Способ бурения скважин Советский патент 1978 года по МПК E21B21/16 E21B7/18 

1

Изобретение относится к бурению с использованием в качестве циркуляционного агента сжатого воздуха или газа и может быть использовано при бурении сухих интервалов нефтяных и газовых скважин.

Известен способ бурения с использованием газообразного агента для очистки скважин, который подается в бурильные трубы и затем на забой скважины i.

Известен также способ бурения скважин с очисткой их от выбуренной породы путем подачи от компрессорных установок в бурильные трубы газообразного промывочного агента с постоянным весовым расходом и подачи его на забой 2.

Расход воздуха или газа при бурении с продувкой - наибольший по сравнению с другими способами бурения с использованием газообразных агентов и должен обеспечить достаточную скорость восходящего потока воздуха или газа, транспортирующего выбуренную породу (шлам) с забоя скважины на поверхность. Однако с увеличением глубины бурения (с ростом аэростатического давления столба.воздуха или газа на забое скважины), а также в связи с кавернообразованием в стволе скважины, скорость восходящего потока снижается.

При недостаточной подъемной силе восходящего потока, которая пропорциональна квадрату скорости его движения, часть выбуренной породы (преимущественно крупные частицы щлама) взвешивается потоком газообразного агента в зонах пониженных скоростей в затрубном пространстве скважины. При прекращении циркуляции щлам выпадает в осадок на забое скважины, осложняя процесс наращивания бурильного инструмента. В ряде случаев величина выпавшего осадка делает невоз.можным дальнейшее углубление скважины. Вследствие этих причин параметры компрессорных установок и газопровода по расходу газообразного агента выбираются из условия обеспечения непрерывного выноса шлама при наибольшей глубине интервала бурения с учетом возможного кавернообразования. Рабочее давление источника газоснабжения принимается из условия пиковых нагрузок, возникающих в процессе опорожнения скважины перед началом работ с продувкой, при бурении в условиях сальникообразования, при переходе на бурение с промывкой аэрированной жидкостью. Поэтому практически рабочее давление компрессорных установок или в газопроводе всегда во много раз больше, чем давление, возникающее при бурении с продувкой воздухом или газом. Так, например серийно выпускаемые передвижные компрессорные установки, применяемые при буреник нефтяных и газовых скважин (УКП-80, КПУ-16/100 и КПУ-16/250), имеют максимальное рабочее давление 80- 250 кгс/см, магистральные газопроводы имеют давление 60-70 кгс/см, в то время как при бурений с продувкой на глубине 3000 м давление составляет 10-15 кгс/см. Поэтому установочная мощность компрессоров или параметры газопровода при бурении с продувкой намного выше, чем средние за период их работы. Это существенно повышает часовую стоимость работы буровой установки при переходе от бурения с промывкой к бурению с продувкой, что снижает в конечном счете экономический эффект. Целью изобретения является повышение эффективности бурения путем снижения расхода газообразного промывочного агента и установоЧ)(ых мощностей компрессорных установок. Цель достигается тем, что газообразный агент подают на забой с переменным весовым расходом и одновременно аккумулируют газообразный агент в бурильных трубах, который периодически выпускают на забой. Режим циркуляции газообразного агента при очистке ствола скважины переме1 ным весовым расходом организуется следуюп им образом. Одна, большая часть расхода , подаваемого в бурильный инструмент, поступает через долото на забой и далее в затрубное пространство скважины, обеспечивая транспорт мелких фракций шлама и взвешивание крупных частиц. Другая, меньшая часть, аккумулируется во внутреннем пространстве бурильного инструмента. При этом давление в бурильном инструменте повышается до величины, обусловленной рабочим давлением компрессорных установок или давлением в газопроводе. Накопленный в бурильном инструменте газообразный агент, энергия которого определяется внутренним объемом бурильных труб и давлением сжатия, используется для циклической очистки ствола скважины за счет организаций кратковременного,, высокоскоростного восходящего потока, способного транспортировать на поверхность накопившуюся массу крупных частиц шлама В качестве органа управления При 1,иклической очистке скважины используется клапан, устанавливаемый над долотом. Одним из элемеятов клапана является штуцер - для разделения расхода газообразного агента. Возможный вариант осуществления способа представлен на чертеже. В процессе бурения сжатый воздух от компрессора 1 через нагнетательный маннфольд 2, стояк 3, буровой шланг 4, вертлюг 5 и ведущую трубу 6 подается в бурильную колонну 7, в нижней части которой непосредственно над долотом 8 устанавливаются . цер 9 и клапан 10. Штуцер предназначен для ограничения расхода воздуха, подаваемого через долЬто в затрубное пространство скважины с целью организации транспорта мелких фракций шлама и взвешивания крупных, Расход воздуха, равный разности между производительностью компрессора и расходом воздуха через штуцер, аккумулируется во внутренней полости колонныбурильных труб. Процесс аккумуляции сопровождается повышением давления в бурильной колонне. При достижении определенной величины давления срабатывает клапан 10, сообщая внутреннюю полость бурильной колонны с затрубным пространством через долото. Резкое увеличение весового расхода воздуха через долото создает кратковременное повышение скорости восходящего потока в затрубном пространстве, обеспечивающее очистку ствола скважины от крупных фракций шлама. По завершении разрядки аккумулятора сжатого воздуха к-чапан закрывается, и начинается следующий цикл. Величина давления срабатывания клапана и диаметр штуцера определяются из условия обеспечения транспорта крупных частиц-шлама при конкретной глубине и конструкции скважины. Предлагаемый способ бурения увеличиваег эффективность использования установочных мощностей компрессоров. Он допускает применение компрессоров с меньшей мощностью или уменьшение их количества при бурении скважин большого диаметра. Формула изобретения Способ бурения сгсважин с .очисткой их от выбуренной породы путем подачи от компрессорных установок в бурильные трубы газообразиого промывочного агента с постоянным весовым расходом и подачи его на забой, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности бурения путем снижения расхода газообразного промывочного агента и установочных мощностей компрессорных установок, газообразный агент подают на забой с переменны.м весовым расходом и одновременно аккумулируют газо образный агент, которой периодически выпускают на забой, в бурильных трубах. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР № 155777, кл. Е 21 В 7/18, 1962. 2.Мищевич В. И. и Сидоров П. А. СпраЕ очник инженера по бурению, М., «Недра, 1973, т. 2, с. 210.

/

t4:

Г -; ,. . .