Способ отбора и классификации шлама во время бурения скважин и установка для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК E21B21/06 B03B9/00 E21B25/00 

Изобретение относится к технике бурения скважин и предназначено для отбора и классификации проб шлама, а также очистки бурового раствора во время бурения скважины; оно может быть использовано при различных видах бурения, при которых необходимы отбор шлама и его классификация для составления геологических разрезов скважин, выявление в разрезе продуктивных пластов (например/ нефтегазоносных) , контроль режима бурения и т, п. Известен способ отбора и классификации шлама во время бурения скважины, предусматривающий седиментацию классификацию шлама на классы по гид равлической крупности буровым раствором и выгрузку полученных классов проб шлама (1. Этому способу присущи следующие недостатки: -неустойчивость режимов седиментации шлама из бурового раствора и классификации шлама на классы по гидравлической крупности; -засоренность каждого из получен ных классов частицами шлама из други классов; -необходимость дополнительной очистки материала классов от глинистых корок и бурового раствора; -прерывность в отборе и классификации шлама во время выгрузки проб и частой чистки шламоотборника. Известен также способ обогащения россыпей, который может быть использован для отбора и классификации проб шлама и является наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату. Данный способ осуществляют путем разделения потока на несколько потоков, седиментации твердых частиц, классификации шлама на два класса по гидравлической крупности - класс пустой породы и класс концентрата, и последуквдих операций (смыв классов и классификация концентрата -грохочением) 2. Однако такой способ позволяет получить только два класса по гидравлической крупности, каждый из которых засорен частицами другого класса, кроме того, Ьн не обеспечивает непрерывности отбора и классификации проб шлама во время бурения скважины и создает потери бурового раствора, а вследствие этого загрязнение

раствором площади буровой и окружающей природной среды. При этом наблюдается Нерациональный расход утяжелителя и химреагентов и снижение техники безопасности ка буровой.

Целью изобретения является повышение эффективности и качества отбора- расклассифицированных по гидравлической крупности проб шлама во время бурения скважин без потерь бурового раствора.

Это достигается техническим решением, представляющим собой новый способ отбора и классификации ихпама во время бурения скважин, включающий разделение поступакедего бурового раствора на несколько потоков, седиментацию, классификацию по гидравлической крупности, выгрузку полученных классов проб шлама и смыв частиц шлама.

Пpeдлaгae ый способ отличается от известного тем, что каядоый из разделенных потоков расширяют в вертикальной и горизонтальной плоскостях и уменьшают по высоте, а классификацию и выгрузку классов предшествующей пробы шлама осуществляют одновременно с седимента.цией и смывом частиц последующей пробы.

Установка для отбора и классификации шлама во время бурения скважин содержит несущую конструкцию, пульпоприемник с трубопроводом, шламоотделительные желоба, имеющие попе- речные перегородки, механизм поворот шламоотделительных желобов,, узел классификации и сбора проб шлама по классам с системой постоянного напора воды и душевую систему.

Установка, позволяющая осуществит предлагаемый способ, отличается тем что она снабжена соединенным- со шламоотделительными желобами раструбом, в котором установлены нак лонные пластины с радиально расходящимися перегородками,

На фиг, 1 дана принципиальная схема установки для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 показан раструб, соединенный со шлаи оотдлительными желобами, вид сбоку на фиг, 3 - то же, поперечный разрез; на фиг, 4 - шламоотделительный желоб и наклонная пластина с радиальны перегородками, вид сверху; на фиг. 5раструб, вид спереди.

Установка содержит несущую металлическую конструкцию 1, пульпоприемн 2 с трубопроводом, соединенным герметично и вращательно с раструбом 3, внутри которого установлены накло ные пластины 4- с радиально расходящимися перегородками 5. Раструб 3, шламоотделительные желоба б и сборный желоб 7 соединены в жесткий блок уста новленный так, что может вращаться в осевых опорах на несущей конструкции, и соединенный с ней повопуск

