Способ очистки скважины от жидкотекучей массы и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК E21B37/00 E21C21/00 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СКВАЖИНЫ ОТ ЖИДКСТЕКУЧЕЙ МАССЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО Изобретение относится к способу очис ки скважины от жицкотекучей массы при термическом, бурении в мерзлых влагосо держащих грунтах и устройству для его осуществления. Известен способ удаления шлама при термическом бурении скважины, при котором продукты Jaзpyшёния удаляются восходящим потоком текучей среды (отработанным газом). По ходу транспортировпния скорость восходящего потока текучей среды ступенчато снижается, в результате чего происходит сепара-ция траспортируемых продуктов разрушения по гранулометрическому составу, кот рые улавливаются открытыми сверху емкостями, размещенными на буровой штанге ij. Наполненные емкости поднимаются на поверхность при подъеме штанг, разгружаются и вновь опускаются в сква- жину за очередной порцией продуктов разрушения. Недостаток известного способа заключается в его цикличности, в связи с чем ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ эффективносгь очистки скважины заметно снижается. Кроме того, этот способ предназначен для удаления главным образом сухих продуктов разрушения. При повышении влажности и образования в скважине жидкой массы из воды, твердых частиц и рыхлого грунта мощности газового потока, создаваемого огнеструйной горелкой, не хватает для полного ее удаления из скважины. Более близким техническим решением к описываемому изобретению является способ очистки скважины от жидкотекучей массы 6 помощью погружаемой в нее эластично-упругой оболочки, в которую подают текучую среду, заставляя оболочку раздуваться и вытеснять жидкотекучую массу из скважины. Устройство для осуществления указанного способа содержит погружаемую в скважину эластично-упругую оболочку, соединенную с магистралью для подачи в нее текучей среды 2J. Такой способ очистки скважины примеяют при их зарядке взрывчатым вещёством. Обычно используют открытую с верхнего конца оболочку, наливают в нее воду, которая расправляет оболочку в скважине и вытесняет жидкотекучую , массу из скважины. .Для вытекания воцы из эластично-упругой оболочки в нее опускают зарядный шланг и подают по нему взрывчатое вещество, которое, по мере заполнения оболочки, вытесняет из нее воду на поверхность. Область применения этого способа огранич1Гвается, как правило, скважинами, .заполненными жидкой массой, плотность которой мало отличается от плотности во ды. При более плотной жидкой массе (например, водная смесь грунта с обломочньтми включениями галечника и .т. п.) эластичную оболочку практически невозмо но опустить в скважину и заполнить водои, так как более плотная жидкая масса в скважине будет вытеснять оболо ку из скважины и вопу из оболочки. Цель изобретения заключается в обеспечении очистки скважины от жидкотеку- чей массы с твердыми включениями. Цель достигается тем, что текучую среду подают в оболочку под давлением, превышающим гидростатическое давление столба жидкотеКучей массы в скважине так, что объем пбгруженной в скважину оболочки постепенно увеличивают в направлении от забоя к устью скважины, . при этом часть текучей среды сбрасывают из оболочки в призабойную зону сква- .живы для подъема твердых включений в I расположенные выше слои жишсотекучей массы. В устройстве для осуществления пред лагаемого способа эластично- упругая оболочка выполнена в виде обращённого основанием к забою конуса со стенкам переменного сопротивления расширению, увеличивающемуся в направлении от основания к вершине, и снабжена пропущен; ным через нее полым жестким стержнем имеющим отверстие для прохода текучей среды от подающей магистрали в полость оболочки и выступающим ниже ее основа ния,гае встроены клапаны одностороннего действия для сброса части текучей среды в призабойную зону скважины. При этом для придания различной coпротивляемости :pacшиpeнJ ю стенкам оболочки они выполнены с постепенным увеличением их толщины в направлении от основания к вершине оболочки, . 7 804 На фиг. I, 2 и 3 схематично показаны различные стадии очистки скважины, согласно предлагаемому способу. В качестве примера реализации способа описьгоается работа устройства при очистку скв.