СПОСОБ БУРЕНИЯ СКВАЖИНЫ Советский патент 1995 года по МПК E21B21/00 

Изобретение относится к технике бурения скважин и может быть использовано для очистки забоя от выбуренной породы.

Цель изобретения повышение эффективности промывки скважин при поступлении в нее пластовых флюидов.

На фиг. 1 изображено устройство для осуществления способа; фиг. 2 сечение по А-А на фиг. 1.

В скважину 1, нижний интервал которой заполняется транспортирующим агентом 2 (магнитной жидкостью, обладающей электропроводностью), например раствором хлорида щелочноземельного металла, спускается долото 3 с шарошками 4 на немагнитной трубе 5, оборудованной по внешней поверхности шнеком 6 для создания циркуляции при ее вращении, с движением транспортирующего агента 2 вверх внутри трубы 5 через циркуляционные отверстия 7 и вниз по затрубному пространству 8. В трубу 5 на многожильном кабеле спускается электромагнит с герметизированными обмотками (на чертеже не показаны). Покрытые диэлектрическим материалом полюсные наконечники 9 и 10 электромагнита создают магнитное поле в слое циркулирующего транспортирующего агента 2 в непосредственной близости от шарошек 4 долота 3. В нижней и верхней частях полюсных наконечников 9 и 10 располагаются металлические пары электродов 11, 12 и 13, 14, подключенные к жилам кабеля, создающие электрическое поле (ток в слоях транспортирующего агента, находящегося между полюсными наконечниками 9 и 10 в направлении, перпендикулярном к магнитному полю, создаваемому ими). В пространстве между полюсными наконечниками 9 и 10 ниже пары электродов 13, 14 находится шламосборник 15, механически связанный с кабелем, в котором осаждаются частицы разрушенной породы 16. В слое жидкости между электродами 11, 12 при подаче на них электрического напряжения проходит ток, при взаимодействии которого с магнитным полем между полюсными наконечниками 9, 10 при направлении силы Лоренца в сторону забоя скважины на частицу разрушенной породы 16 действует результирующая (выталкивающая) сила F с вектором, направленным вверх, в зоне над долотом.

В слое жидкости между электродами 13, 14 при подаче на них электрического напряжения проходит ток, при взаимодействии которого с магнитным полем полюсных наконечников 9, 10, при направлении силы Лоренца вверх от забоя на частицу разрушенной породы 16 действует результирующая (осаждающая) сила F₁ с вектором, направленным вниз, в зоне над шламосборником 15, под действием которой она выпадает в осадок в шламосборнике 15.

Разрушенная порода 16 в результате вращения шарошек 4 долота 3 и обратной циркуляции, вызванной вращением шнека 6, попадая в слой жидкости между электродами 11, 12 под действием результирующей силы F, движется вверх от забоя, попадая в слой жидкости между электродами 13, 14 под действием результирующей (осаждающей) силы F₁, выпадает в осадок в шламосборник 15 и транспортируется на поверх- ность, например, при подъеме кабеля.

В жидкой среде, обладающей электропроводностью (электролите), при воздействии на нее скрещенными магнитным и электрическим полями возникает в зависимости от направления силы Лоренца эффект изменения ее плотности, т. е. на нее действует объемная пондемоторная сила электромагнитного происхождения. Это вызывает появления выталкивающей силы, действующей на частицу разрушенной породы, электромагнитные свойства которых отличаются от аналогичных свойств электролита, в направлении, противоположном направлению силы Лоренца.

