Устройство для промывки скважин аэрированными жидкостями Советский патент 1990 года по МПК E21B21/14 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при промывке скважин.

Целью изобретения является регулирование процесса промывки скважины в условиях поглощения промывочной жидкости в зависимости от глубины скважины и интенсивности образования буровой мелочи путем включения в работу различного числа ступеней струйного аппарата.

На чертеже представлено устройство, об- ций вид.

Устройство включает поршневой насос , вертлюг 2, колонну бурильных труб 3. опущенную в скважину 4. и многоступенчатый струйный аппарат, размещенный на нагнетательной линии системы циркуляции вьппе устья скважины и состоящий из корпуса, активного сопла 5, приемной камеры 6, после довательно установленных цилиндрических патрубков, образующих камеры 7 смещения, переключателя 8, входов пружин 9, неподвижных стоек 10. В боковой стенке приемной камеры 6 выпо.анены вход 11 из атмосферы и вхо.а 14. гидравлически сообщенный с отстойником, а переключатель выполнен в виде коаксиального стакана с центральным отверстием в днище и радиальными отверстиями 12 и 13 в боковой стенке. В торцовой стенке приемной камеры 6 выполнены отверстия 15. От поршневого насоса 1 промывочная жидкость подается по трубопроводу 16, а по трубопроводу 17 промывочная жидкость подсасывается из отстойника в приемную камеру 6 при совмещении входа 14 и отверстия 13. Переключатель 8 входов установлен с возможностью 1Ю, перекрытия входов 11 и 14.

Аналогичные элементы имеют и последующие ступени струйного аппарата. При

емная камера 18 снабжена переключателем

19 входа, аналогичным переключателю 8. В боковой стенке переключателя 19 выпол нено отверстие 20, а в боковой стенке приемной камеры 18 имеется вход 21 из атмосферы. Камера 22 смещения посредством трубопровода 23 соединена с вертлюгом 2.

Переключатели 8 и 19 установлены соответственно в приемной камере 6 и 18 с возможностью контактирования днища стакана с торцовой поверхностью приемной камеры соответственно 6 и 18, а также осевого Г1е()емещения и совме|цения радиальных отверстий 12, 13 и 20 с соответствующими входами 11, 14 и 21 в приемную камеру 6 и 18, причем радиальные отверстия размещены в различных диаметральных плоскостях, расстояние между которыми от 0,75 до 2 диаметров входа 14, выходящего в отстойник. Отношение площадей поперечного сечеиия активного сопла 5 каждой ступени струйного аппарата, входов 11 и 21 для подсоса воздуха в боковых стенках приемной камеры 6 и 18 и отверстий 12 и 20 переключателя входов этой же ступени находится в пределах 2-4, а отношение площадей поперечного сечения активного сопла 5 каждой ступени и входов 14, выходящих в отстойник в боковых стенках приемной камеры 6 и переключателя 8 входов этой же ступени,

не превыщает 0,05.

Входы в приемную камеру каждой ступени струйного аппарата из атмосферы и отстойника размеп.1.ены на боковой поверхности преимущественно в одной диа.метраль- ной плоскости.

Переключатели входов 8 и 19 подпружинены пружинами 9 относительно корпуса приемной камеры, торцовая стенка которой имеет отверстия 15, открытые в атмосферу.

Устройство для промывки скважин аэрированными жидкостями работает следующим образом.

