Способ удаления шлама при бурении скважин и устройство для его осуществления Советский патент 1978 года по МПК E21B37/00 E21C21/00 

1

Изобретение относится к способу удаления шлама при бурении скважин восходящим потоком текучей среды и к устройству для его осуществления и может быть использовано при бурении скважин огнеструйными горелками.

Известен способ удаления бурового шлама из скважины при термическом бурении отходящими газами, когда вынос шлама осуществляется за счет скоростного напора газового потока iT . При этом способе крупные

куски породы переизмельчаются струям газа до пригодных для транспортирования размеров. Однако такое переизмельчение увеличивает энергоемкость разрушения и вызывает снижение: производительности бурения при одновременном повышении стоимости процесса.

Более близким техническим решением к настоящему изобретению является cnocvjo удаления шлама при бурении скважин, согласно которому образующийся шлам транспортируют по скважин восходящим потоком текучей среды и улавливают его по ходу транспортирования с помощью открытых емкостей, устанавливаемых по глубине скважины,

которые периодически извлекают из не для разгрузки.

Устройство для реализации способа содержит буровой инструмент с каналом для подачи текучей среды на очиску забоя скважины от шлама и шламоулавливающие емкости, расположенные в скважине выше инструмента 2 .

При известном способе шлам удаляеся частично восходящим потоком текуч среды, частино с помощью емкостей. Но при таком способе очистки скважины крупные частг..-ы шлама не могут подниматься на значительную высоту и совершают колебательные движения в призабойной зоне скважины. В результате, крупные частицы шлама подвергаются переизмельчению до транспортных размеров и только после этого могут быть удалены из призабойной зоны скважины. Это приводит к заметному снижению производительности бурения.

Цель изобретения - разработать способ удаления шлама при бурении скважин, который обеспечивал бы боле эффективную очистку забоя скважины от образующегося шлама.

Это достигается тем, что скорость восходящего потока текучей среды

сначала увеличивают в призабойной зоне скважины, а затем ступенчато снижают до сепарации шлгила по гранулометрическому составу в каждой емкости в направлении снизу вверх по скважине

Устройство для осуществления, способа в соответствии с изобретением имеет диаметр каждой вышерасположенной емкости меньше диаметра нижерасположенной емкости, а расстояние между двумя смежными емкостями больше высоты нижерасположенной емкорти.

эффект лучшей очистки скважины от образующегося шлама создается за счет того, что шламоулавливающая емкость, располагающаяся в непосредственной близи от забоя скважины, уменьшает площадь ее проходного сечения, благодаря чему повьпиается скорость восходящего потока текучей среды. Выше емкости сечение скважины увеличивается, скорость потока текуч среды уменьшается и крупные частицы шлама выпадают в емкость из потока текучей среды. Более мелкие частицы транспортируются восходящим потоком далее по скважине,выпадая по мере уменьшения его скорости в вышерасполженные емкости.

Сущность предлагаемого способа поясняется на примере выполнения .устройства, показанного на чеотеже.

Устройство для улавливания шлама содержит несколько цилиндрических емкостей 1 различного диаметра, которые монтируются на каркасе 2, располагаемом коаксиально буровому инструменту 3, в качестве которого используется ,например, огнеструйная горелка. При этом, горелка 3 и карка 2 с емкостями 1 подвешиваются независимо друг от друга в скважине 4. Емкости 1 располагаются одна над другой, но так, что диаметр каждой вьлиерасположенной емзсости уменьшается по отношению к нижерасположенной, а расстояние между смежными емкостями больше высоты нижерасположенной емкости..

Разрушение забоя скважины 4 происходит Под действием высокотемпературных факелов 5 газа, генерируемых огнеструйной горелкой 3.

Горная масса 6 (шлам) , заполняющая скважину 4, подхватывается поток отходящих газов (на чертеже показано стрелками) и увлекается вверх по сквжине, В зависимости от крупности и прусности разные куски породы будут подняты газовым потоком на различные уровни. Наибольшую скорость газовый поток- имеет на участке скважины 4 в месте расположения емкости 1 максиманого диаметра. Поэтому скорость потока б здесь возрастает и на этом участке транспортируются самые крупные куски породы. Нижняя емкость 1 выполняется меньшей по высоте и служит для сбора наиболее крупных кусков горной массы. Между соседними вышерасположенными емкостями будет резко снижаться величина и направление скорости несущего горную массу 6 газового потока из-за того, что высота этих емкостей 1 меньше расстояния между ними.

При прохождении газовым потоком

следующей вышерасположенной емкости скорость его несколько возрастает по сравнению .со скоростью, которую он имеет на участке между емкостями.

Однако в общем скорость газового потока на участках вышерасположенных емкостей будет меньше соответствующих скоростей для нижерасположенных емкостей, так как диаметр их ступвичато уменьшается, а площадь поперечного сечения для прохода газа увеличивается. Таким образом достигается сепарация горной массы по гранулометрическому составу, снижаются потери скоростного напора отходящего газового потока из-за своевременной разгрузки его от взвешенных частиц горной массы и улучшается процесс выно.са оставшихся мелких фракций.

После заполнения емкостей 1 отсепарированными кусками горной массы каркас 2 с емкостями 1 поднимается на дневную поверхность и разгружается. При этом процесс бурения

не прекращается. Операции поднятия и спуска емкостей не снижают производительности бурения.

Формула изобретения

1.-Способ удаления шлама при бурении скважин, согласно которому образующийся шлам транспортируют по скважине восходящим потоком текучей среды и улавливают его по ходу транспортирования с помощью открытых емкостей, устанавливаемых по глубине скважи ны, которые периодически извлекают из нее для разгрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки , скорость восходящего потока текучей среды сначала увеличивают в призабойной зоне скважины, а затем ступенчато снижают для сепарации шлама по гранулометрическому составу в каждой емкости в направлении снизу вверх по скважине.

2. Устройство для осуществления способа по П.1, содержащее буровой

инструмент с каналом для подачи текучей среды на очистку забоя скважины от шлама и шламоулавлив.ающие емкости, расположенные в скважине выше инструмента, отличающееся тем,

что диаметр каждой вышерасположенной емкости меньше диаметра нижепдоположенной, а расстояние мезаду. двумя смежными емкостями оольше высоты нижерасположенной емкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Ятупов Л. В. Тепловое разрушение горных пород и огневое бурение. М. Недра, 1972, с. 135.

2.Авторское свидетельство

5 №22642, кл. Е 21 В 37/00, 1930.