Устройство для поддержания уровня бурового раствора в скважине Советский патент 1979 года по МПК E21B21/00 

1

Изобретение относится к устройствам для поддержания уровня бурового раствора в скважине и может использоваться на буровых нефтяной, газовой промышленности и в геологии.

Наиболее частой причиной тяжелых аварий при бурешш нефтяных и газовых скважин, таких как Открытые газовые фонтаны, является падение уровня бурового раствора в скважине при подъеме из нее бурового инструмента. Поэтому проблема поддержания зада1шого уровня бурового раствора является актуальной тем более, что известные технические решения не обеспечивают практическое ее разрешение.

Известно устройство долива скважины промывочной жидкостью, имеющее соединенную с устьем скважины подводящими трубопроводами герметичную емкость, которая обеспечивает подачу жидкости в скважину под действием атмосферного давления в момент понижения раствора в скважине 1 .

Недостатком этого устройства является то, что на буровой необходимо иметь громоздкие доливочные емкости, транспортировка и установка которых на достаточной высоте (для создания необходимого напора при самотеке) усложняет работу на буровой.

Известно также устройство для поддержания уровня бурового раствора в скважине, имеющее дозировочную емкость с впускным клапаном, установленную в приемной емкости ниже уровн бурового раствора и соединенную воздухопроводом через регулятор давления с пневмосетью буровой установки, а трубопроводом через стояк - с устьем скважины 2.

Известно применение такого устройства, когда дозировочная емкость помещена в приемную емкость циркуляционной системы, которая находится ниже устья скважины, и растьор выдавливается сжатым воздухом от пневмосети буровой.

Однако такое устройство при самотеке не достаточно эффективно (так как перепад высоты незначительный), а при выдавливании раствора сжатым воздухом давление в пневмосети падает до величины, могущей привести к авариям с щинно-пневматическими муфтами. Так, например, если объем дозировочной емкости 0,3 м, а давление в пневмосети 9 кгс/см, то 36 за один цикл работы потребуется около 3 м воздуха, что соответствует производительности компрессора за 30-40 с. А так как вытеснение раствора может произойти за 10-15 с, то объема рессивера пневмосети не хватит для удержания давления на допускаемом значении. Цель изобретения - уменьшение влияния работы устройства на сброс давления в пневмосети буровой установки и уменьшение потерь воздуха из пневмосети во время работы устройства Это достигается тем, что устройство снабжено пневмобаллоном с трехходовым краном, установ ленным в воздухопровод между регулятором давления и дозировочной емкостью, а стояк выполнен телескопическим. На фиг. 1 схематически изображено предлагае мое устройство для поддержания уровня бурово го paciBOpa в скваж1шё; на фиг. 2 - попёре ное сечение трех содового крана в исходном положении; на фиг. 3 - его продольное сечение в том же положешш; на фиг. 4 - поперечное сечение крана в положении долива. Устройство имеет дозировочную емкость 1 с впускным клапаном 2 и трубопроводом 3, соединяющим дозировочную емкость с устьем сква жины через телескопический стояк 4 высотой 2-3 м, что облегчает установку его на буровых так, чтобы буровой раствор мог стекать по труб проводу 3 в скважину самотеком. Дозировочная емкость 1 помещается внутри приемной емкости 5, входящей в циркуляилонную систему буровой и заполненной буровым раствором, уровень которого обычно находится выще мерной мкости 1. Устройство снабжено пневмобаллоном 6 с трехходовым краном 7, установленным в воздухопровод 8 и соединяющим непосредственнй до- зировочную емкость I через регулятор 9 давления воздуха с пневмосетью буровой. В воздухопроводе 8 установлены манометры 10, 11 и 12, 11рёдназначеннь1е для контроля давления соответственно в пневмосети, в пневмобаллоне 6 и в мерной емкости 1. Пробка ГЗ трехходового крана 7 имеет боковую прорезь 14 для поочередного подключения пневмобаллона б или к пневмосети (см. фиг.2) или к дозировочной емкости 1 (см. фиг. 4). Прорезь 15 по образующей пробки 13 служит для соединения дозировочной емкости 1 с атмосферой в исходном положении (см. фиг.2 и 3) . Устройство работает следующим образом. Когда уровень бурового раствора в скважине йыще заданного, пробка 13 находится в исходном положении (см. фиг. 2 и 3): воздух из йневмосети через регулятор 9 заполняет пневмобаллон 6 до давления порядка 9 кгс/см. Дозировочная емкость 1 соединена с атмосферой через прорезь 15 и заполняется через клапан 2 буровым раствором из приемной емкости 5. Когда уровень бурового раствора в скважине упадет, пробку 13 поворачивают в положение долива (см. фиг. 4): сжатый воздух из пневмобаллона 6 поступает в дозировочную емкость I и выдавливает из нее указанный раствор через телескопический стояк 4 и трубопровод 3 в устье скважины; прорезь 15 по образующей пробки 13 перекрывается. После долива бурового раствора в скважину пробку 13 поворашвают в исходное положение (см. фиг. 2). Эффективностьнастоящего устройства подтверждается следуюидам расчетом: Объем дозировочной емкости 1 и стояка 40,3 м Давление начальное10 ати Давление конечное2 ати Объем пневмобаллона ,,06 м 10.. Время заполнения пневмобаллона 6 при производительности компрессора 6 м/мин равно 9 0,06 60 5,6 с 6 Так как время наполнения и опорожнения дозирововдой емкости 1 может быть допущено до 3-10 мин (подъем 2-5 свечей), то время заполнения пневмобаллона 6 может быть 60100 с. При этом отбор воздуха из пневмосети будет в пределах 0,3-0,54 , что не повлияет На давление в пневмосети даже при больщих скоростях спуско-подъемных операций и интенсивной работе щинНо-пневматических муфт. Таким образом, в предлагаемом устройстве расход воздуха сокращается в 4-5 раз. Это практически исключает влияние работы устройства на сброс давления в пневмосети буровой, что в свою очередь повыщает надежность работы шинно-пневматических муфт и тем самьхм исключает возможность возникновения аварийных ситуаций. Формула изобретения 1. Устройство для поддержания уровня бурового раствора в скважине, имеющее дозировочную емкость с впускным клапаном, установленную неприемной емкости ниже уровня бурового раствора и соединенную воздухопроводом через регулятор давления с пневмосетью буровой установки, а трубопроводом через стояк - с устьем скважины, отличающееся тем, что, с целью уменьщения влияния работы устройства на сброс давления в пневмосети буровой установки и уменьшения потерь воздуха из пневмосети во время работы устройства, оно снабжено пневмобаллоном с трехходовым краном, установleftHbiM в воздухопровод между регулятором давления и дозировочной емкостью.

2. Устройство по п. 1, отличаюи1ееся тем, что стояк выполнен телескопическим.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе пнеЬМО сети

1.Авторское свидетельство СССР № 157305, кл. Е 21 В 21/00, 1962.

2.Авторское свидетельство СССР № 309114, кл. Е 21 В 21/00, 1966 (прототип). jT

t ..: ,- / ,.

Л пне&но5ал/ ону 6

ffm пнеЬносети

/

/f мерной sHfOcrtu 1

15

8

Pu2.5

К пнеЬпоЬаллонуВ

От пне носети

iS 4/г.

Л нерпой еикостц f