На частицу разрушенной породы, например, сферической формы, при ламинарном режиме течения проводящей жидкости действует сила F
F jH_мV где F электромагнитная выталкивающая
сила;
j плотность тока;
V объем сферической частицы;
ε_r электропроводность сферической частицы;
ε_э электропроводность электролита;
F_м напряженность магнитного поля, т. к. электропроводность осадочных пород, слагающих разрез нефтегазовых месторождений [ε_r всегда меньше электропроводности [ε_э то
F 3/4 j H_мV. При использовании в качестве транспортирующего агента жидкостей, обладающих электропроводностью (электролитов), например хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов и рассолов парамагнитных солей, совместимых с пластовыми флюидами, поступления последних в скважину не вызывают исчезновения выталкивающей силы, действующей на разрушенную породу в скрещенных магнитом и электрическом полях.

Так при использовании в качестве транспортирующего агента парамагнитной жидкости, например насыщенного водного раствора хлорного железа, заполняющего нижний интервал скважины, она квазиутяжеляется одновременным созданием магнитного и электрического полей между полюсами наконечниками 9, 10 и металлическими электродами 11, 12. Разрушенная порода 16 в результате вращения шарошек 4 долота 3 и циркуляции под действием шнека 6 в слое между электродами 11, 12 под действием результирующей силы F, включающей архимедовую силу движется от забоя под действием результирующей силы F₁, включающей гравитационную силу, действующей в слое жидкости между электродами 13, 14, выпадает в осадок в шламосборнике 15.

Раствор парамагнитной соли, являющийся электропроводной средой, под действием пондемоторной силы неоднородного магнитного поля между полюсными наконечниками 9, 10 дополнительно квазиутяжеляется. По мере поступления из пласта флюида, например, хлорида магния, т. е. разбавления парамагнитной жидкости, дополнительное квазиутяжеление уменьшается, что компенсируют, например, увеличением плотности тока, протекающего через транспортирующую жидкость между электродами 11, 12, путем увеличения подаваемого на них напряжения, следовательно, увеличением силы Лоренца.

При использовании в качестве транспортирующего агента ферромагнитной жидкости, электрические свойства которой определяются свойствами жидкости-носителя, ПАВ и твердой фазы (например, магнетит, стабилизированный олеатом натрия, диспергированный в воде) под действием пондемоторной силы неоднородного магнитного поля между полюсными наконечниками 9, 10, она дополнительно квазиутяжеляется. По мере поступления пластового флюида стабилизация ферромагнетиков нарушается, что приводит к разрушению структуры ферромагнитной жидкости, т. е. к исчезновению пондемоторной силы магнитного поля, вызывающего дополнительное квазиутяжеление транспортирующего агента, что компенсируется, например, увеличением плотности тока в транспортирующем агенте путем увеличения напряжения между электродами 11, 12, т. е. увеличением квазиутяжеления за счет силы Лоренца.

Изобретение относится к технике бурения. Цель повышения эффективности промывки скважины при поступлении в нее пластовых флюидов. Скважину заполняют транспортирующим агентом, в качестве которого используют магнитную жидкость. Она обладает электропроводность, и ее дополнительно подвергают воздействию электрического поля. Одновременно воздействуют на жидкость магнитным полем с созданием действующих на частицы выбуренной породы результирующих сил. Одна из результирующих сил действует с вектором, направленным вверх, в зоне на долотом, а другая осаждающая с вектором, направленным вниз, в зоне над шламосборником. При использовании транспортирующего агента, обладающего электропроводностью, и поступлении его в скважину не вызывает исчезновения выталкивающей силы, действующей на разрушенную породу в скрещенных магнитом и электрическом полях. 2 ил.

СПОСОБ БУРЕНИЯ СКВАЖИНЫ по авт. св. N 1384716, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности промывки скважины при поступлении в нее пластовых флюидов, используют в качестве транспортирующего агента магнитную жидкость, обладающую электропроводностью, при этом последнюю дополнительно подвергают воздействию электрического поля, причем воздействие электрическим полем осуществляют одновременно с воздействием магнитным полем с созданием действующих на частицы выбуренной породы результирующих сил, одна из которых с вектором, направленным вверх в зоне над долотом, а другая осаждающая, с вектором, направленным вниз в зоне над шламосборником.