Способ промывки буровой скважины Советский патент 1989 года по МПК E21B21/00 E21B37/00 

Изобретение относится к горной промьш ленности, в частности к технике бурения скважин, и может быть использовано для очистки каверн от шлама при промывке скважин.

Цель изобретения - повьш1ение эффективности удаления шлама из каверны путем использования эффекта разрыва сплошности кавитирующего потока с вакуумообразованием.

На фиг.1 и 2 показана схема осуществления способа до и после созда- ния потока жидкости.

На схеме обозначены скважина 1, каверна 2 в стенке скважины, шлам 3 в каверне, обсадная или бурильная колонна 4, конус 5, заколонное пространство 6 скважины, полость 7 внутри колонны.

Способ осуществляют следуюшим образом.

В пробуренной скважине 1 производят кавернометрические работы и определяют местоположение и форму каверны 2, заполненной буровым шламом 3, Спускают в скважину трубную колонну 4 с элементом большего диаметра, выполненным в виде конуса 5 на ее наружной поверхности, располагаемым в зоне каверны 2, а точнее в ее устье. При этом элемент 5 большего диаметра (конус) устанавливают вершиной навстречу потоку с образованием щели между наружной поверхностью элемента 5 и стенкой скважины в каверне 2.

Если промывку осуществляют перед креплением скважины, то в качестве

4

05 Г О со

o

трубной .колонны используют обсадную колонну, а при промывке каверны в необсаженной бурящейся скважине в качестве трубной колонны используют буровую колонну, Конус 5 изготавливают из полимеров (резины, полиэтилена и т.п.) с упругими свойствами для хорошей проводимости при спуске в скважину.

После спуска в скважину трубной колонны 4 с конусом 5 создают поток жидкости, в том числе и в щели, образованной элементом большего диаметра и стенкой скважины в каверне, из заколонного пространства 6 в полость 7 трубной колонны с превьш ени- ем расхода жидкости под конусом над расходом жидкости над конусом. Поток жидкости создают за счет плотностно- го перепада в жидкости, например, закачкой утяжеленной промывочной жидкости в заколонное пространство под конусом с последуюш11м перепуском

20 поры создаются за счет плотностного перепада в жидкости: между полостью скважины и каверной за счет плотности жидкости над конусом (в каверне - разрежение), а между заколонным прожидкости из заколонного пространства 25 странством и полостью колонны - за скважины в полость трубной колонны, разности плотностей утяжеленной или свабированием полости трубной

пачки жидкости (;д) и скважинной жидкости ( Тогда окончательно условие превьш1ения расхода жидкости под конусом над расходом жидкости над конусом принимает вид

колонны, или аэрированием жидкости в полости трубной колонны. Далее удаленный из каверны шлам выводят из скважины прямой или обратной промывкой.

Параметры промывки каверн определяют с использованием следующих соотношений.

Скорость V струи я идк6сти в щели между конусом и стенкой скважины связана с напором, создаваемым гидростатическим столбом зяидкости Н над конусом, зависимостью

V If V2gH, :Cl) где If 0,6 т 1,0 - постоянный коэф,-фициент расхода; g - ускорение силы тяжести,

жидкости определяют по фор муле

.Q V-w,(2)

где CJ - площадь сечения потока.

При создании потока жидкости за счет плотностного перепада выбор ве- личины плотности утяжеленной пачки жидкости и ее высоты в заколонном пространстве .под конусом можно осу

площадь кольцевого сечения скважины ниже каверны (между обсадной колонной и стенкой скважины), Давление размыва струи Р, соответствующие этому давлению минимальная площадь размыва F, расход жидкости

ществить с использованием соотношения (2), записываемого для щели междуjj в Q, размывающей струе и площадь ис- конусом и стенкой сквалсины и для . течения струи (площадь щели между кольцевого пространства между обсадной колонной и стенкой скважины (ниже конуса) в виде неравенства, удовконусом и стенкой скважины в плоскости основания конуса) w, связаны зависимостью

летворяющего условию превышения расхода жидкости Qj под конусом над расходом }«радкости Q, над конусом: Q 2 Q, или V,, ), , откуда

