Способ бурения скважин Советский патент 1981 года по МПК E21B21/14 

(54) СПОСОБ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

,.-;.;-,/. . ; . ,,- 1

изобретение, относится к горному делу, а именно к технологии бурения нефтяных, газовых и. взрывных скважин с очисткой забоя в процессе бурения.

Известен способ бурения скважин, при котором сжатый воздух перед продувкой забоя охлаждают в вихревых трубах 1.

Способ включает следующие операции: разрушение горной породы породоразрушающим инструментом, очистку забоя продувкой его сжатым воздухом и выносом шлама через затрубное пространство путем подачи сжатого воздуха в направлении выноса шлама, который при этом эжектируется выходящим потоком.

Однако сжатый воздух выходит из вихревых труб с температурой -|-40°С и выше, что недостаточно для эффективного охлаждения породоразрушающего органа, вследствие чего буровое оборудование преждевременно выходит из строя. Кроме того, при бурении скважин обоими выщеупомянутыми способами при продувке сжатым воздухом в стенках скважин образуются каверны (особенно в трещиноватых породах), приводящие к обрущению (около 10% всех

скважин), что приводит к увеличению затрат времени и средств.

Известен способ бурения скважин, включающий разрушение горной породы и очистку забоя от выбуренной породы путем подачи в колонну бурильных труб смеси газообразного агента и жидкости, разделения этой смеси на забое в вихревой трубе и подачи газообразного агента на забой, а жидкости - в затрубное пространство 2.

)Q Недостатком данного способа является то, что нельзя в качестве жидкости использовать высоковязкие термореактивные растворы для закрепления в процессе бурения стенок скважины. Кроме того, затруднена сепарация высоковязких жидкостей и проникновение их в поры пород, слагающих стенки скважины.

Цель изобретения - повышение надежности сепарации жидкости, повышение проникаюшей способности жидкости в по роду стенок скважины и возможность использования термореактнвных растворов для закрепления пород в процессе бурения.

Это достигается тем, что перед подачей жидкости в затрубное пространство ее нагревают в потоке газообразного агента.

При 3toM промывочную жидкость подают в количестве от 10 до 50% расхода воздуха. При подаче промывочной жидкости менее 10% не наблюдалось упрочнения стенок сквЗжинь и улучшения охлаждения долота, при подаче жидкости от 10 до 50% наблюдалось наиболее эффективное упрочнение стенок скважины и охлаждение долота. При увеличении расхода промывочной жидкости свыше 50% ухудшалась работа вихревой трубы, не вся жидкость попадала в затрубное пространство, часть ее попадала в долото, что ухудшало условия бурения. Наблюдались срывные режимы работы эжекторных насадок. При осуш,ествлении этого способа процесс охлаждения воздуха начинается еш,е в бурильных трубах за счет теплообмена между жидкостью и воздухом. Наличие жидкости увеличивает эффективность процесса охлаждения в вихревой трубе. Кроме того, промывочная жидкость, поступаюш,ая с воздухом в затрубное пространство, смачивает стенки скважин, предотзраш,ая тем самым появление треШ.ИН каверн, приводяших к обрушению.

В результате нагревается жидкость, уменьшается ее вязкость, тем самым облегчается ее проникновение в поры породы и обеспечивается их крепление.

На чертеже изображена схема бурения скважины с очисткой ее забоя по предлагаемому способу.

Пример. Способ бурения скважин осушествляют буровым станком типа 2 СБШ-200 в Балаклавском рудоуправлении.

Горная порода разрушается посредством вращающихся шарошек 1.

В процессе бурения в бурильные трубы 2 нагнетается от компрессора (на чертеже не показан) сжатый воздух с температурой 96°С и давлением 3,2 атм и вспрыскивается вода (или полимерцементный раствор с расходом 4 л/мин, что составляло 50% от расхода сжатого воздуха). Затем водовоздушная смесь подается в вихревую трубу 3, где за счет вихревого эффекта происходит энергетическое разделение смеси на горячий поток 4 (включающий около 40% общего потока воздуха и всю воду) и холодный воздушный поток 5. Холодный воздушный поток 5 поступает по каналам 6 и шарошкам 1 для их охлаждения и по каналу 7 - на забой 8 для очистки его от шлама. Температура холодного воздушного потока 5 на выходе из вихревой трубы 3 равняется +20°С.

Горячий поток 4 выбрасывается в затрубное пространство 9 через эжекторные насадки 10 в направлении движения шлама на высоте 0,8 м от 8 скважины.

За счет теплообмена между промывочной жидкостью и сжатым воздухом значительно снижается температура последнего, и в результ е более эффективно охлаждаются породоразрушающие органы. При этом стойкость щарошек возросла с 400 м при бурении известными способами) до 900 м что позволяет значительно уменьшить затраты времени и средств на замену и ремонт бурового оборудования.

Кроме того, отработанная в вихревой трубе жидкость, поступаюшая в затрубное пространство, смачивая стенки скважины, предотвращает их от обрушения в процессе бурения. Так, на балаклавском рудоуправлении было произведено бурение 95 скважин глубиной до 10м, ни одна из пробуренных предложенным способом скважин не обрушилась.

При бурении скважин предлагаемым сцособом только одним буровым станком с годовой программой 36.000 п. м. экономический эффект составит 1.260 рублей в год.

Формула изобретения

Способ бурения скважин, включающий разрушение горной породы и очистку забоя от выбуренной породы путем подачи в колонну бурильных труб смеси газообразного агента и жидкости, разделения этой смеси на забое и подачи газообразного агента на забой, а жидкости - в затрубное пространство, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности сепарации жидкости, повышения проникающей способности жидкости в породу стенок скважины и возможности использования термореактивных растворов, перед подачей жидкости в затрубное пространство ее нагревают в потоке газообразного агента.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

кл. 175-69, опублик. .1963 (прототип).

/

/