При бурении скважины, когда образуется небольшое количество буровой мелочи, поршневой насос 1 по трубопроводу 16 подает промывочную жндкость в активное сопло 5 первой ступени струйного аппарата. При этом поршневой насос 1 работает в легком режиме и развивает небольшое давление, но достаточное для нормальной циркуляции промывочной жидкости в скважине 4. Из активного сопла 5 промывочная жидкость поступает в камеру 7 смешения первой ступени струйного аппарата и перекрывает ее живое сечение. В приемной камере 6 образуется пониженное давление. Атмосферное давление через отверстия 15 будет воздействовать на торцовую часть переключателя 8 входов, в результате чего он, преодолевая силу натяжения пружин 9 и силу трения между сопрягающимися поверхностями, переместится в направлении движения рабочего потока промывочной жидкости в струйном аппарате. Отверстие 12 в боковой стенке переключателя 8 входов совместится с входом 1 1 в боковой стенке приемной камеры 6 и через них атмосферный воздух будет поступать в приемную камеру 6 и смешиваться с рабочим потоком промывочной жидкости в камере 7 смешения. Образовавшаяся жидко стно-воз душная смесь, пройдя через все последующие ступени струйного аппарата, по трубопроводу 23 поступит в начале в вертлюг 2, а затем в колонну бурильных труб 3 и на забой скважины 4. Воздух, находящийся в промывочной жидкости, способствует подъему буровой мелочи на дневную поверхность.

По мере увеличения глубины скважины, а также при повышении концентрации буровой мелочи для обеспечения надежной промывки скважины требуется болший расход жид- костно-воздушной смеси. Для его увеличения в струйный аппарат необходимо подать от поршневого насоса 1 промывочную жидкость под больн им давлением, чем в предыдущем случае. В результате этого скорость движения жидкости, выходящей из активного сопла 5, увеличивается, а давление в приемной камере 6 резко уменьшается. Под действием атмосферного давления, передаваемого через отверстия 15 на торцовую часть переключателя 8 входов, последний перемещается по ходу движения рабочего потока жидкости в струйном аппарате до упора и отверстия 13 и вход 14 в боковых стенках переключателя 8 входов и приемной камеры 6 совмещаются друг с другом, а вход 11 перекрывается боковой стенкой переключателя 8 входов. В приемную камеру 6 по трубопроводу 17 подсасывается промывочная жидкость из отстойника и в камере 7 смешения смешивается с рабочим потоком. Смешан1С

0

5

0

5

0

5

ныи и увеличенный по производительности поток жидкости из камеры 7 смешения с большой скоростью поступает в камеру 22 смещения следующей ступени струйного аппарата и перекрывает ее поперечное се- чение. Давление в приемной камере Ih умеиылается и ,, j,K)H4HO тому. как было рассмотрено, переключате.ть19

входа перемещается до упора, и OTBepctHH 20 и вход 21 совмещаются друг с другом. Атмосферный воздух подсасывается в приемную камеру 18 и смец ивается с рабочим потоком промывочной жидкости. Образовавшаяся жидкостно-воздушная смесь поступает на забой скважины 4, обеспечивая ее промывку. Так как площадь поперечного сечения камеры 22 смешения больше площади поперечного сечения камеры 7 смешения (по меньшей мере в 2 раза), то и колнчество подсасываемого воздуха из атмосферы в приемную камеру 18 будет больше, чем в предыдущую приемную камеру 6. Следовательно, с включением в работу большего количества ступеней струйного аппарата увеличивается его подача жидкостно-воздушной с.меси на забой скважины. Катичество ступеней будет зависеть от давления поршневого насоса.

Для снижения подачи жидкостно-воздушной смеси необходимо уменьшить давление поршневого насоса 1. При этом скорость движения рабочего потока промывочной жидкости, поступаюшей от поршневого на- сога 1, уменьшается, а давление в приемных камерах 18 и 6 увеличивается. Пружины 9 перемещают переключатели 19 и 8 входов в исходное положение.

Таким образом, включение в работу того или иного количества ступеней струйного аппарата происходит автоматически под действием давления потока промывочной жидкости, поступающей от поршневого насоса в струйный аппарат. Вместе с этим происходит автоматическое регулирование подачи промывочной смеси в зависимости от глубины скважины и интенсивности образования буровой ме,точи.

