Способ бурения скважин в малоустойчивых и низкотемпературных породах и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК E21B21/00 E21B33/13 

Изобретение относится к горному , делу, а именно к способам бурения i скважин особенно в малоустойчивых и низкотемпературных породах, подверженных нежелательным изменениям в приствольной геологической зоне, которые приводят к нарушению конфигурации ствола скважины (например,процессы кавернообразования, желобооб- разования и т.п.), а также пород, склонных к гидроразрывам пластов и поглощениям бурового раствора,и предназначено для бурения скважин как кольцевым забоем с отбором керна, так и сплошным забоем.

Вращение породоразрушающего инструмента может осуществляться как от забойного привода (включая электробуры и турбодолота), так и от передачи крутящего момента с дневной поверхности на забой посредством вращения двойной бурильной колонны, но в пределах малых частот вращения.

Цель изобретения - повышение скорости бурения с максимальным сохранением приствольной геологической зоны.

На фиг.1 изображено устройство для осуществления способа с наземным и внутрискважинным оборудованием в момент прямой прокачки буровой жидко- сти по двойной бурильной колонне,общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1 при перекрытых (пальцем) трубопроводах, каналах и трактах;на фиг.З- устроиство в момент обратной прокачки буровой жидкости (например, с непрерывным отбором и гидравлическим выносом керна) по двойной бурильной колонне, общий вид; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.З при открытых трубопроводах, каналах и трактах: на фиг.З - устройство в устье скважины, оборудованном превектором и заколон- ным пространством соединенным с патрубком, оснащенным манометром и запорным устройством, в момент прямого прокачивания буровой жидкости по двойной бурильной колонне, общий вид;

10

15

20

25

30

35

40

45

ют зону ограничения гидросообщения призабойного и заколонного пространства.

В зоне ограничения гидросообщени селективно с прокачиванием буровой жидкости создают из подвижной и неподвижной частей тампона с основой из геля путем смешивания подвижно- жидких компонентов и буровой жидкос в смесителях и подачи их зону ограни чения гидросообщения. При этом подв ную часть тампона транспортируют со местно с корпусом ограничителя и камер, а неподвижную часть оставляют на стенках скважины.

Долив заколонного пространства буровой жидкостью осуществляют непосредственно над зоной ограничения гидросоо бщения или в нее и ведут долив одновременно с созданием тампона или отдельно.

Устройство для осуществления спо соба бурения скважин в малоустойчивых и низкотемпературных породах состоит из буровой установки, в кот рую входит буровая вышка 1 с подвешенным к ней на канатах 2 грузоподъ емным крюко-блоком 3. К вышке 1 кре пится датчик 4 веса, функционально соединенный с канатами 2. К крюко- блоку 3 подвешен вертлюг-сальник 5, к которому подсоединен гибкий шланг 6, через который имеется возможност создавать прямое прокачивание буровой (например, незамерзающей) жидко сти 7 насосом 8 через нагнетательную линию 9 (или к вертлюгу-сальник 5 подсоединяется перемещающаяся тру ба 10, через которую имеется возмож ность отвода керна 11 в приемную емкость 12 при осуществлении обратной прокачки буровой жидкости 7). К подвижной части вертлюга 5 крепится переходник 13, соединенный с внутре ней трубой 14 (фиг,6), принадлежаще двойной ведущей бурильной трубе 15, которая имеет наружную трубу 16, ко пус сальника 17, подшипники 18 и

.«. ««-.«уч-.-r-Tj Aiyv, v-cui. i t , ии.цш«imnis.jri i и i

на фиг.6 - узел I на фиг.1;на фиг.7 - крышки 19 и 20. Внутренняя труба 14

0

5

0

5

0

5

0

5

ют зону ограничения гидросообщения призабойного и заколонного пространства.

В зоне ограничения гидросообщение селективно с прокачиванием буровой жидкости создают из подвижной и неподвижной частей тампона с основой из геля путем смешивания подвижно- жидких компонентов и буровой жидкости в смесителях и подачи их зону ограничения гидросообщения. При этом подвижную часть тампона транспортируют совместно с корпусом ограничителя и камер, а неподвижную часть оставляют на стенках скважины.

