Циркуляционная система буровых установок Советский патент 1981 года по МПК E21B21/06 

1

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к циркуляционным системам буровых установок, используемых для приготовления тампонажных смесей, применяемых в бурении при ликвидсщии поглощений п4)омывочной жидкости.

Известна циркуляционная система, включающая цементировочные в смесительные агрегаты, всасывающий и нагнетательный трубопроводы, приемные емкости, позволяющая осуществлять приготовление тампонажной смеси, применяемой при изоляционных работах в скважине.

По этой схеме наполнитель вводят в Тё1мпонг1жную смесь через малую тампонажную емкость цементировочного агрегата, а затем закачивают в скважину Ш .

Наиболее близкой к предлагаемой является циркуляционная система буровых установок, содержащая буровой насос, всасывающий и нагнетательный трубопроводы, манифольд приемную емкость, желоб и блок очистки, включакхций вибр1осито и сепаратор 123.

Однако известные системы не позволяют обеспечить закачку в скважину Т 1мпонажной смеси с высоким содержанием наполнителя (более 5-10%), так как имеет место нарушение герметичности в клапанной коробке насоса.

Из-за малой концентрации наполнителя в буровом растворе, получаемые тампонажные смеси обладают низкой закупоривающей способностью. Это ведет к большим затратам времени на ликвидацию поглощений и большим рас10ходам носителя наполнителя - бурового раствора. Так, в среднем на изоляцию одной зоны поглощения по данным ЛениногорскогоУБР расходуется более 100-150 м бурового раствора.

15

Цель изобретения - повышение степени содержания наполнителя в буровом растворе при ликвидации поглощения.

поставленная цель достигается тем, что циркуляционная система снабжена

20 дополнительным сепаратором, установленным в нагнетательном трубопроводе, причем центргшьный выход сепаратора соединен с приемной емкостью, а бо25ковой выход - с манифольдом.

Кроме того, сепаратор выполнен в виде двух концентрично расположенных груб со свободно размещенными между ними спиральными лопастями с лопатками, причем внутренняя труба в зо30

н-з лопаток имеет отверстия, а лопат.ки выгнуты в направлении вращения.

На выходах из сепаратора установлены управляемые дроссели.

На фиг.1 изображена циркулядконная система, общий БИЛ; на фиг.2 сепаратор, разрез; на фйг.З - разрез А-А на фиг.2; нафиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2.

Циркуляцион)ап система состоит из приемной емкости 1, буровых насосов 2, сепаратора 3, скважины 4, вибрационного сита 5, гидроциклонной установки б,.многопозиционного пробкового крана 7, управляемых дросселей

8,а также всасывающего трубопровода

9,нагнетательного трубопровода 10 и 11, линии 12 отвода бурозого раствора без наполнителя, линии 13 отвода бурового раствора из скважины. Между трубопроводами 10 и 11 установлена байпасная линия 14 с задвижками 15 и 16. Многопозиционный пробковый кран 7 и батарея сменных штуцеров 8 позволяют осуществлять отбор необходимого количества бурового раствора без наполнителя и поддерживать необходимое давление в нагнетательной линии буровых насосов Сепаратор, установленный в нагнетательном трубопроводе состоит из кррпуса 17 с двумя крышками 18 и 19.

В корпусе 17 ввернуты входной патрубок 20 и выходной патрубок 21 с обратным клапаном 22. Внутри корпуса 17 неподвижно установлена труба 23, имеющая на противоположном конце от входного патрубка отверстия 24. Между корпусом- 17 м трубой 23 свободно установлена спиральная лопасть 25, скрепленная кольцами 26 и тягами 2-7. В зоне отверстий 24 трубы 23 спиральная лопасть, выполнена в виде лопаток 28, расположенных параллельно оси устройства с минимально возможным зазором с трубой 23, -причем лопатки 28 выгнуты в направлении вращения спиральной лопасти для лучшего отделения наполнителя. К торцу лопаток 28 приварено кольцо 29, на внешней стороне которого установлен упорный подшипник скольжения 30.

Процесс разбуривания непроницаемых пород осуществляется при открыто задвижке 15 и закрытых задвижке 16 и пробковом кране 7, т.е. циркуляционная система работает .по обычной схеме - буровой насос 2 всасывает буровой раствор из приемной емкости 1 и направляет его по нагнетательному трубопроводу 10, 14 и 11 в скважину 4. Из скважины 4 раствор по жалобной системе возвращается в приемную емкость 1, пройдя при этом через вибросито 5 и гидроциклон 6, где он очищается от выбуренной породы.

Вскрытие поглощаквдего горизонта п хзиздодят роторным способом бурения. При этом буровой раствор в приемной емкости 1 обрабатывают наполнителем, например опилками. Концентрацию наполнителя в буровом раствора доводят до 5-10%, т.е. до предеjsa, выше которого невозможно прокаливать буровой раствор через насос J Закрывают задвижку 15, открывают задвижку 16 и осуществляют прокачивание раствора с наполнителем через сепаратор 3. Открывают пробковый кра 7 и устанавливаютего в положение, при котором поток бурового раствора без наполнителя направляется через один из штуцеров 8 батареи, обеспечивающее поддержание необходимого давления в нагнетательном трубопровйде 10 и 11 и требуемый отбор урового раствора без наполнителя.

