Способ нагнетания аэрированной жидкости в скважину Советский патент 1980 года по МПК E21B21/14 

(54) СПОСОБ НАГНЕТАНИЯ АЭРИРОВАННОЙ ЖИДКОСТИ

1

Изобретение относится к бурению скважин, а именно с использованием аэрированных жидкостей, и может быть применено для повышения эффективности бурения, заканчивания и освоения скважин.

Известен способ нагнетания аэрированных жидкостей в скважину Ij . По этому способу воздух и жидкость соответственно с помощью компрессора и насоса подают непосредственно в колонну бурильных труб. Такая подача воздуха и жидкости требует применения компрессоров высокого давления, причем при глубинах скважин более 2000 м давление циркуляции, особенно при использовании турбобуров, превышает рабочее давление существующих компрессоров высокого давления.

Известен и другой способ нагнетания аэрированной жидкости в скважину Г2, позволяющий подавать аэрированную жидкость при давлении, превышающем рабочее давление используемого компрессора.

Согласно этому способу сжатый воздух компрессором с малым рабочим давлением, а жидкость насосом, называемым дозированным, подаются в смесиВ СКВАЖИНУ

тель, помещенный в трубопроводе, последовательно соединяющем дозировочный насос с дожимным насосом. Образовавшаяся в этом трубопроводе 5 смесь забирается дожимным насосом и подается в бурильные трубы, а через них - в скважину.

Такой способ является наиболее 10 близким к описываемому изобретению по своей технической сущности.

Недостатком этого способа является то, что при значениях расходного воздухосодержания (газосодержания) 15 аэрированной жидкости ,2

а Qft

- где Qg - расход воздуха;

Q - расход жидкости ,

20 и степени повышения давления в дожимном насосе более 1,5 производительность дожимного насоса станов.ится намного ниже установленной, в то время как на практике в болыиинстве случаев требуется применение аэрированной жидкости со значением / более 0,2 с сохранением производительности насоса.

Целью изобретения является сохранение производительности насоса при

.повышенном воздухосодержании жидкости.

Указанная цель достигается тем, что одновременно с подачей жидкости и воздуха во всасывающую линию дожимного насоса вводят пенообразующее поверхностно-активное вещество (ПАВ) в количестве 0,04-0,05% от объема нагнетаемой в скважину жидкости.

На чертеже показана зависимость скорости движения воздуха относительно жидкости от концентрации С ПАВ-пенообразователя для 1 0,7.

Как показали лабораторные исследования при введении ПАВ уже в таком количестве скорость всплывания пузырьков воздуха в жидкости сводится к минимуму.

в результате отделение воздуха от жидкости и его скопление в полостях мертвого пространства рабочих камер насоса практически отсутствует и производительность бурового (дожимного) насоса приближается к установленной. Кроме того, в присутствии ПАВ снижается коэффициент трения и, как следствие, износ доршней и цилиндровых втулок насоса, а также исключается необходимость применения специального смесителя.

Количество воздуха, которое выделяется от жидкости и скапливается в данном случае в полостях насоса, находится в прямой зависимости от скорости движения воздуха относительно жидкости, т.е. относительной ско рости Vg :

. где Vj - относительная скорость;

Vf - скорость движения воздуха , У,ц - скорость движения жидкости. На чертеже приведено изменение Vj в зависимости от концентрации С ПАВ-пенообразователя для р 0,7, которое практически является максимальным для аэрированной жидкости. Из данных чертежа следует, что увеличение С более о,04 по существу не оказывает влияния на величину Vg. Такие же результаты получены и для значений рх 0,7. В исследованиях использовались три характерных типа ПАВ-пенообразователей, поэтому можно считать, что полученная зависимость (С) будет справоцливой и для других ПАВ-пенообраэователей, выпускаемых промышленностью.

Концентрация 0,05% выбрана из соображений надежности и возможных ошибок при определении количества

ПАВ. Дальнейшее увеличение концентрации ПАВ-пенообразователя не оказывает влияния на производительность дожимного насоса и введение ПАВ в количестве более 0,05% просто нецелев сообразно.

Концентрация ПАВ - 0,04-0,05% (по активному веществу) справедлива как для ионогенных ПАВ-пенообразователей, таких как сульфонол, ДС-РАС, Прогресс, Новость и др., так и ионо генных ПАВ-пенообразователей типа ДБ, ОП-7, превоцелл-W-ON-lOO и др.

Предлагаемый способ осуществляется следующим, образом.

В жидкость, например в воду, предварительно вводится необходимое количество пенообразующего.ПАВ. Перемешивают ПАВ в жидкости путем работы насоса на себя. Эту жидкость первым насосом (дозировочным), а воздух компрессором подают во второй насос (дожимной),. который затем подает аэрированную (газированную) жидкость в скважину при давлении, превышаняцем рабочее давление компрессора.

5 Применение способа наиболее эффективно при бурении, заканчивании и освоении скважин в условиях Низких пластовых давлений, где требуется существенное снижение давления на пласт.

Формула изобретения

1. Способ нагнетания аэрированной жидкости в скважину, включакяци{$ подачу сжатого воздуха от компрессоров с малым рабочим давлением и хсидкости от дозирующего насоса во всасывающую линию дожимного насоса с последующей закачкой полученной смеси в скважину, отличающийс я тем, что, с целью сохранения производительности насоса при повышенном воздухосодержании жидкости, во всасывающую линию дожимного насоса вводят пенообразующее поверхностноактивное вещество.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пенообразующее поверхностно-активное вещество вводится в количестве 0,04-0,05% от объема нагнетаемой в скважину жидкости.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Межлуйов А.О.Использование аэрированных жидкостей при проводке скважин. М. , Недра, 1976, с. 50-60.

2. Авторское свидетельство СССР №142150, кл. F 04 В 23/06, 06.01.61 (прототип).

0,01 о,ог 0,03 o, г, /,

X Сульфонал „ЛВ

Пребоцслл