Способ бурения скважин в осложненных условиях Советский патент 1988 года по МПК E21B21/08 

Изобретение относится к горной про мышленности, в частности к бурению скважин, и может быть использовано при бурении скважин в осложненных ус- ловиях: в условиях неустойчивого, высоконапорного или поглощающего пласта

Цель изобретения - повьпиение эффективности борьбы с осложнениями в процессе бурения скважин за счет соэДания в открытом стволе локальной зоны давления, соответствующего пластовому.

На чертеже изображена схема циркуляции бурового раствора в скважине и местных замкнутых циркуляции бурового раствора вокруг перекачивающих устройств, поясняющая случай, когда способ бурения скважины в осложненных условиях применяется для буре- ния в условиях неустойчивого или высоконапорного пласта.

Способ бурения скважин в осложненных условиях, в частности в условиях наустойчивого или высоконапорно- го пласта, осуществляют следующим образом.

При вскрытии обваливающегося или проявляющего пласта струйные насосы 1 и 2 встраиваются в бурильную ко- лонну 3 с обеспечением интервала между насосами не.менее мощности (толщины) этого пласта..Струйные насосы устанавливают напорами, т.е. выхлопными каналами 4 навстречу друг другу Затем бурильную колонну спускают в скважину для обычного бурения.

Поток бурового раствора Q от бурового насоса, двигаясь по бурильной колонне, достигает струйного насоса 1, где его разделяют на две части Q. и (Q-Q). Поток Qf передает струйному насосу 1 гидравлическзпо энергию от бурового насоса для получения с помощью иНжекции высокопроизводителького потока Q ,, , который выбрасывается через выхлопные каналы 4 в пространство 5 скважины, образующее локальную область околопластовой зоны скважины, ограниченную струйными на- сосами. Оставщаяся в бурильньгх трубах часть потока (Q-Q)движется далее и поступает во второй струйный насос 2, где снова делится на две части (О - Q ,- 0). Поток Q/ пере- дает струйному насосу 2 гидравлическую энергию от бурового насоса для, получения с помощью индекции еще од- ного высокопроизводительного потока

Qoj, который выбрасьгоается через выхлопные каналы 4 струйного насоса 2 в то же пространство 5 скважины, но навстречу потоку Q. Оставшаяся в бурильных трубах часть потока (Q-Q ,- 0) движется к долоту 6 и затем по затрубному пространству поднимается до струйного насоса 2, проходит через его всасьшающие каналы 7 и выхлопные каналы 4 и поступает в пространство 5. Здесь часть потока .) соединяется с частями Q и Q -2 и полный буровой поток О через зазор 8 между стенкой скважины 9 и . корпусом струйного насоса I направляется в затрубное пространство скважины и далее к ее устью. Таким образом, буровой насос осуществляет полностью всю прямую циркуляцию бурового раствора Q, а струйные насосы осуществляют только местную циркуляцию вокруг себя в аксиальном направлении (QO, Q ,) и ( QI).

Напоры встречных потоков Qp, и Q j,5 создают в пространстве 5, т.е. в пределах пласта, дополнительное давление на пласт. Величина этого давления, дополнительного к гидростатическому давлению, задается из условия прекращения обвалов или проявления пласта. Например, для проявляющего пласта дополнительное давление будет равно разности между пластовым давлением флюида и гидростатическим давлением бурового раствора.

Теперь надо устранить передачу этого дополнительного давления за пределы установки струйных насосов, локализовать его только в интервале между струйными насосами, причем передача может быть осуществлена толко через зазоры 8 и 10. Для этого в зазорах создают силы гидравлического сопротивления дополнительному давлению, равные ему по абсолютной вели- - чине и направленные ему навстречу, сверху и снизу. Чтобы получить силы гидравлического сопротивления, направленные навстречу друг другу и вместе с тем навстречу всестороннему дополнительному давлению, местные циркуляции (Ор, - Q i) и ( Q/j.) вокруг струйных насосов осуществляют в противоположном направлении. Силы гидравлического сопротивления явля-т ются векторами, в отличие от давления, которое передается всесторонне. Сила гидравлического сопротивления в

зазоре 8 направлена вниз, а сила гидравлического сопротивления в зазо- -ре 10 направлена вверх. Дополнитель- ное давление на пласт может дости- гать нескольких десятков атмосфер, следовательно,силы гидравлического сопротивления в зазорах должны достигать такой же величины . Для получения таких сил используют высокопроизводи- тельную циркуляцию струйных насосов вокруг себя в аксиальном направлении. Чем больше дополнительное давление на пласт, тем большей величины тре

0

будет нарушено, то ниже струйного насоса 2 гидростатическое давление будет передаваться не полностью.