При прокачивании бурового растйора через сепаратор 3 происходит разделение его потока (фиг.1) . Часть бурового раствора без наполнителя, пройдя в полость внутренней трубы 23 через отверстия 24 (фиг.2, направляется по трубопроводу 12 через кран 7 и штуцера 8 в приемную емкость 1 для вторичного использования (фиг.1) Другая часть бурового раствора с. повышенной концентрацией наполнителя из сепаратора 3 поступает в нагнетательный трубопровод 11 и далее в скважину 4 к зоне поглощения (фиг.1) Таким образом, концентрация наполнителя в буровом растворе доводится до 30-40%, т.е. до величины, при которой буровой раствор еще можно прокачивать по трубам. Из скважины буровой раствор по желобной системе 13 через вибросито 5 и гидроциклон 6 поступает 6 приемную емкость 1.

Циркуляционная система работает следующим образом.

При ликвидации зоны полного поглощения бурового раствора буровые насосы закачивают в скважину раствор по бурильным трубам с пакером практически без давления.

В сепаратор буровой раствор с 5-10%-ным содержанием наполнителя подается по входному патрубку 20 и проходит между корпусом 17 и трубой 23 к выходному патрубку 21 с обрат,ным клапаном 22. За .счет обратного клапана 22 .внутри сепаратора поддерживается некоторое избыточное давление для осуществления рабочего процесса сепарирования. Буровой раствор проходя между корпусом 17 и трубой 23, приводит во вращение свободно установленную спирёшьную лопасть 25 с лопатками 28. За счет центробежных сил, возникакмих при вращении лопато 28, наполнитель, содержащийся в растворе, отбрасывается на периферию к корпусу 17, а у поверхности трубы 23 будет двигаться буровой раствор без наполнителя. Таким образом, буровой раствор без наполнителя попадает внутрь трубы 23 через отверстия 24, а раствор с повышенной концентрацие наполнителя (до 30-40%) выходит ерез патрубок 21. В процессе фильтра ции раствора через отверстия 24 воз случаи закрытия этих отверстий коркой наполнителя. Лопатки. 28, установленные с небольшим зазором отно сительно трубы 23, выполняют функцию скребков счищая с трубы 23 корку на полнителя. В ходе операции по изоляции пласт буровым раствором с высокой концентрацией наполнителя будет повышаться давление на буровых насосах. Поэтому для поддержания рабочего процесса в сепараторе на выходе внутренней трубы установлен многопозиционный пробковый кран 7 (фиг.1) и управляемые дроссели 8. При небольшом давлении в циркуляционной системе поток бурового раствора безнаполнителя через кран 7 направляют в штуцер с большигл диаметром проходного отверстия. По мере увеличения давления пробковым краном 7 переключают поток бурового раствора без наполнителя на штуцера с меньшими диаметрами проходных отверстий.. Таким образом достигается поддержание необходимого давления в циркуляционной системе и отбирается необходимый объем бурового раствора без наполнителя. Технико-экономический эффект 6т применения изобретения заключается в приготовлении и закачивании в зону поглощения бурового раствора с высокой концентрацией наполнителя, что позволит сократить время на проведение операции. Кррме того, поскольку отобранный буровой раствор без напол нителя, поступая в приемную емкость, снова становится носителем наполнителя, значительно сокращается объем / бурового раствора, необходимого для изоляции зоны поглощения. Формула изобретения 1.Циркуляционная система буровых установок, содержащая буровой насос, всасывающий и нагнетательный трубопроводы, манифольд, приемную емкость, желоб и блок очистки, включающий вибросито и сепаратор, о т л и чэ. ющаяся тем, что, с целью повышения степени содержания наполнителя в буровом растворе при ликвидации-поглощения, она снабжена дополнительным сепаратором, установленным в нагнетательном трубопроводе, причем центральный выход сепаратора соединен с приемной емкостью, а боковой выход - с манифольдом. 2.Система по п,1,о т л и чающаяс я тем, что.сепаратор выполнен в вмде двух концентрично расположенных труб со свободно размещенными между ними лопастями с лопатками в нижней части, а внутренняя труба в зоне лопаток имеет о еерстия,, причем лопатки выгнуты в направлении вращения. 3.Система по nil/ о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью поддерживания необходимого давления в на- . гнетательном трубопроводе, на выходах из сепаратора установлены управляемые дроссели. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Инструкция по применению наполнителей для предупреждения и ликвидации поглощения промывочной жид- кости. ВНИИОЭНГ, М., 1966. 2.Справочник инженера по бурению. Под ред. В.И.Мшцевича. М., Недра, 1973, т.1, с.387-390 (прототип). бдроВо. paffneop /fa/TOffMt/mefb