Долив заколонного пространства буровой жидкостью осуществляют непосредственно над зоной ограничения гидросоо бщения или в нее и ведут долив одновременно с созданием тампона или отдельно.

Устройство для осуществления способа бурения скважин в малоустойчивых и низкотемпературных породах состоит из буровой установки, в которую входит буровая вышка 1 с подвешенным к ней на канатах 2 грузоподъемным крюко-блоком 3. К вышке 1 крепится датчик 4 веса, функционально соединенный с канатами 2. К крюко- блоку 3 подвешен вертлюг-сальник 5, к которому подсоединен гибкий шланг 6, через который имеется возможность создавать прямое прокачивание буровой (например, незамерзающей) жидкости 7 насосом 8 через нагнетательную линию 9 (или к вертлюгу-сальнику 5 подсоединяется перемещающаяся труба 10, через которую имеется возможность отвода керна 11 в приемную емкость 12 при осуществлении обратной прокачки буровой жидкости 7). К подвижной части вертлюга 5 крепится переходник 13, соединенный с внутренней трубой 14 (фиг,6), принадлежащей двойной ведущей бурильной трубе 15, которая имеет наружную трубу 16, корпус сальника 17, подшипники 18 и

Aiyv, v-cui. i t , ии.цш«imnis.jri i и i

крышки 19 и 20. Внутренняя труба 14

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение скорости бурения с максимальным сохранением приствольной геологической зоны. По двойной бурильной колонне с породоразрушающим инструментом прокачивают буровую жидкость. Последней доливают заколонное пространство и создают зоны ограничения гидросообщения призабойной зоны и заколонного пространства. В зоне ограничения гидросообщения селективно с прокачиванием буровой жидкости создают из подвижной и неподвижной частей тампон с основой из геля путем смешивания подвижно-жидких компонентов и буровой жидкости в смесителях. Полученную смесь подают в зону ограничения. Подвижную часть тампона транспортируют совместно с корпусом ограничителя и камер. Неподвижную часть оставляют на стенках скважины. Заколонное пространство доливают буровой жидкостью непосредственно над зоной ограничения гидросообщения. Долив ведут одновременно с созданием тампона или отдельно. Устройство для осуществления данного способа имеет разобщитель и ограничитель, выполненный с расположенными по окружности относительно его оси смесителями и отверстиями. В последних расположены с соединительными проходами подпружиненные цилиндрические пальцы с узлом привода с толкателями. Они установлены с возможностью контакта с нижним торцами цилиндрических пальцев и двухстенным трубчатым сменным звеном. Последнее соединено с верхним торцом двухстенной трубы ограничителя и имеет на его наружной поверхности не менее двух камер. Объемы камер разделены поршнями на верхние и нижние. При этом верхние объемы сообщены с внутренним пространством бурильной колонны для подачи буровой жидкости. Нижние объемы заполнены подвижно-жидкими компонентами и сообщены наружными трубопроводами и внутренними каналами со смесителем. Последний сообщен через сопло с наружной поверхностью ограничителя, а через тракты и внутреннюю проточку в корпусе ограничителя с внутренним пространством бурильной колонны для долива заколонного пространства. Подпружиненные кольцевые пальцы выполнены с возможностью перекрытия наружных трубопроводов, внутренних каналов, трактов и внутренней проточки. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

сечение В-В на фиг.5; на фиг.8 - узел II на фиг.1; на фиг.9 - узел III на фиг„2 и 4.

Сущность способа заключается в следующем.

