого материала, фильтроткани. По мере прохождения скважины в емкости накапливается шлам, а жидкая его составляющая частично отфильтровывается. После завершения бурения скважины контейнер поворачивается с помощью электропривода 1 на 90°, тем самым подается очередная емкость. После заполнения всех четырех емкостей они снимаются с кронштейнов (см. авторское свидетельства SU 1366906 G01N 1/20, опубл. 15.01.1988).

Наиболее близким к предлагаемому решению является устройство для отбора и отмывки проб бурового шлама, которое содержит крепежную систему, состоящую из двух узлов - гибкого для крепления к раме шламовых вибросит и жесткого, представленного прижимным устройством для крепления у сбросовой части вибросит, пароводяную линию для подвода промывочной жидкости, разделенную на две ветви - первую, подведенную к верхней части отсекателя обвального шлама, предназначенную для грубой отмывки пробы от бурового раствора, и вторую, подведенную в приемное устройство - для тонкой доотмывки, при этом отсекатель обвального шлама выполнен в виде наклонного листового перфорированного сита, причем приемное устройство состоит из короба с перфорированным днищем, а в нижней части короба установлен съемный пенал с дном, выполненным из ситоткани. Содержит приемный короб, установленный в нижней части отсекателя для улавливания обвального шлама, содержит затвор шандорного типа, установленный в верхней части отсекателя для регулировки объема шлама (см. патент на изобретение RU 2781001, МПК E21B49/00, опубл. 04.10.2022).

Однако известные решения не обеспечивают непрерывный отбор шламовых проб со всего потока бурового раствора, а также не допускаюет отбор шламовых осколков удлиненно призматической и сложных изометрических форм, по причине использования в вышеперечисленных изобретениях ситотканей или фильтрующих материалов с круглым или квадратным сечением.

Раскрытие сущности изобретения

Техническая проблема изобретения заключается в разработке устройства для: потокового улавливания частиц бурового шлама, которое обеспечивает улавливание частиц бурового шлама сложной изометрической или удлиненно-призматической формы, образующихся при разбуривании зон с малоамплитудными нарушениями горных пород.

Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения сбора частиц сложной изометрической или удлиненно-призматической формы при упрощении конструкции.

Технический результат достигается тем, что в пробоотборнике бурового шлама, содержащем приемное устройство с пробонакопителем, узел крепления к виброситу, согласно решению, приемное устройство содержит прямоугольную раму с наклонной односкатной верхней поверхностью, на которой закреплен щелевой фильтр, фильтрующая поверхность которого выполнена в виде набора металлических пластин, установленных под углом относительно плоскости пробоотборника с образованием щелей с коническим расширением от верхней части наклонной односкатной верхней поверхности к её основанию, при этом пробонакопитель прикреплен к раме снизу и содержит несколько расположенных вдоль рамы емкостей с перфорированным днищем для приема фракций разных размеров. Пробоотборник может быть оснащен отсекателями П-образной формы для частичного или полного перекрытия фильтрующей поверхности. Ёмкости пробонакопителя выполнены съемными. Набор металлических пластин выполнен съемным с возможностью формирования щелей разного размера в зависимости от геологических условий разбуриваемого месторождения.

Краткое описание чертежей

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид устройства в сборе с виброситом, на фиг. 2 – вид сбоку, на фиг. 3 – увеличенный фрагмент щелевого фильтра; где

1. Каркас пробоотборника;

2. Щелевой фильтр;

3. Пробонакопитель;

4. Отсекатель;

5. Узел крепления к виброситу;

6. Вибросито;

7. Металлическая лепестковая призматическая пластина;

8. Щель фильтрующей поверхности.

Осуществление изобретения

Пробоотборник содержит приемное устройство, включающее каркас 1 в виде прямоугольной металлический рамы с наклонной односкатной верхней поверхностью, обеспечивающий целостность всей конструкции. На верхней наклонной поверхности рамы закреплен щелевой фильтр 2, фильтрующая поверхность которого выполнена в виде набора тонких металлических пластин 7, образующих щели 8 разных размеров. В зависимости от специфики геологических условий района производства работ параметры щелевого фильтра могут изменяться путем смены пластин. Крепление пластин производится в трех местах болтовым соединением, например, к поперечинам рамы.

К нижней части рамы прикреплен пробонакопитель 3. Он содержит нескольких коробообразных емкостей (пеналов) с перфорированным днищем, предназначенных для накопления обломков горной породы разной формы и размера. В условиях высокого потока шлама пробоотборник оснащается крышками отсекателями 4 П-образной формы. Устройство оснащено жестким креплением 5 к виброситам 6, например типа струбцины и позволяет закрепить пробоотборник практически на всех известных моделях вибросит. Количество поступающего в пробоотборник шламового материала регулируется крышками, частично или полностью перекрывающими фильтровую часть пробоотборника.

