Устройство для бурения скважин с обратной промывкой Советский патент 1993 года по МПК E21B21/14 

скую колонну ниже максимально возможного понижения динамического уровня, при этом смесители, расположенные в нижней части бурильной компоновки, выполнены с редукционными клапанами и установлены в соединениях элементов бурильной компоновки. Ниже нижнего смесителя установлено гидравлическое сопротивление.

На чертеже изображено устройство для бурения скважин с обратной промывкой.

Устройство состоит из распределительного вертлюга 1, расположенного на верхнем конце ведущей трубы 2, ротора 3, герметизатора устья или превентора 4, установленного на герметизирующем переводнике 5, соединяющем между собой техническую колонну 7 и делительный цилиндр 8, обратного клапана б для подачи воздуха, установленного на линии ввода газовой среды, выведенной в техническую.колонну, смесителей с редукционными клапанами 10, установленными в соединениях элементов бурильной компоновки 9, которая заканчивается долотом 11, гидравлического сопротивления 12, установленного ниже нижнего смесителя, выполненного в виде винта левого или правого вращения; гидравлического канала 13, выведенного ниже максимально возможного понижения динамического уровня; вертлюга для обратной промывки 14 с подшипниковым узлом 15 и уплотнением 16, установленным на бурильной компоновке и размещенным в делительном цилиндре; обратного клапана 17 для подачи воды и дроссельного регулирующего узла 18, расположенных на линии ввода жидкостной среды, выведенной в техническую колонну; запорных вентилей 19 и 20 для перехода с обратной промывки на прямую и- наоборот, входящих в обвязку насоса.

Устройство для бурения скважин с обратной промывкой работает следующим образом.

После установки и цементации направления в скважину устанавливают и цементируют техническую колонну 8, из нижней части которой выведен гидравлический канал 13. Верх колонны оборудуют линией ввода газовой среды с обратным клапаном 6 для подачи воздуха и линией ввода жидкостной среды с обратным клапаном 17 и дроссельным регулирующим узлом 18, к которому подводится гидравлический канал 13.

Внутрь технической колонны спускают делительный цилиндр 8, который соединяется с технической колонной герметизирующим переводником 5, на котором устанавливают превентор 4. В обвязку насоса включают вентили 19 и 20 для перехода с

обратной промывки на прямую и наоборот. В скважину спускают бурильную компоновку 9, которая включает смесители с редукционными клапанами 10. Внутрь делительного

цилиндра между ведущей трубой 2 и бурильной компоновкой 9 устанавливают вертлюг для обратной промывки 14 с подшипниковым узлом 15 и уплотнением 16.

Через обратные клапаны 6 и 17, пропуекающие в одном направлении, подают воздух и воду в скважину. Давлением воздуха вытесняют воду из кольцевого пространства на глубину установки смесителей с редукционными клапанами и при достижении

5 расчетной величины нагнетают воздух внутрь бурильной компоновки, обеспечивая работу эрлифтной системы одновременно с работой насоса.

После включения вращения начинают

0 бурение, Герметизацию в скважине обеспечивает переводник 5, установленный между технической колонной 7 и делительным цилиндром 8, и вертлюг 14 для обратной промывки, который по мере углубления

5 скважины перемещается внутри делительного цилиндра.

Для нормального процесса бурения поддерживают заданный динамический уровень в скважине за счет включенного в

0 линию ввода жидкостной среды дроссельного регулирующего узла 18, которым управляют за счет избыточного давления в скважине, передаваемого по гидравлическому каналу, выведенному

5 из низа технической колонны по ее наружной поверхности. Дроссельным узлом регулируют количество жидкости от насоса, за счет чего обеспечивают требуемый ее уровень в скважине. Это позволяет стабильно

0 работать эрлифту.

На случай, когда по каким-то причинам создаются условия, выходящие за пределы регулировки системы, в состав бурильной компоновки вводится гидравлическое со5 противление 12, которое уменьшает кольцевой канал за счет увеличения наружного, диаметра бурильной компоновки на некоторой длине; а также возможность увеличения или уменьшения подпора за счет правого

0 или левого вращения винтовой поверхности. Это дает возможность уменьшать или увеличивать величину гидродинамического давления на забой на величину местных гидравлических сопротивлений, приходящихся

5 на отрезок трубы увеличенного диаметра и создаваемого винтом подпора, в случае необходимости задавить пласт (при возможном выбросе). Если пластовое давление будет превышать возможности регулировки гидравлическим сопротивлением, то переходят на бурение с прямой промывкой. Для этого шланг от вертлюга 1 соединяют с патрубком запорного вентиля 20. который открывают после перекрытия запорного вентиля 19.

Предлагаемое устройство позволяет:

В зависимости от условий вскрывать продуктивные пласты с давлением ниже пластового, равным пластовому или превышающим пластовое, путем регулирования количества подаваемых через обратные клапаны воздуха и воды в скважину и перепада давления на смесителях с редукцион- ными клапанами и, таким образом, в сложных гидрогеологических условиях осуществлять бурение с постоянным заданным динамическим уровнем промывочной жидкости в скважине.

Производить опробование пластов одновременно с процессом бурения без их кольматации и без опасений выброса, например, пароводяных смесей (ПВС) с высокими температурами, которые могут достигать на забое нескольких сот градусов.

В экстремальных случаях, связанных, например, с выбросами теплоносителей в виде пароводяной смеси (ПВС) или перегретого пара, производить ликвидацию осложнений путем задавливания пласта при переходе на бурение с прямой промывкой.

Использовать серийно выпускаемый, буровой инструмент путем включения в компоновку отдельных узлов для бурения с обратной промывкой.

Устройство может применяться при бурении нефтяных и газовых скважин для предотвращения или снижения кольматации пласта.

Внедрение изобретения позволит получить годовой экономический эффект не менее 20-25 тыс. руб. на скважину глубиной 1000 м и открывает широкие перспективы

для освоения высокотемпературных геотермальных месторождений, а следовательно, для более широкого использования тепловой энергии земли.

Формула изобретения

1. Устройство для бурения скважин с обратной промывкой, включающее бурильную компоновку с распределительным вертлюгом в верхней части и смесителями - в нижней, пропущенную через герметизатор, установленный на технической колонне, и линии- ввода газовой и жидкостной сред,

врезанные в техническую колонну ниже герметизатора, отличающееся тем, что, с целью обеспечения бурения в сложных гидрогеологических условиях, оно снабжено делительным цилиндром с герметизирующим переводником в верхней части, присоединенным к герметизатору, вертлюгом для обратной промывки, установленным на бурильной компоновке и размещенным в делительном цилиндре, обратными клапанами, установленными в линиях ввода газо- вой и жидкостной сред, при этом смесители выполнены с редукционными клапанами и установлены в соединениях элементов бурильной компоновки.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что оно снабжено дроссельным регулирующим узлом, установленным на линии ввода жидкостной среды перед обратным клапаном и гидравлическим каналом, связанным одним концом с дроссельным регулирующим узлом, а другим, оыведенным в техническую колонну, ниже нижнего смесителя.

3. Устройство по п, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что бурильная компоновка снабжена гидравлическим сопротивлением, установленным ниже нижнего смесителя. .