Одновременным прокачиванием буровой жидкости по двойной колонне с по- родоразрушающим инструментом, созца

и наружная труба 16 ограничивают центральный проход 21 и кольцевой проход 22, которые стыкуются с другими аналогичными проходами элементов оборудования, составляющего двойную бурильную колонну 23. Корпус сальника 17 при прямой прокачке соединен гибким шлангом 24 с трубопроводами 25 и

через очистное устройство 26 и приемную емкость 27 - со всасывающим патрубком насоса 8, а при обратной прокачке Корпус сальника 17 соединен гибким шлангом с нагнетательной линией 9 насоса 8. Приемная емкость 27 (фиг.З) имеет (с возможностью перекрывания) патрубок 28 и компенсирующую емкость 29, гидравлически соединенную с заколонным пространством 30 скважины, имеющей забой 31 и стенки 32 (фиг.7). Двойная бурильная ведущая труба 15 находится в соединении с ротором 33 бурового станка буровой установки и, кроме того, герметично соединена с дврйной бурилной колонной 23,

Устье скважины может быть оборудовано трубой 34 (фиг.З), имеющей снаружи цементное крепление 35, а верхняя незацементированная цилиндрическая часть трубы 34 имеет сбоку патрубок 36, снабженный устройством 37 для контроля - давления. и запорным устройством 38. Верхний торец трубы 34 герметизирован провенто- ром 39, у которого имеется уплотнение 40.

Двойная бурильная колонна 23 имеет в своем составе последовательно соединенные сменное звено 41, автоматическое устройство 42, забойный двигатель 43 (или турбодолото 44 с наддолотным переходником 45), оснащенный породеразрущающим инструментом 46. Заколонное пространство 30 (фиг.5) от устья и до забоя 31 разделено, например, гибкими разобщителями 47 на зоны: приустьевую 48, верхнюю 49, зону 50 расположения камер, зону 51 образования тампонов (с основой из геля) и призабойную зону 52, Сменное звено 41 (фиг.З и 5) состоит из двухстенного трубчатого звена 53 (фиг.1-3), встроенного в двойную бурильную колонну 23. На наружной поверхности звена 53 расположены внутренняя 5.4 и наружная 55 камеры, образованные наружной оболочкой 56 (фиг.2) и разделяющей продольной перегородкой 57, дном 58 и крышкой 59. На дне 58 и крышке 59 имеются дистанционные упоры 60. Объемы камер 54 и 55 разделены поршнями 61, имеющими уплотнения 62, на верхний 63 и нижние 64 и 65 объемы. Двухстенное трубчатое звено 53 имеет (фиг.7) связанные ребрами 66 внутреннюю 67 и наружную 68 стенки, через которые проходит соединительная трубка 69 (фиг.2) или. равнозначное ей отверстие, аналогичное отверстию 70 (фиг.4), выполненное только в наружной стенке 68 для возможности сообщения с проходом 22. Соединительная трубка 69 соединяет внутреннее пространство двойной бурильной колонны 23 (т;е. проход 21) с верхним объемом 63. Двухстенное трубчатое звено 53 соединено с аналогичным устройством - двухстенной трубой 71 (не показано), образуя часть

5 составляющих длин проходов 21 и 22 двойной бурильной колонны 23.

Аналогично звену 53 (фиг.2) двух- стенная труба 71 имеет проходящую через обе ее стенки соединительную

трубку 69 (или отверстие 70, выпол-.. ненное только в наружной трубе для возможности сообщения с проходом 22). Двухстенная труба 71 принадлежит, автоматическому устройству 42, кото5 рое имеет еще корпус ограничителя 72-. Корпус ограничителя 72 снабжен смесителем 73 вращательно-вибрирую- щего типа (фиг.9), состоящим из перфорированных упругих, имеющих возмож0 ность вращения элементов: наружного 74 и внутреннего 75. Последний имеет на наружной поверхности лопатки 76 и опорный хвостовик 77. Смеситель 73 имеет выход через внутреннее прост-

s ранство 78 сопел 79 в зону образования тампона 51. Сверху смеситель 73 ограничен пробкой 80 (фиг.2 и 9), имеющей уплотнительное кольцо 81 и перепускной канал 82. Корпус огра0 ничителя 72 имеет отверстие 83 и расположенный в нем подпружиненный пружиной 84 цилиндрический палец 85, который имеет соединительные проходы 86-88 и торцовый участок 89 умень-

5 шейного диаметра, на котором расположено уплотнение 90. Отверстие 83 герметично закрыто сверху пробкой 91. Корпус ограничителя 72 имеет внутреннюю кольцевую проточку 92, ко-