Формула и:1обретения

I. Устройство для промывки скважин аэрированными жидкостями, включающее насос, отстойник, многоступенчатый струйный- аппарат, размещенный на нагнетательной линии системы циркуляции устья скважины и состоящий из корпуса, приемной камеры, активного сопла и последовательно установленных цилиндрических патрубков, образующих камеры смешения, отличающееся тем, что, с целью регулирования процесса промывки скважины в условиях поглощения промывочной жидкости в зависи.мости от глубины скважины и интенсивности образования буровой мелочи путем включения в работу различного числа ступеней струйного аппарата, приемная камера каждой ступени струйного аппарата снабжена входом ич атмосферы и входом, гидравлически сообщающимся с отстойником, и переключателем этих входов с возможностью чх полного перекрытия.

2. Устройстпо по п. 1, отличающееся тем, что переключатель входов в приемную камеру выполнен в форме коаксиа,г1ьного стакана с радиальными отверстиями в боковой стенке и с центральн,1м отверстием в днище, установлен в приемной камере с возможностью контактирования днища стакана с торцовой поверхностью приемной камеры, а также осевого перемещения и совмещения радиальных отверстий с соответствую цими входами в приемную камеру, причем радиальные отверстия размещены в различных диаметральных плоскостях, расстояние между которыми от 0,75 до 2 диаметров входа выходящего в отстойник.

3. Устройство по п. I, отличающееся , что отно1пение площадей поперечного сече

ния активного сопла каждой ступени струйного аппарата, входа для подсоса воздуха в боковых стенках приемной камеры и отверстия переключателя входов этой же сту- 5 пени находится в пределах 2-4, а отношение площадей поперечного сечения активного сопла каждой ступени струйного аппарата и входов, выходящих п отстойник в боковых стенках приемной камеры и переключателя входов этой же ступени, не превышает 0,05.

4 Устройство по п. 1, отличающееся тем, что входы в приемную камеру каждой ступени струйного аппарата из атмосферы и отстойника |)аз 1ещены на боковой поверх- 5 ОСТИ преимущественно в одной диаметральной п.юскости.

Г). Устройство по п. I, отличающееся

ЮМ, что псрок,;1К)чате,-|ь входов подир жинеп относительно корпуса приемной

0 к;) меры, торцовая стенка которой имеет

отверстия, открытые в атмосферу.

Изобретение относится к горной промышленности. Цель изобретения - регулирование процесса промывки скважины в условиях поглощения промывочной жидкости в зависимости от глубины скважины и интенсивности образования буровой мелочи путем включения в работу различного числа ступеней струйного аппарата (СА). Устройство содержит насос 1, вертлюг 2, колонну бурильных труб 3, опущенную в скважину 4, отстойник и многоступенчатый СА. Размещенный на нагнетательной линии системы циркуляции выше устья скважины 4 СА включает корпус, активное сопло 5, приемную камеру (К) 6, последовательно установленные цилиндрические патрубки, образующие К 7 смешения, переключатели 8. В боковой стенке К 6 выполнены вход (В) 11 из атмосферы и В 14, гидравлически сообщенный с отстойником, а в торцовой стенке - отверстия 15. Выполненный в форме коаксиального стакана с радиальными отверстиями 13 в боковой стенке переключатель 8 установлен с возможностью осевого перемещения и полного перекрытия В 11 и 14. Аналогичные элементы имеют последующие ступени СА. Для увеличения расхода жидкостно-воздушной смеси повышают давление подаваемой от насоса 1 жидкости. При этом скорость движения выходящей из сопла 5 жидкости увеличивается, а давление в К 6 резко уменьшается. Под действием передаваемого через отверстие 15 атмосферного давления переключатель 8 перемещается до упора. Отверстия 13 и В 14 совмещаются, а В 11 перекрывается стенкой переключателя 8. При этом в К 6 из отстойника подсасывается промывная жидкость. Смешанный и увеличенный поток жидкости из К 7 поступает в К смешения следующей ступени СА. Таким образом, включение в работу ступеней СА происходит автоматически под действием давления потока жидкости. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.