Устройство для крепления стенок скважин в процессе бурения Советский патент 1986 года по МПК E21B33/13 

«

Изобретение относится к буреншо скважин, в частности к устройствам для крепления скважин в процессе бурения.

Цель изобретения - повьшение эффективности крепления скважин при газонефтеводопроявлениях за счет снижения расхода изолирующего материала, а также повьпиения безопасности работ.

На фиг, 1 показано устройство в исходном положении; на фиг. 2 - то же, в рабочем положении.

Устройство состоит из измельчителя породы 1, расположенного над отбойником 2, один выход отбойника связан с накопительной емкостью 3 другой с каналом 4 для подачи агента очистки к забою, нижнее основание накопительной емкости соединено с подающим шнеком 5. Подающий шнек 5 и накопительная емкость 3 коаксиапь- но расположены внутри формирующего элемента 6, Шнек нижним основанием соединен с ориентирующим элементом 7 раздвижного уплотнителя 8 и связан с вращающейся бурильной трубой посредством муфты 9, имеющей канал для агента очистки. Отбойник 2, накопительная емкость 3 и уплотнитель 8 жестко соединены с невращающимся корпусом электробура. Бурильная труба оснащена расширителем 10 и долотом П. В бурильной трубе в зоне выхода отбойника в канале 4 расположен распределительный клапан 12, один выход которого связан с каналом, а другой - с эжектором 13, расположенным в бурильной трубе. В нижней части канала расположен обратный клапан 14. В бурильной трубе ниже эжектора расположен дроссель 15, ниже дросселя расположен измеритель призабойного давления 16 с передачей данных на устье, между долотом и расширителем расположен измеритель осевой нагрузки 17 с передачей данных на устье.

Устройство работает следующим образом.

В случаях вскрытия осложняющего пласта с небольшим дебитом проявлений или склонных к осыпям пород при рабочем положении устройства и нерабочем положении трубных элементов (фиг. 1) потоком воздуха с устья скважины по кольцевому пространству подаются гранулы изолирующего мате12377682

риала. Попадающие в поток со стенок скважшйы частицы горной породы размером не более размера бурового шлама с гранулами изолирующего матери5 ала проходят по каналам измельчителя 1, а более крупные измельчаются до размера шлама. Смесь горной породы и гранул с выхода измельчителя потоком воздуха транспортируется в

10 отбойник 2, где гранулы отделяются и через выход отбойника попадают в накопительную емкость 3, далее подающий шнек 5 захватывает их и подает через ориентирующий элемент 7 в зону

15 изоляции, образованную расширителем 10 и ограниченную снизу раздвижным уплотнительным элементом 8, где гранулы, занимая эту зону, образуют непроницаемую для текучего формируемого го полимера и флюида массу, которая затем также нагревается до текучего состояния формующим элементом 6 и отверж;1;ается по мере продвижения устройства в стволе скважины. Одно25 временно распределительный клапан 12 под действием превышения давления в канале 4 над внутритрубным закрывает вход в эжектор 13, а поток воздуха с горной породой, поступающей

30 из отбойника через канал 4 и обратный клапан 14, проходит в открытый ствол, захватывает выбуренную породу и проявляющий флюид и выносится через дроссель 5 и эжектор 13 по

35 внутритрубному пространству на поверхность.

В случае вскрытия осложняющего пласта с большим дебитом проявлений (зоны АВПД) при рабочем положе НИИ устройства и рабочем положении трубных элементов (фиг. 2) устройство работает аналогично до выхода из отбойника в канал 4. Далее распределительный клапан 12 под дей ствием превьшения призабойного давления над давлением в канале 4 открывает вход в эжектор 13 и перекры- вает канал 4 ниже входа в эжектор, а поток воздуха с горной породой че50 рез распределительный.клапан поступает во вход эжектора, обратный клапан 14 под действием превьш1ения призабойного давления над давлением в канале 4 закрывается, проявляющий

55 в призабойной зоне флюид захватьгеа- ет буровой шлам, по внyтpитpyбнo fy пространству через дроссель 15, ограничивающий расход восходящего потока, движется вверх, в эжекторе 13 захватывает поток воздуха с горной породой и выносится на устье скважины .

Измельчитель используют с каналами для прохождения воздуха с мелким шламом, невращающийся элемент которого верхней частью жестко связан с невращающейся частью электробура, нижней частью - с отбойником, а вращающийся элемент жестко связан с вращаклдейся бурильной трубой. В качестве отбойника используют сепаратор, имеющий электромагнитную часть для отделения гранул, электростатическую для отделения пыли от гранул и направляющие для формирования потоков, или циклон с электромагнитной частью.

Оба клапана 12 и 14 принимают рабочее положение при достижении давления в призабойной зоне, превышающего (или равного) давление в канале 4.

Расходная характеристика эжектора выбирается такой, чтобы при увеличении расхода пластовых флюидов больше необходимого для очистки забоя, давление на компрессоре не превышало оптимального давления при производительности компрессора, достаточной для очистки забоя от бурового шлама и тракспортиров ки гранул Производительность компрессора при газонефтепроявлениях выбирается такой, чтобы концентрация газа и нефти при давлении и температуре над эжектором была ниже нижнего предела концентрации воспламенения: при низком - меньше достаточного для очистки забоя скважины от бурового шлама (фиг. I), или больше верхнего предела концентрации воспламенения: при высоком - больше (или равном) достаточного для очистки забоя скважины от бурового шлама (фиг, 2) дебите газа и нефти.

Дроссель выполняется саморегулируемым, т.е. самоуплотняющимся при оиределенных значениях объемного расхода и вязкости проявляющихся флюидов, или с регулируемым приводом. Расход проявляющих флюидов дросселем регулируется таким образом, чтобы он был меньше достаточного для

выноса шлама на поверхность и не больше регламентированного из требований пожароопаснрсти, загрязнения окружающей , возможностей утилизации.

При испытании пластового давления регулируемым дросселем создаются несколько режимов расхода проявляющего флюида, измеряют одновременно призабойные давления измерителем призабойного давления 16 и расход на устье, и по получаемым точкам диаграммы судят о величине пластового давления. При применении саморегулируемого дросселя и испытания пласта дросселированием на поверхности создают несколько режимов расхода проявляющего флюида и получают величину пластового давления, как

показано выше.

При рабочем положении основного устройства данные с измерителя осевой нагрузки 17 на долото поступают

на поверхность, соответствующим изменением нагрузки на крюке поддерживают необходимую нагрузку на долото. Особенностью распределения осевых сил, действующих на бурильную колонну при высоких назначениях пластового давления, дебита проявляющих флюидов и соответствующем положении „ элементов является наличие силы, действующей в направлении осевой нагрузки на долото, за счет давления формуемого изолирующего материала в зоне изоляции, равного пластовому, на раздвижной уплотнитель и по величине (в зонах АВПД), сравнимой с весом

бурильной колонны; наличие силы, действующей в направлении, противоположном осевой нагрузки на долото за счет давления призабойного давления на дроссель, и по величине,

сравнимой с указанными силами, а также изменяемой силы трения формирующего элемента о формируемую изолирующую оболочку при различных давлениях изолирующего материала в зоне изоляции. Результирующая сил возможна как в направлении осевой нагрузки, так и противоположно направленной ей, фактическая нагрузка на долото измеряется измерителем осевой нагрузки.

/г

77

фие.1

Редактор И, Сегляник

Составитель В. Гришанов Техред И,Верес

Заказ 3266/34 Тираж 548Подписное

ВНИШ1И Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

gjus.Z

Корректор Е.Рошко