0 торая соединена также трубкой 69 (или отверстием, аналогичным отверстию 70) с внутренним пространством бурильной колонны 23. Свободный торец участка 89 цилиндрического пальца 85 имеет возможность контактирования с толкателями 93, несущими уплотнение 94. Толкатели 93 соединены крепежными элементами 95 с кольцевым поршнем 96, который расположен на вхо5

де в цилиндр-паз 97 (фиг.4), выполненый в корпусе привода 98. Корпус привода 98 закреплен на наружной поверхности двухстенной трубы 71. Между дном цилиндра-паза 97 и внутренним торцом поршня 96 имеется герметичная полость 99, в которой расположены пружины 100 кольцевого поршня 96, а также упоры 101„Кольцевой поршень 96 имеет уплотнение 102 и нижний упо 103 со сквозными пазами 104. Корпус привода 98 ориентирован относительно корпуса ограничителя 72 штифтом 105 и прижат к нему через шайбу 106, раз общители 47 и нижний упор 103 гайками 107. Нижние объемы 64 и 65 (фиг.2) внутренней 54 и наружной 55 камер соединены наружными трубопроводами 108 и 109 (фиг.4 и 8) соответственно с отверстиями 110 и 111 корпуса ограничителя 72 при помощи разъемных соединений 112 (фиг.8).Эти отверстия 110 и 111 входят в отвер стие 83 и могут быть или закрыты пальцем 85 или соединяться через его соединительные проходы 87 и 88 с каналами 113 и 114 (фига9). Тракт 115 может также закрываться пальцем 85 или иметь соединение с его соединительным проходом 86. Тракт 115 имеет соединение через тракт 116 со смесителем 73. Каналы 113 и 114 также имеют выход в смеситель 73. От тракта 116 имеется отводной тракт 117„ который соединяет его с зоной 50 распожения камер, т.е. выше корпуса ограничителя 72. Трубопроводы 108 и 109 защищены кожухом 118 (фиг,1 и 2) В трубопроводах 108 и 109, как и в объемах 64 и 65, могут находиться подвижно-жидкие компоненты 119 (фиг.З и 9).

Пример 1. Способ бурения малоустойчивой и низкотемпературной породы (фиг.1, 2).

Двойную бурильную колонну,скомплектованную из необходимых для бурения элементов, дополняют автоматическим устройством 42 и сменным звеном 41 с полностью заправленными объемами 64 и 65 подвижно-жидкими компонентами 119. Затем скомплектованную и дополненную бурильную колонну 23 собирают и обвязывают, с насосами 8 и осуществляют проходку сплошным забоем с закачиванием буровой жидкости в центральный проход 21, т.е. с прямой прокачкой незамер