При осуществлении способа бурения скважины в условиях поглощающего пласта напоры струйных насосов направляют в противоположные стороны.

Формула изобретения

Способ бурения сквазшн в осложненных условиях, включающий создание потока-бурового раствора в буриль

Изобретение относится к горной пром-сти. Цель изобретения. - повышение эффективности борьбы с осложнениями в процессе бурения скважин. Создают поток бурового раствора в бурильных трубах и в затрубном пространстве. Для этого устанавливают струйные насосы над верхней и нижней границами пласта. Изменяют режим перемещения бурового растцрра в скважине разделением его потока по меньшей мере на дна. Один поток нап-. равляют к долоту по трубному пространству, а другой - в затрубное пространство через насосы для их привода с формированием потока бурового раствора в пространстве между стенками скважины и наружной поверхностью насоса в направлении, противоположному потоку, направленному в затрубное пространство из труб. Потоки в затрубное пространство из бурильных труб через насосы направляют из расчета создания в околопластовой зоне скважины локальной области с давлением, равным пластовому. Обеспечивают равенство напоров насосов и гидравлических сопротивлений потокам в зазорах между насосом и стенкой скважины. Передают гидростатическое давление в зону скважины, расположенную под нижним насосом. Чем больше давление на пласт, тем большей величи ны требуется сила гидростатического сопротивления в зазорах, тем большая нужна производительность накоса. 1 ил сл Oliik 00 4 СО

буется сила гидравлического сопротив-.15 ных Tjpy6ax и затрубном пространст

ления в зазорах, тем больше нужна производительность струйных насосов. Кроме того, чем больше зазоры 8 и 10, тем больше должна быть производительность замкнутой циркуляции струных насосов. Потребную производительность определяют с учетом создания необходимой величины дополнительного давления на пласт и величины радиального зазора между стенкой скважины и корпусом струйного насоса, исходя из условия равенства дополнительного давления на пласт и силы сопротивления в зазоре по известной формуле.

Гидравлическое давление столба бурового раствора передается следующим образом. Струйный насос 1 не препятствует передаче гидростатического давления как через всасьшающие каналы и выхлопные, так и через зазор 8. Он является гидравлическим сопротивлением только для давления, равного дополнительному и направленного снизу. Струйный насос 2 также не препятствует передаче гидростатичес- кого давления как через в.ыхлопные и всасьшающие каналы,.так и через зазор 10. Он также является гидростатическим сопротивлением только для давления, равного дополнительному, но направленного сверху. Если равенство напоров струйных насосов и гидравлических сопротивлений в зазорах

0

5

0

ве струйными насосами, устанавливаемыми в колонне бурильньгх труб, и изменение режима перемещения бурового раствора в скважине разделение его потока по меньшей мере на два, один из которых направляют к долоту по трубному пространству, а другой - в затрубное пространство через струйные насосы для их привода с формированием потока бурового раствора в пространстве между стенками скважины и наружной поверхностью струйного насоса в направлении, противоположном потоку, направленному в затрубное пространство из бурильных труб, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повышения зффективности борьбы с осложнениями в процессе бурения скважин, струйные устройства устанавливают над верх- 5 ней и под нижней границами пласта, потоки в затрубное пространство из бурильных труб через струйные насосы направляют из расчета создания в око- лопластовой зоне скважины локальной области с давлением, равным пластовому, причем обеспечивают равенство напоров струйных насосов и гидравлических сопротивлений потоками в зазорах между ними и передачу гидростатического давления на зону скважины, расположенную под нижним труйным насосом.

5