Устройство для проходки буровых скважин Советский патент 1934 года по МПК E21B7/15 

Предлагаемое нзобретение касается устройства для проходки буровых скважин. С помощью этого устройства породу, через которую проводится скважина, расплавляют иди, по меньшей мере, доводят до пластического состояния. Получаемая масса выводится з скважины в означенном состоянии, поскольку она не служит для образования стенок скважины.

Расплавленная масса в большинстве случаев обладает значительно более высокой плотностью, нежели породы, через которые ведется буровая скважина, так как большинство пород является более или менее пористыми, особенно в случае осадочных пород. Если расплавить породу непосредственно у дна скважины и одновременно подвергнуть ее давлению, то вследствие плавления порода занимает меньший объем, так что получается пустое пространство, образующее скважину. Одновременно с этим пластические и расплавленные массы оттесняются вниз и в стороны и заполняют имеющиеся в породе трещины и пустоты.

Таким образом получается кольцо из расплавленной породы, которое под действием давления, господствуюн1его в буровой скважине, прижимается к породе, еще находящейся в первоначальном состоянии. Если распла(141)

вленная поргда не удаляется из скважины, то разница в объемах первоначальной породы и расплавленной породы является единственной причиной постепенного образования скважины. Когда порода под действием источника тепла, расположенного у забоя скважины, достигает известного пластического состояния, то этого обычно достаточно для достижения желаемой цели.

Источник тепла у дна буровой скважины может быть различны. Можно, например, пользоваться вольтовой дугой, образующейся между электродом, подвешенным у забоя скважины, и забоем, причем порода, образующая забой скважины, плавится и размягчается. Под действием как высокого давления, господствующего в скважине, так и сжатия массы при плавлении, размягченная масса прижимается к окружающей породе. Скорость образования скважины зависит, таким образом, от скорЛти. с которой теплота передается в породе. Эта последняя скорость в свою очередь обусловливается омическим сопротивлением, оказываемым расплавленной или не совсем расплавленной породой, раеположенной близко от забоя скважины.

Когда это омическое сопротивление какойлибо определенной породы является слишком высоким, что требует применения чрезмерно

высоких напряжений, можно образовать дугу у забоя скважины при помощи двух электродов. Пламя этой дуги можно действием электромагнитного ноля направлять к забою скважины.

Материалом для образования стенок скважины служат расплавленные при углубленин скважины породы.

Давление внутри скважины должно быть всегда выше гидростатического давления, получающегося в породе, слагающей стенки буровой скважины. Это давление можно регулировать, вводя сверху сжатый газ или выпуская таковой.

Если такие (-азы или пары сами образувогся в екважине, то их AJOMCHO выпускать ари помощи соответственных клапанов. Работу по бурению скважины всегда можно вести при давлении, превышающем максимальное давление, которое может при последующем использовании скважины в ней суще(;;повать.

Практически оказывается, что большинство пород, через которые приходится проводить скважины, являются достаточно пористыми, так что образование скважин происходит бея всяких затруднений способом, описанным выше. Если н{е при углубления встречается порода не пористая или недостаточно порпстая, то приходится д,JЯ ускорения работы удалять вверх расплавленные массы полиос.тью лг:бо частично. Существенно при ,этом то, что при углублении в не пористой иоооде нет необ. ходилшсти применять большое давление, так , с одной стороны, невозможно вдавить расплавленные ма .сы в плотную (Юроду, а. с другой стороны, стенки скважии сами i;0 себе достаточно прочны.

Способ, которым удаляется ра.чичавлеаная порода, определяется ее природой. Часть породы испаряется и улетучивается в пара через устье скважины, либо осодает в виде логкой пыли на стенках сквалснны. Испарению можйо содействовать, вводя сверху струю гана или воздуха, вследствие чего большее количество пыли испаряется и уносится. Подобного рода газовый поток, направленный ко дну скважины, моясно сделать настолько сильным, чтобы наряду с исггареяием имело место также и меха)1ическое распылиианио. Этому пдслед.. нему процессу можно в некоторых случаях содействовать внезапным охлаждением i acплавлен ной массы, отчего она размельчается; для этой цели можно вместе с газом вводить также известное количество воды.

Расплавленную породу можно удалять также и чисто механически, например, вводя в скважинУ железную трубу, из которой выкачан воздух.

Такая труба делается конической, причем в ее нижнюю конусовидную часть помещается железный шар, слулсащии клапаном при подъеме наполненной трубы. В нижней чфти этой трубы находится всасывающая труба, нижний конец которой закрыт пробкой из легкоплпвкого металла. Когда нижний конец этой всасывающей трубы вставляется в расплавленную массу на дне буровой скважины, то пробка плавится, а жидкая масса всасывается в трубу, находящуюся под вакуумом.

Описанное устройство или ему аналогичное может быть применяемо в случае, когда порода, через которую проходит буровая скважина, является не пористой.

Применение этого устройства для бурения скважин является особенно подходящим Для нефтяной промышленности. Геологическое строение месторождения в месте работы должно бь1ть заранее известным. Во время бурения можно также установить наличие слоев нефти или воды, для чего постепенно уменьпхают давление в скважвне. Нефть или вода вдавливает расплавленные елок внутрь в скважину, а пары и газы, выходящие теперь через устье скважины, могут быть наверху контролируемы. После онробывания полученного материала, оПять повышают давление, так что проннкшагг в скважину жидкость опять вытесняется, после- чего молсно продолжать процесс плавления. Этим способом можно пройти через несколько последовательных пластов нефти. Когда скважина совершенно закончена,, можно однпм из существующих способов пр (Вести несколько боковых скважин, например, пользуясь также и взрывчатыми веществами, такчто все встреченные нефтяные пласты могут быть эксплоатируемы одновременно или в отдельности.

Однако, примененне предлагаемого способа отнюдь ле ограничивается нефтяной промышлегдностью; им можно пользоваться и для добычи минеральных солей, каменного угля,

БОДЫ и т. п.

Диаметр получаемых подобным образом.буровых скзажин определяется электродом,,л1 та.кже степенью пористости породы н количеством расплавленной массы, механически удаляемой вверх. Опускание электрода может быть регулируемо или изменяемо сверху. Увелнчегше расстояния между электродом и дном сквил-сины равносильно, при неизменном напряжении, уме1П шению силы тока. Кроме того, электрод молсет быть снабжаем подходящими обр-учами, диаметр которых соответствует минимально допустимому диаметру скважины. Если .электрод застреваеТг то это слулсит признаком того, что бурокая скважина в даином ecтe является слишком узкой, так что электрод надо приподнять от забоя на необходимое расстояние, чтобы яостпгнуть желательного диаметра скважины. Что эле строд зядел стенку сквалсины, можно узнать не только потому, что он застревает (это кмеет место и в том случае, когда электрод опущен слишком низко и касается дна скважины), но также н потому, что одновременно сила тока уменьшается, так как длина дуги постепенно растет.

При работе с вольтовой-дугой случается, что таковая прерывается. К этом случае, равно как и в том, когда работа возобновляется после перерыва, а порода оказывается холодной, можно легко восстановить дугу тем, что в скважину оп чисают капли ртути. Так как стенки скважины состоят из расплавленной и остывшей породы, то нет необходимости в обсадных трубах.

Переменный ток по желанию може быть заменен постоянным. Применение переменного