Способ проходки буровых скважин Советский патент 1992 года по МПК E21B7/14 E21C37/16 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при бурении скважин на нефть и газ.

Целью изобретения является расширение области применения термического бурения путем обеспечения возможности бурения глубоких скважин, в частности на нефть и газ.

Нафиг.1 и 2 показаны схемы осуществления способа.

На верхнюю часть обсадной колонны 1, спущенной на глубину около 20 (или более) м и зацементированной, устанавливается превентор 2 (герметизатор устья). Бурение под обсадную колонну может вестись как обычным вращательным бурением, так и термическим с открытым забоем. При осуществлении способа может использоваться оборудование как стационарных, так и передвижных буровых установок. Далее через

сальник 3 превентора на забой спускается буровая труба (колонна) 4, на конце которой устанавливается рабочая головка 5, снабженная системой сопл 6 Лаваля, соединенных посредством полых штанг (проходящих .внутри трубы) и нагнетательного шланга 8 с источником 9 высокого давления (ресивером). Соединение конца буровой трубы и рабочей головки должно обеспечивать свободный проход отработанных газов и мелких частиц разрушенной породы внутрь трубы. После включения запального устройства и подачи высокого давления из ресивера по нагнетательному шлангу и полым штангам в рабочую головку газ, истекая из рабочей головки, приобретает сверхзвуковую скорость за счет сопл Лаваля и, воздействуя на забой, разрушает его. В то же время из емкости для хранения жидкого воздуха 10 (газгольдера) в затрубное проХ| Ю

О

странство подается под давлением жидкий воздух для изоляции коллекторов и крепления стенок скважины (путем их заморажива- ния), а также для создания противодавления, равного забойному. Поступающий по затрубному пространству жидкий воздух и отработанный газовый поток с мелкими частицами разрушенных пород проходит через щелевые отверстия 11 и выходит на поверхность по внутренней части бурильных труб через отвод 12 сальника 13 в верхней части бурильной колонны. Для более свободного прохождения отработанных газов, рабочая головка может выноситься несколько вперед, освобождая нижний диаметр бурильной колонны (фиг.2), а для устранения воздушной подушки (которая может возникнуть в зоне соприкосновения отработанной газовой струи и жидкого воздуха) щелевые отверстия могут располагаться вверх по колонне на определенное расстояние (фиг.2). Для наращивания труб по мере углубления скважины (при остановке процесса бурения) отверстия в нижней части бурильной колонны автоматически закрываются с одновременным прекращением подачи газа в рабочую головку. При этом давление в скважине регулируется жидким воздухом через входной 14 и выпускной 15 клапаны на превенторе (герметизаторе устья). Весь процесс бурения ведется при закрытом забое, герметизация осуществляется на превенторе и верхнем конце бурильной колонны. С целью контроля за нормальным ходом процесса бурения в схему расположения оборудования должны быть включены: манометры для контроля давления воздуха в нагнетательных линиях (желательно самопишущих); приборы для замера расхода жидкого воздуха и природного газа; термометры для измерения температуры воздуха, нагнетаемого в скважину и выходящего из скважины.

Способ осуществляют следующим образом.

Обсадную колонну с превентором устанавливают на устье скважины. Осуществляют спуск бурильной колонны с рабочей головкой на нижнем конце, включают запальное устройство и подают газ в рабочую головку. Разрушают породы на забое скважины сверхзвуковой струей раскаленного газа. После чего под давлением в затрубное пространство подают жидкий воздух, а отработанный газовый потоке мелкими частицами разрушенных пород через внутреннюю часть бурильной колонны выходит на поверхность.

Использование предлагаемого способа термического бурения с применением жидкого воздуха при бурении с закрытым забоем обеспечит наибольшую эффективность

при бурении глубоких скважин (в частности,, поисково-разведочных на нефть и газ) в основном за счет скоростной проходки, что значительно снизит себестоимость строительства скважин и геолого-разведочных

работ в целом и даст возможность более широко внедрить термические способы бурения в промышленность. Также можно использовать мощное избыточное давление в стволе скважины (которое возникает при переходе жидкого воздуха в газ в нижней части скважины) для газогидроразрыва пористых пластов в процессе бурения (коллектора являются менее плотными породами, поэтому при увеличении давления

газогидроразрыв произойдет именно в пористых пластах). Это даст возможность уже при прохождении коллекторов в процессе бурения обработать и подготовить их для дальнейшей эксплуатации. Выбор продуктивного пласта для дальнейшей эксплуатации можно определить путем регистрации качественного состава отработанного газового потока, что позволяет получить информацию о разрезе горных пород и наличии

полезных ископаемых уже в процессе бурения. Если же осуществлять расплавление горных пород по кольцу (например, при лазерном бурении), то движущую силу жидкого воздуха можно использовать для

поднятия оставшегося столбика горной породы (керна) на поверхность, также в процессе бурения.

Формула изобретения

Способ проходки буровых скважин, включающий разрушение породы воздействием сверхзвуковой струей высокотемпературного газа, истекающей из сопла термобура, размещенного на конце буровой

штанги, и эвакуацию образовавшихся продуктов разрушения по внутренней полости буровой штанги, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности проходки при нестабильных давлении и

температуре в породе, слагающей стенки буровой скважины, за счет повышения надежности крепления стенок скважины, перед проходкой устье скважины герметизируют, при этом одновременно с

разрушением породы Осуществляют подачу жидкого воздуха под давлением в затрубное пространство скважины через установленный на устье скважины превентор.

Фиг. /

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при бурении скважин на нефть и газ. Цель - повышение эффективности проходки при нестабильных давлении и температуре в породе, слагающей стенки буровой скважины, за счет повышения надежности крепления стенок скважины. Согласно способа проходки буровых скважин перед проходкой устье скважины герметизируют. Разрушение породы осуществляют воздействием сверхзвуковой струи высокотемпературного газа, истекающего из сопла термобура, размещенного на конце буровой штанги. Одновременно с разрушением породы осуществляют подачу жидкого воздуха под давлением в затрубное пространство через установленный на устье скважины превен- тор. Эвакуацию образовавшихся продуктов разрушения производят по внутренней полости.буровой штанги. 2 ил.