5

0

5

0

5

0

5

зающей буровой жидкости 7, например минерализованной технической воды, по двойной бурильной колонне 23 с образованием забоя 31 и заколон- ного пространства 30. По мере проходки производят при помощи автоматического устройства 42 (путем создания расчетного технологического давления буровой жидкости 7 в призабойной зоне 52, которое позволяет предопевать пружины 100 поршнем 96 и воздействовать через толкатели 93 на перемещение вверх цилиндрического пальца 85) долив снизу зако- лонного пространства 30 в зоны 50 и 51 очищенной незамерзающей буровой жидкости 7, поступающей из центрального прохода 21 двойной колонны 23 по трубке 69 двухстенной трубы 71, а также производят образование в месте расположении корпуса ограничителя 72 тампона с основой из геля в зоне 51 при помощи подачи автоматическим устройством 42 (под наибольшим технологическим давлением прокачивания) из объемов 64 и 65 подвижно-жидких компонентов 119. Например, в объеме 64 находится глинистый раствор, обработанный карбоксиметилцеллюлозой (), а в объеме 65 находится коагулятор - хлористый кальций (СаС12). Подвижно- идкие концентрированные компоненты 119 из объемов 64 и 65 по трубопроводам 108 и 109 подаются к отверстиям 110 и 11i, выполненным в корпусе ограничителя 72,и далее по соединительным проходам 87 и 88 поступают в каналы 113 и 114, а затем через вращающиеся перфорированные упругие элементы 74 и 75 в смеситель 73. Одновременно с подачей подвижно-жидких компонентов 119 и их смешиванием в смесителе 73 в него же подается очищенная буровая жидкость 7. Осуществляется это следующим образом. Жидкость сначала поступает через трубку 69 из центрального прохода 21 двухстенной трубы 71 в кольцевую внутреннюю проточку 92 в корпусе ограничителя 72, а затем через соединительные каналы 86 и тракты 115 и 116 попадает в смеситель /3, т„е. на его упругие вращающиеся лопатки 76. Из смесителя 73 полуго- говая смесь из подвигшо-л-идких компонентов 119 и буровой жидкости 7 поступает во внутреннее пространство 78 сопел 79 и псд тем же рабочим давлением насосов 8 и давлением статического столба буровой жидкости 7, находящейся внутри центрального прохода 21 двухстенной трубы 71, нескоагулированная смесь посту- пает через сопла 79 в зону образования тампонов 51 для их окончательного образования в места расположения корпуса ограничителя 72. По мере увеличения проходки, т.е. -осуществления процесса бурения и выноса разрушенной породы по наружному каналу двойной бурильной колонны 23, тампон 51 с основой из геля транспортируют в зону 50 и в ней задерживают, а в зоне 51 с учетом нормально идущей проходки (или с отклонением от нее) образуют новые тампоны 51. Таким образом, на протяжении всего процесса бурения происходит адгезионно-кольматирующий эффект крепления стенок 32 скважины и ограничение от перетока буровой жидкости 7 из заколонного пространства 30 в призабойную зону 52.

После отработки породоразрушающе- го инструмента 46 на забое 31 для смены его производят подъем двойной бурильной колонны 23 на дневную поверхность. При операциях замены породоразрушающего инструмента 46 (включая спуско-подъемные) параллельно осуществляют операции по замене сменного звена 41 другим звеном с полностью заправленными объемами 64 и 65 подвижно-жидкими компонентами 119.

Пример 2. Способ бурения малоустойчивых и низкотемпературных пород с отбором керна (фиг.З).

Двойную бурильную колонну, скомплектованную из необходимых для бурения элементов, дополняют автоматическим устройством 42 и сменным звеном 41 с полностью заправленными объемами 64 и 65- подвижно-жидкими компонентами 119.

Затем скомплектованную и дополненную рубильную колонну 23 собирают и обвязывают с насосом 8 и осуществляют проходку с непрерывным гид- роподъемом керна по центральному проходу 21, т.е. осуществляют обратное прокачивание буровой жидкости 7, имеющей нулевую или отрицательную температуру (например, малоглинистого минерализованного раствора,об- работанного полиакриламидом), по двой0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ной бурильной колонне 23 с образованием забоя 31 и заколонного простран - ства 30. По мере проходки производят при помощи автоматического устройства 42 под расчетным (технологическим) давлением прокачивания буровой жидкости 7 долив снизу заколонного пространства 30 в зоны 50 и 51 очищенной незамерзающей буровой жидкости 7, поступающей через отверстие 70, выполненное в наружной трубе двухстенной трубы 71 автоматического устройства 42, а затем производят образование в месте расположения корпуса ограничителя 72 тампона 51 с основой из геля при помощи подачи автоматическим устройством 42 из объемов 64 и 65 подвижно-жидких компонентов 119 (например, в объема 64 находится концентрированный раствор хромпика, а в объеме 65 -храствор соляной кислоты) . Подвижно-жидкие концентрированные компоненты 119 из объемов 65 и 64 по трубопроводам 108 и 109 поступают к отверстиям 110 и 111, выполненным в корпусе ограничителя 72, далее по соединительным проходам 87 и 88 в каналы 113 и 114, а затем через вращающиеся перфорированные элементы 74 и 75 - в смеситель 73. Одно- временно с подачей подвижно-жидких компонентов 119 и их смешиванием в смесителе 73 в него же подается очищенная буровая жидкость 7 через со- .единительное отверстие 70, выполненное в наружном элементе двухстенной трубы 71 (фиг,4); кольцевую внутреннюю проточку 92, соединительные каналы 86, а также тракты 115 и 116 на Лопатки 76, а затем, смешиваясь со смесью подвижно-жидких концентрированных компонентов, поступает во внутреннее пространство 78 и далее под тем же расчетным (технологическим) давлением насосов 8 и статического столба бурового раствора 7, находящегося в кольцевом проходе i22, полуготовая смесь поступает через сопла 79 в зону тампона 51 для окончательного образования тампона из геля в месте расположения корпуса ограничителя 72. По мере увеличения проходки, т.е. осуществления бурения при помощи породоразрушающего инструмента 46, например колонкового долота (фиг.З), с непрерывным выносом керна 11 на поверхность по центральному проходу 21 двойной бурильной