сигналы

ротным механизмом

и стоп которого вынесены на пуль управления буровой. По шламоотделительными желобами размещен шламоприемный бункер 9, соединенный через трубопроводы с системой постоянного напйра эоды, например с водонапорным баком 10, и узлом классификации и сбора проб шлама по классам. Последний включает кран 11, гидравлический классификатор 12, контейнеры 13 для сбора проб шлама по классам, устройство 14 для сброса маркирован- ных шайб в контейнеры 13 и механический привод 15 (или привод другого типа), соединяющий поворотный механизм 8 с краном 11, крышками 16 выгрузных- окон гидравлического классификатора 12 и устройством 14 и обеспечивакмий при повороте желобов на 90 для смыва шлама с них синхронное закрытие крана 11 и открытие крышек 16, а при возвращении желобов в первоначальное положение синхронное закрытие крышек 16, открытие крана 11 и сброс маркированной шайбы из устройства 14 в контейнер 13. Кран 17 душевой систе.1Ы, вклчающей гибкие шланги и трубы 18, установленные под каждьм шламоотделительным желобом 6 и имеющие радиальные отверстия, соединен механическим приводом 19 (например, шарнирползункового типа) с муфтой, установленной шлицами на осевой цапфе 20

Установка может работать параллелно с системой очистки бурового раствора от шлс1ма, последовательно с ней по схеме устье скважины -установкасистема очистки бурового раствора от шлама, а также )кет использоваться вместо этой системы. Отбор и классифкация во время бурения скважины осуществляется следукхдим образом.