V2 (- , V, или с учетом соотношения (1)

iVfTi , f --«

W,,

tf, с, -1

Так как коэффициент расхода жидкости у, в щели меньше коэффициента расхода gi в более широком кольцевом

пространстве между обсадной колонной и стенкой скважины, а пределы изменения этого расхода составляют 0,6-0,8, то принимаем ц ,0,6, ,8;

Кроме того, нужно учесть, что напоры создаются за счет плотностного перепада в жидкости: между полостью скважины и каверной за счет плотности жидкости над конусом (в каверне - разрежение), а между заколонным пространством и полостью колонны - за разности плотностей утяжеленной

странством и полостью колонны - за разности плотностей утяжеленной

пачки жидкости (;д) и скважинной жидкости ( Тогда окончательно условие превьш1ения расхода жидкости под конусом над расходом жидкости над конусом принимает вид

4TfHi(Pa-Pi) CON

-----.-- 7 --VJ/

3/ii7 .

или

16 Hi(fa-p;:) 9 H,p,

где Н, - высота столба промьточной жидкости плотностью р, над конусом; Ц - высота утяжеленной пачки

жидкости плотностью.р под конусом;

UJ, - площадь щели между основанием конуса и стенкой сква- янны;

площадь кольцевого сечения скважины ниже каверны (между обсадной колонной и стенкой скважины), Давление размыва струи Р, соответствующие этому давлению минимальная площадь размыва F, расход жидкости

в Q, размывающей струе и площадь ис- течения струи (площадь щели между

в Q, размывающей струе и площадь ис- течения струи (площадь щели между

конусом и стенкой скважины в плоскости основания конуса) w, связаны зависимостью

F - (J2

L - , r

U,P

(4

Входящее в формулу (4) необходимое давление размыва струи должно иметь значение не ниже 150 кПа (15 Н/см ) в услопиях всестороннего избыточного давления, когда частицы шлама плотно прижаты друг к другу в среде бурового ,промывочного раствора. Однако предлагаемый способ предусматривает создание разрежения в полости каверны перед вымывом из нее шлама, вследствие чего пропитывающая шлам (частички выбуренной породы) промывочная жид- кость вскипает, так что частицы шлама оказываются разделенными пузырьками пара и прослойками жидкости. Поэтому максимальное напряжение связи между частицами шлама понижается до напряжения сдвига промывочной жидкости, которое для очень вязкого состояния загустевших промывочных жидкостей, например глинистого раствора, достигает величины порядка 1 Н/см, Таким образом, в условиях размыва шлама предлагаемым способом.расчет по формуле (4) следует осуществлять

с использованием иапичины даплепия размыва И/см,

Формула изобретения

Способ промырки буровой скважины, включающий спуск в скважину трубной колонны с элементом большего диаметра на ее наружной поверхности, располагаемым в зоне каверны для создания щели между наружной поверхностью элемента и стенкой скважины в каверне, создание потока жидкости в щели, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения эффективности удаления шлама из каверны за счет использования эффекта разрыва сплошности кавитирующего потока с вакуумо- образованием, элемент большего диаметра выполняют в виде конуса и устанавливают в устье каверны вершиной навстречу потоку, поток создают из заколонного пространства в полость колонны, при этом расход жидкости под конусом превьш1ает расход жидкое- ти над конусом, выводят из скважины удаленный из каверны шлам потоком жидкости.

Изобретение относится к горной пром-сти и М.6.- использовано для очистки каверн от шлама при промывке скважин. Цель - повышение эффективности удаления шлама из каверн за счет использования эффекта разрыва сплошности кавитир тощего потока с вакуумообразованием. Спускают в скважину колонну труб с элементом большего диаметра на ее наружной поверхности. Элемент выполняют в виде конуса и устанавливают в устье каверны вершиной навстречу потоку. Последний создают из заколонного пространства в полость колонны. Расход жидкости под конусом превышает расход жидкости над конусом. 1 1лам, удаленный из каверны потоком жидкости, выводят из скважины потоком жидкости. Данный способ предусматривает создание разрежения в полости каверны перед вымы- вом из нее шлама. 2 ил. S О)