11

колонны 23, тампон 51 с основой из геля транспортируют вдоль корпуса ограничителя 72 и задерживают в зо не 50,, а в зоне образования тампона 51 с учетом нормально идущей про- ХОД1Ш (или с отклонением от нее) образуют новые тампоны 51. Таким обра- $ом на протяжении всего процесса бурения происходит адгезиояно-кольма- рфующий эффект крепления стенок 32 скважины и ограничение от перетока Дуровой жидкости из эаколонного пространства 30 в призабойную зону 52 и другие зоны ствола скважины. После отработки породоразрушающего инструмента 46 (колонкового долота) на иабое 31 для смены его производят подъе двойной бурильной колонны 23 на дневную поверхность. При операциях замены инструмента 46 (включая спу- еко-подъемные) параллельно осуществляют операции по замене сменного . Јвена 41 другим звеном с полностью Направленными объемами 64 и 65 по- Движно-жидкими концентрированными Компонентами 119.

Пример 3. Способ бурения малоустойчивой и низкотемпературной породы с применением дополнительного давления в заколонном пространстве 30 (фиг .5),,

Дополнительное давление создается рабочим агентом (газом или жидкостью) , по даваемым через патрубок 36 в приустьевую зону 48. Дополнительное давление создается сверху на неподвижную буровую жидкость 7, находящуюся в заколонном пространстве 30„ Компрессор или насос для создания дополнительного давления (посторонний источник) и их рабочий агент не показаны. Способ, описываемый в данном примере, аналогичен способу,приведенному в примерах 1 и 25 однако необходимо принять дополнительные меры с целью активного- воздействия на пласты, проходимые скважиной. Активное воздействие на пласт применяют

15

при прохождении зон с аномально высо- 50 и обвязанную с насосом 8, подают с

ким пластовым давлением или при неудовлетворительном адгезионно-кольма- тирующем эффекте крепления стенок скважины составом тампона 51 с основой из геля.

Данный способ применяют с целью уменьшения скорости транспортирования тампона 51 с основой из геля вдоль корпуса ограничителя 72 в зону

12

5

5

50, а также скорости передвижения его из зоны 50 в заколонное пространство 30, т.е. с целью уменьшения его количества, требуемого на 1 м длины ствола скважины. Дополнительные работы включают в себя слежение за уровнем буровой жидкости 7 в заколонном пространстве 30, т„е. за величиной изменения давления и изменения объема в приустьевой зоне 48 в зависимости от указанных причин процесса бурения, и регулирование путем активного изменения давления и/или объема в зонах 48 и 49 с подачей его через патрубок 36 от внешнего источника (не показан).

В качестве подвижно-жидких компонентов 119 (дополнительно к указанным в примерах 1 и 2) с учетом буровой жидкости, в которой и образуется окончательно тампон 51 с основой из геля, могут быть применены следующие: при минерализованномхпо- ридсм натрия или кальция водном буровом растворе объемы 64 и 65 заполняют один 20%-ным водным раствором полиакрилнитрила (гипана),а другой - зкидкостью эггах лор гидр ин (ЭХГ) j при 0 малоглинистом буровом растворе объемы 65 к 64 заполняют один синтетическим латексом, а другой - хлористым натрием; при буровом растворе на органической основе с добавкой суль- фонола объемы 64 и 65 заполняют один концентрированным минерализованным раствором бентонитовой глины, а другой - раствором хлористого кальция,

Могут быть использованы и другие Q компоненты, образующие тампоны с основой из гидрогеля или органогеля, а также гелей9 например, на основе высокомолекулярных соединений.