Буровой раствор, вытекающий из устья скважины, направляется, например, в пульпопрнШ ник 2, а затем по трубопроводу - в раструб 3, в котором с помощью наклонных пластин 4 и радиально расходящихся перегородок 5 его разделяют на несколько самостоятельных потоков (например, пять и более). Каждый поток, расширяют в вертикальной и горизонтальной плоскостях и уменьшают по высоте и скорости перемещения, а на выходе раструба ширина каждого потока ограничивается шириной шламоотделительного желоба 6. При движении потока по каждому шламоотделительнс 1у желобу высоту потока сначала увеличивают, а затем уменьшают посредством поперечHfcjx перегородок 21 с козырьками, высота которых в средней перегородке увелтхивается, а затем к последней уменьшается. Этим обеспечивают лучшие условия осаждения частиц. Частицы и обломки пород, оседающие из верхних слоев потока, улавливаются ловушками, расположенными в шахматном порядке и образованными перегородками 21 и козырьками, уста новленньгми на них. Очищенный буровой раствор сливается со . оотделительных желобов 6 в сборный желоб 7 и направляется и v:e. буровой 22с Заслонку 23 закрывают):; Включают поворотны механизм 8 при помсэди которого пов рачивают йшамсотделительные желоба б вокруг оси на 90° . Одновременно с ним в сиккрснное движение приводится привод 15, посредством которого закрывают кран 11, открывают крышки 16, и механический привод 19, при помоми которого открывают кран 17. Вода из водопровода буровой поступает в трубы 18 душеной си темы и через отверстия в них радиал HfcJMH струями, направленныг.ш на всю площадь каждого желоба бив раструб 3, с гызает частицы шлама пробы С ИБ шлака осуществляют 3 бунке.с 3 ie4eK;t-ci i-2 мкн: В зто время буро раствор из пульпоприемника 2 по его трубопр-.-.году направляют в обводной трубопровсд или обводной 24 буровой, а часть шлама следующей пр бы Б улавливается к накапливается п ред заслонкой 23 в концевой части трубопрсвода После смыза частиц пробы А илзл.оотделительные. желоба б обратныг-- поЕоторс.м вокруг оси на 90° посреяством поворотного механиз ма 8 возвращают в первоначальное по ложение Посредством привода 15,, де ствующего синхронно с механизмом 8, происходит закрытие выгрузных окон разделител.ьньЕл секций гидравлического, классификатора 12 крышками 16 открытие кранс 11 ь сброс маркированных шайб из устройств 14 в контейнеры 13, а посредством механического привода 19, действующего синхронно с ,; перекрывают кран 3.7 и отключают доступ воды в душевую систему КЗ водопровода буровой. Затем открывают заслонку. 23 и буровой раствор с 4acTMuaj cr выбуренной породы направляют в раструб 3 и на шламоотделительные желоба 6, где отделение шлама следукггей пробы Б в течение 10-15 мин осуществля как указано выше, При открытии крана 11 ошам пробы А из шламоприемного бункера 9 по тр бопроводу поступает в гидравлически классификатор 12, в котором воздействием потока |Воды, поступающей из воионапорного бака 10 под постоянHbSki напором, с уменьшающейся скорос последовательно в каждой разделительной секции, частицы шлама детал но классифицируют на классы по гидр лической крупности. При зтом классифИ1 ацию шлама пробы А осуществляют во время отделения частиц шлама следующей пробы Б из циркулирующего бурового раствора в раструбе 3 И по шламоотделительным желобам 6. При повороте ищамоотделительных желобов вокруг оси на - 90 для смыва шлама следукяцей пробы Б под воздействием привода 15 закрывается кран 11, открываются крышки через выгрузные окна из каждой разделительной секции гидравлического классификатора 12 вместе с водой выгружается материал полученных классов пробы А раздельно в каждый контейнер 13, в котором частицы оседают на маркированную шайбу, а вода, процеживаясь через сетчатый корпус-, удаляется. Выгрузку и сбор полученHfcjx классов шлама пробы А осуществляю: во время смыза со шламоотделительных желобов б частиц шлама следую1чей пробы Б в шламоприемный бункер 9, Далее процессы отбора и смыва шлама пробы Б. классификации шлама и выгрузки классов пробы Б, отбора и смыва шлама пробы Г, классификации ишама и выгрузки классов пробы В и так далее ос тцествляют таким же образом.-. Контейнеры 13, заполненные классаг.ш проб шлама, снимают, заменяя их сменными из комплекта. Па- длагаемьгй способ отбора и классификации шлама во время бурения. скважичьт и у становка для его осущестЕлек;я позволяют повысить эффективкость к качество отбора проб шлаыа,- осуществить непрерывный отбор проб шлама в процессе бурения скзажиньг,- осуществить детальную классификацию проб шлама на буровой одновременно с отбором проб шлама в едином прсцессе с очисткой бурового.раствора от частиц разбуренных пород, осуществить полный отбор и классификацию всего ш.пама, выносимого из скважины, без потерь бурового раствора, а также автоматизировать все выше перечисленные операции способа путем использования предложенной установки; За счет высокой информативности отобpaHHbii и расклассифицированных проб сокращают или ликвидируют отбор керна, в результате чего увеличивается скорость проходки скважины, экономится расход бурильных труб и долот, уменьшается расход бурового раствора, экономится электроэнергия, дорогостоящий сыпучий материал-утяжелитель и т. д. Кроме того, отобранный и детально расклассифицированный шлам позволяет получить более достоверную и детальную информацию по литологии, геохимии, стратиграфии, битуминозности, нефтегазоносности и по содержанию других полезных ископаемых во .вскрытом разрезе,а по результатам его исследования более уверенно направлять и осуществлять поисковоразведочные работы на исследуемой территории. Он обеспечивает детальную информацию для составления более детальных .геологических разрезов с высокой достоверностью, по которьм можно уточнять интерпретацию и корреляцию кривых промысловогеофизического каротажа скважин. Формула изобретения 1. Способ отбора и классификации проб шлама во время бурения скважин включающий разделение поступающего бурового раствора на несколько потоков, седиментацию, классификацию по гидравлической крупности, выгрузку полученных классов проб шлама и смыв частиц.-шлама,, отличающийс я тем, что, с целью повышения эффективности и качества отбора рас классифицированных по гидравлической крупности проб шлама во время бурени скважин без потерь бурового раствора каждый из разделенных потоков расширяют в ве)ртикальной и горизонтальной плоскостях и уменьшают по высоте, а классификацию и выгрузку классов предшествующей пробы шлама осуществляют одновременно с седиментацией и смывом частиц последующей пробы шлама. 2. Установка для осуществления способа по п. 1, включающая несущую конструкцию, пульпоприемник с трубопроводом, шлг1моотделительные желоба, имеющие поперечные перегородки, механизм поворота шлг1моотделительных желобов, узел классификации и сбора проб шлс1ма по классгил с системой постоянного напора воды идушевую систему, отличающаяс я тем, что она снабженаг соединенным со шламоотделительньми желобами раструбом, в котором установлены наклонные пластины с радиально расходящимися перегородками. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Временное методическое пособие по отбору шлама с помощью шламоотборника НЮ-1м и использованию информации, полученной по шламу. Министерство геологии СССР, Министерство нефтедобывающей промышленности СССР. ВНИИгеофизика, М., 1969, с. 5-9, 24-35. 2.Авторское свидетельство СССР 209339, кл. В 03 В 5/70, 1964 (прототип) .

-J.

fc g| .