ажины от жидкотеКучей массы, образующейся в процессе термического бурения мерзлого влагосодержащего грунта с твердыми включениями. Устройство собрано на буровой штанге I, на которой закреплена эластично-упругая оболочка 2 с помощью верхнего и нижнего хомутов 3, образующая замкнутую полость 4 для приема текучей среды под давлением. В нижней части оболочки 2 размещены клапаны 5 одностороннего действия. Эластично-упругой оболочке 2 придана форма обращенного основанием к забою скважины конуса со стенками переменного сопротивления расширению за счет их выполнения с постепенным увеличением толщины в направлении от основа-, ния к вершине оболочки 2. Полость 4 . оболочки сообщается с источником 6 текучей среды под давлением (например, с компрессором) через отверстия 7, выполненные в буровой штанге 1. . Огнеструйная горелка 8 закрепляется на нижнем конце буровой штанги I, которая подвешивается с помощью блока на опорном приспособлении 9. Горелка 8 со штангой 1 под действием собственного веса без принудительного вращения опускается в скважину, которая образуется при воздействии на ее забой высокотемпературной газовой струи, истекающей через горелку 8. Текучая среда (сжатый возд/х) от компрессора подается к горелке 8 по магистрали 10. Образующиеся продукты разрушения в виде жидкой смеси грунта с включениями обломков горных Пород, валунов и гапвч ника заполняют полость скважины и частично удал5Потся из нее отходящими потоками отработанного газа, при этом крупньге включения оседают на скважины. По достижении заданной глубины бурения подачу горючего в горелку 8 прекращают , снижают расход воздуха, подаваемого в горелку 8. до количества, необходимого для предотвращения проникнове ния жидкотеКучей массы через сопла в камеру сгорания горелки 8, и подают воздух через отверстие 7 штанги I в полость 4 эластично-упругой оболочки 2. Это положение показано на фиг. 2. Оболочка 2 выполнена в виде конуса с основанием у забоя скважины и имеет .переменную толщину материала, увеличивающуюся от основания конуса к вершине. Поэтому при наполнении полости 4 сжатым воздухом от кo пpeccopa увеличение диаметра оболочки 2 начинается у забоя скважины. При достижении определенного давления сжатого вбздуха в по лости 4, на которое отрегулированы клапаны 5, последние открьтаются и часть воздуха выбрасывается на забой скважины, транспортируя находящиеся там вклк чения в более высокие слои жидкотекучей массы в скважине. По мере увеличения объема полости 4 и диаметра эластичноупругой оболочки 2 в нижней части скважины жидкая масса с твердыми включениями вытесняется со дна скважины вверх Площадь сечения между стенками скважины и поверхностью эластйчно-упругой оболочки 2 постепенно уменьшается, давление сжатого воздуха в полости 4 увеличивается, мощность струй воздуха, истекающих через клапаны 5, увеличиваегся так, что динамический напор и транспортирующая их способность обеспечивают постоянное перемещение крупных вклк чений из нижних слоев жидкотекучей маесы в верхние. При дальнейшем заполнеНИИ эластичной оболочки 2 сжатым воэдухом увеличение ее объема распространяется от забоя к устью скважины, при этом постепенно вытесняется вся жидкс - текучая масса с твердыми включениями из скважины на дневную поверхность, как показано на фиг. 3. ПосЛе очистки скважины сжатый воздух через полости 4 оболочки 2 выпускается и горелка 8 вместе со штангой 1 и оболочкой 2 извлекаются из скважины. Если по каким-либо причинам оболоч- ку 2 невозможно использовать на буровой штанге 1 (наприИ ер, бурение ведется с принудительным вращением горелки), тогда эту оболочку целесообразно разместить на жестком пустотелом , например трубе, нижний конец которой закрьюают, а верхний соедин$пот с компрессором. Операции по очистке скважины начинают с погружения устройства в. сква- жину и продолжают в указанном порядке. Формула изобретения 1. Способ очистки скважины от жидко текучей массь с помощью погружаемой в нее эластичной-упругой оболочки, в которую подают текучую среду заставляя оболочку раздуваться и вытеснять жидкотекучую массу из скважины, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью обеспечения очистки скважины от жидкотекучей массы с твердыйи 15КЛ1бчёниямй, среду подают в оболочку под давлением, превышающим гйсфостагйческое давление столба жидкотекучей массы в скважине так, что объем погруженной в скважину оболочки постепенно увеличивают в направлении от забоя в устью скважины, при этом часть текучей среды сбрасывают из оболочки в призабойную зону скважины для подъема твёрдых включений в распЬложенныевьпие слои Жидкотекучей массы. 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее погружаемую в сква жину эластично-упругую оболочку, соеаиненную с магистралью для подачи в нее текучей среды, отличающееся тем, что эластичйб-упругая оболочка вы-полнена в виде обращенного основанием к забою конуса со стенками переменного сопротивления расширению, увеличивающемуся в направлении от основания к вершине, и снабжена пропущенным через неё полъпч Жёстким стержнем, имеющим отверстие для прихода текучей среды от подающей магистрали в полость оболочки и выступающим ниже ее основания, где встроены клапаны одностороннего действия для сброса части текучей среды в призабойную зону скважины, 3. Устройство по п. 2, о т л и ч аю щ е е с я тем, что для придания раз личной сопротивляемости расширению стенкам оболочки они выполнены с постепенным увеличением их толщины в направлении от основания к вершине оболочки, .Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР JMJ 599О55, кл. Е 21 В 37/ОО, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР N 404942, кл. Е 21 С 37/00, 1971.