Пример 4 Работа устройства,, соответствующая moHMepv 1 способа бурения (фнг.и

В собранную бурильную колонну 23 ,

подвешенную через переходник 13 и вертлюг-сальник 5 к крюко-блоку 3

5

удельным расходом по нагнетательной линии 9 и гибкому шлангу 65 например, буровую жидкость 7 (минерализованную воду). Буровая жидкость 7, пройдя по центральному проходу 21 двои- ной ведущей трубы 15, проходит чег рез центральные проходы 21 двойной бурильной колонны 23, двухстенного звена 53 и дзухстенной трубы 71 и

1315

попадает внутрь забойного двигателя 43 и начинает вращать вал двигателя, а следовательно, и породоразрушаю- щий инструмент 46. В случае вращения инструмента 46 при помощи вращения двойной бурильной колонны 23 ротором 33 буровая жидкость 7 после движения по центральному проходу 21 двухстенной трубы 71 попадает в центральный вход породеразрушающего инструмента 46. Далее (при любом способе вращения инструмента 46) осуществляют одни и те же операции: осуществляют разгрузку части веса колонны 23 на породу и производят1 за- буривание скважины с образованием забоя 31, стенок 32 и заколонного пространства 30. Буровая жидкость 7 очищает забой 31, поднимает выбуренную породу в верхнюю часть призабой- ной зоны 52 и попадает в кольцевой проход 22 двухстенной трубы 71 и двухстенного трубчатого звена 53 и далее по кольцевому проходу 22 двойной колонны 23 попадает в кольцевой проход 22 двойной ведущей трубы 15, который имеет в верхней своей части сообщение (герметизированное уплотнением в корпусе сальника 17) через гибкий шланг 24 с трубопроводом 25. Из трубопровода 25 буровая жидкость 7 совместно с выбуренной породой направляется в очистное устройство 26 и затем в емкость 27, потом буровая жидкость 7 снова попадает в насос 8s и прокачивание ее насосом 8 повторяется.

В зависимости от величины нормально идущей проходки, согласно технологии процесса бурения (т.е. в зависимости от объема выбуренной породы), производят периодически долив снизу заколонного пространства 30 буровой жидкостью 7 и образование тампона 51. Долив и образование тампона могут осуществляться по мере необходимости в зависимости от условий

проходки, но в любом случае необходимо произвести одни и те же операции, чтобы образовать тампон 51. Для этого, например, давление на насосах увеличивают до определенной технологией величины. При этом повышается давление в призабойной зоне 52,поршень 96 сжимает пружины 100 и упирается в упор 101 (фиг.4), а толкатели 93 поднимают вверх подпружиненные пружинами 84 цилиндрические паль0

5

0

584

5

0

5

0

5

0

5

14

цы 85, упираясь в их нижние торцы, т.е. в концы торцовых участков 89. При этом появляется возможность образования тампона 51, так как открываются ранее за крытые пальцем 85 пути для движения подвижно-жидких компонентов 119 в смеситель 73. Подвижно- жидкие компоненты 119 из объемов 64 и 65 (в этом примере в объеме 64 находится глинистый раствор, обработанный КМЦ-600, а в объеме 65 на- ходится коагулятор - хлористый кальций) под действием давления прокачивания, попадающего по трубке 69 и Действующего на поршень 61, выдавливаются поршнями 61 в наружные трубопроводы 108 и 109, по соединительным проходам 87 и 88 поступают в каналы 113 и 114, а затем в смеситель 73.