Сбор проб производится с помощью пробоотборника, размещенного позади вибросит в зоне свала шламового материала в шнековый приёмник. Крепление пробоотборника происходит при помощи кронштейнов непосредственно на сами вибросита или иным способом. Каркас 1 имеет следующие размеры: ширина 1300 мм, высота 150 и длина 300 мм. Установка пробоотборника производится прижимным устройством к бортам вибросит. Жесткое крепление устройства к виброситу обеспечивает передачу вибрации на само устройство. Размер каркаса пробоотборника соответствует ширине вибросит, таким образом, происходит перекрытие размеров сваловой части всех известных вибросит используемых при строительстве скважин. Формирование форм щелевых отверстий осуществляется путем набора лепестковых призматических пластин, устанавливаемых под углом относительно плоскости пробоотборника. Одновременно с этим щели 8 имеют коническое расширение, обеспечивающее прохождение частиц пород разной фракции в процессе скольжения шламового потока непосредственно над щелевыми отверстиями. Подобная конструкция позволяет изменять характеристики фильтра в зависимости от геологических условий разбуриваемого месторождения. Непосредственно под самой фильтровой частью пробоотборника располагаются пробонакопители, длиной 1300 мм. Пробонакопители размещены поперек прохождения свала шламового материала. Таким образом, в них попадает разная фракция шламового материала. Дно пробонакопителей оборудовано перфорированным материалом для сброса излишков бурового раствора. Пробонакопители оснащены системой крепления и ручками для быстрой смены. Непосредственно при больших потоках шламового материала возможно отсечение потока крышками, закрывающими щели, плоского фильтра.

Крепление пробоотборника осуществляется путем жесткой фиксации крепежами прижимного типа в районе бортов вибросит. Система крепления обеспечивает крепление пробоотборника на вибросита любой ширины. Сбор и фракционирование бурового шлама осуществляется путем прохождения потока бурового шлама по наклонной верхней поверхности пробоотборника оснащенной щелевым плоским фильтром. Щелевой фильтр обеспечивает отбор и фракционирование шламового материала путем заданного расширения щелей 8 от верхней части наклонной поверхности к её основанию. Набор тонких металлических лепестковых призматических пластин 7 выполнен съемным с возможностью замены на набор с другими размер щелевых отверстий фильтрующей поверхности. Размер щелей фильтрующей поверхности выбирают в зависимости от геолого-технических условий строительства скважины.

Под фильтрующей поверхностью пробоотборника поочередно располагаются перфорированные пробонакопители 3 шламового материала, располагаемые поперек потока шламового материала. Поочередное расположение накопителей обеспечивает попадание в них обломков определенного размера. Объем поступающего шламового материала контролируется крышками 4 разного размера, перекрывающими часть потока.

В настоящий момент основная часть нефтяных месторождений разрабатывается при помощи технологии гидроразрыва пласта (ГРП). Одним из важнейших условий является учет слабовыраженных малоамплитудных зон трещиноватости горных пород. Фиксирование зоны трещиноватости можно осуществлять по анализу форм шламовых обломков выносимых буровым раствором на поверхность. Наиболее ярким примером является появление в буровом шламе обломков игольчатой или удлиненно-призматической (лещадной) формы. Определение концентрации обломков сложного габитуса позволяет фиксировать само наличие зон дезинтеграции, а также определять их мощность (толщину). Недоучет зон трещиноватости при разработке сценариев ГРП приводит к неконтролируемому раскрытию трещин, а, следовательно, к ухудшению показателей разработки месторождения. Обнаружение и определение концентрации в буровом шламе частиц сложной изометрической удлиненно-призматической и игольчатой форме позволяет зафиксировать зоны трещиноватости пород.

Изобретение относится к технологии отбора шламовых проб при бурении эксплуатационных и опорных скважин. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения сбора частиц сложной изометрической или удлиненно-призматической формы при упрощении конструкции. Заявлен пробоотборник бурового шлама, содержащий приемное устройство с пробонакопителем и узел крепления к виброситу. При этом приемное устройство содержит прямоугольную раму 1 с наклонной односкатной верхней поверхностью, на которой закреплен щелевой фильтр 2. Фильтрующая поверхность фильтра выполнена в виде набора металлических пластин, установленных под углом относительно плоскости пробоотборника с образованием щелей с коническим расширением от верхней части наклонной односкатной верхней поверхности к её основанию. При этом пробонакопитель прикреплен к раме 1 снизу и содержит несколько расположенных вдоль рамы емкостей 3 с перфорированным днищем для приема фракций разных размеров. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Пробоотборник бурового шлама, содержащий приемное устройство с пробонакопителем и узел крепления к виброситу, отличающийся тем, что приемное устройство содержит прямоугольную раму с наклонной односкатной верхней поверхностью, на которой закреплен щелевой фильтр, фильтрующая поверхность которого выполнена в виде набора металлических пластин, установленных под углом относительно плоскости пробоотборника с образованием щелей с коническим расширением от верхней части наклонной односкатной верхней поверхности к её основанию, при этом пробонакопитель прикреплен к раме снизу и содержит несколько расположенных вдоль рамы емкостей с перфорированным днищем для приема фракций разных размеров.

2. Пробоотборник по п. 1, отличающийся тем, что он оснащен отсекателями П-образной формы для частичного или полного перекрытия фильтрующей поверхности.

3. Пробоотборник по п. 1, отличающийся тем, что емкости пробонакопителя выполнены съемными.

4. Пробоотборник по п. 1, отличающийся тем, что набор металлических пластин выполнен съемным с возможностью формирования щелей разного размера в зависимости от геологических условий разбуриваемого месторождения.