Несколько раньше начала поступле : ния компонентов 119 на лопатки 76 смесителя 73 из центрального прохода 21 через трубку 69, проточку 92, соединительные каналы 86 и тракты 115 и 116 поступает буровая жидкость 7. Здесь она смешивается с подошедшими позднее компонентами 119 и через сопла 79 попадает в зону 51 образования тампонов с основой из геля. По мере проходки тампоны 51, оставаясь относительно стенок скважины 32 неподвижными, перемещаются в зону 50 и там накапливаются. Одновременно с, выпуском тампонов 51 происходит долив снизу заколонного пространства 49 (в зону 50) буровой жидкости 7 по тракту 117. После отработки определенного технологией времени на повышенном прокачивании давление прокачивания насоса 6 снижают и пружины 100 возвращают поршень 96 до нижнего упора 103 (фиг.2),т.е. до первоначального положения. При

этом цилиндрический палец 85 под действием пружины 84 опускается до упора в корпус органичителя 72 и все соединительные каналы 86-88 размыкаются с каналами 113 и 114 и трактами 115-117, т.е. образование там- - пона 51 с основой из геля и долив снизу заколонного пространства 49 прекращаются,причем долив прекращается позднее относительно прекращения смешивания компонентов 119 в смесителе 73. Для повышения давления в призабойной зоне 52 до расчетного (технологического) можно исполь-

15

зовать и другие приемы, т.е. не только за счет повышения давления на буровых насосах 8.

Пример 5. Работа устройства, соответствующая примеру 2 способа бурения с отбором керна (фиг.З).

В собранную бурильную колонну 23, Подвешенную через переходник 12 и ертлюг-сальник 5 к крюко-блоку 3 к обвязанную с насосом 8, по нагнетательной линии 9 и гибкому шлангу 24 подают через корпус сальника 17 очищенную буровую незамерзающую жидкость 7 (в этом случае буровая жидкость 7 представляет собой малоглинистый минерализованный раствор, обработанный полиакриламидом), которая попадает в следующие кольцевые проходы 22: двойной ведущей трубы 15, бурильной колонны 23, двухстен- ного звена 53, двухстенной трубы 71 и затем на лопатки, например, трубо- долота 44. Буровая жидкость 7 после прохода лопаток турбодолота 44 попадает в кольцевое пространство над- долотного переходника 45 и через отверстия в его наружной трубе попадает в призабойную зону 52. Далее буровая жидкость 7, проходя вдоль периферии породоразрушающего инструмента 46 (колонковое долото), попадает во впадины между зубьями долота и проходит в центральный проход наддолот- ного переходника 45, где подхватывает отделившийся от массива породы керн 11 и поднимает его вверх по центральному проходу- турбодолота 44 и проходам 21 и попадает в перемещающюся трубу 10, а из нее керн 1i вместе с буровой жидкостью 7 попадает в приемную емкость 12.

В случае отсутствия турбодолота 44, когда колонна 23 и колонковое долото 46 вращаются от ротора 33, торцовый конец двухстенной трубы 71 соединяется непосредственно с наддо- лотным переходником 45, у которого внутренний патрубок соединен с долотом 46, а в остальном все остается без изменения как и описано, т.е. при бурении с отбором керна и вращении породоразрушающего инструмента (долота) 46 турбодолотом 44,

Работа автоматического устройства 42 и сменого звена 41 тождественна работе устройства по примеру 1 способа бурения, но в данном случае в со™ ответствии с буровой жидкостью 7 в

83584

16

10

15

20

25

30

50

55

объеме 64 находится концентрированный раствор хромпика, а в объеме 65 находится раствор соляной кислоты.

Пример 6. Работа устройства, соответствующая примеру 3 способа бурения с применением дополнительного давления в заколоином пространстве 30 (фиг.З).

Работа устройства, соответствующая примеру 3, тождественна работе согласно примеру 1, но в этом примере дополнительно производится активное воздействие на заколонное пространство 30 (т.е. воздействие на тампон 51 и проходимые скважиной пласты породы) при помощи постороннего источника (не показан), от которого подается через патрубок 36 дополнительное избыточное давление, контролируемое по показаниям манометра 37, Если нет в этом необходимости, патрубок 36 перекрывают запорным устройством 38.

Формула изобретения

Фиг

50 56 А-А

во

63

63

107

N44S

-..

Г I I

Л | i I i.l|

Ж////7ЖЈ

S и

Ln

00

u vr и. Ј

S3

It91

61

veseesT

фиг. 8

119,113

m.iif

L 7,7

7/5,7

77

78

фиг. 3