Способ создания призабойной циркуляции промывочной жидкости при бурении скважин Советский патент 1981 года по МПК E21B21/00 

(54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ ПРИЗАБОЙНОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ ПРОМЫВОЧНОЙ Изобретение относится к горному делу, а именно к промывке буровых скважин, и может найти применение при бурении скважин различного назна чения (геологоразведочных, гидрогеологических , скважин на нефть и Известен способ создания призабой ной периодической обратной циркуляции промывочной жидкости за счет расхаживания колонны бурильных труб жестко соединенной с колонковым.снарядом в стволе буровой скважины . Данный способ осуществляется путем периодического повышения уровня промывочной жидкости во внутренней полости колонны бурильных труб. При подъеме колонкового снаряда над забоем скважины создается поршне вой эффект , отверстие, соединяющее внутренние полости колонкового снар да и колонны бурильных труб, перекрывается клапаном . В результате в колонковой трубе образуется зона пониженного давления, и промывочная жидкость из наружного кольцевого зазора перемещается в колонковую трубу, очищая забой от частиц выбуренной породы и охлаждая коронку. При движении колонкового снаряда к забои ЖИДКОСТИ ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН скважины клапан под давлением жидкости открывается, и жидкость через отверстие, расположенное выше клапана, изливается обратно в скважину 1 . Недостатками данного способа промывки скважин являются: ограниченная глубина бурения скважин, так как при большой длине бурового снаряда трудно поддерживать оптимальную величину расхаживания; сокращение ресурса работы породоразрушающего наконечника из-за восприятия им частых кратковременных знакопеременных нагрузок, а также большие затраты физического труда независимо от того, каким способом выполняется расхаживание. Известен также способ создания призабойной циркуляции промывочной жидкости при бурении скважин путем периодического повышения и снижения уровня промывочной жидкости во внутренней полости колонны бурильных труб с одновременным уменьшением частиц внутренней породы в шламосборнике. Данный способ осуществляется путем нагнетания в полость колонны бурильных труб газа с последующим перепусканием его в затрубное простанство. В результате возникает двиение промывочной жидкости в призаойной зоне то внутри бурильной колоны, то в затрубном пространстве с дновременным улавливанием шлама во нутреннем и внешнем шламосборниах 2 .

Недостатком данного способа являтся то, что в процессе промывки проывочная жидкость со шламом циркулирует через забойную зону дважды, из затрубного пространства в бурильную колонну и обратно, тем самым вызывая повышенный износ долота, а из-за переизмельчения шлама снижается скорость бурения, повышается износ долота.

Цель изобретения - повышение эффективности промывки скважины за счет предотвращения переизмельчения шлама на забое скважины.

Указанная цель достигается тем, что повышение и снижение уровня промывочной жидкости во вну гренней полости колонны бурильных труб осуществляют путчем периодического отсасьшания воздуха из внутренней полости и последующего сообщения последней с атмосферой с одновременным сообщением полости колонны бурильных-труб с затрубным пространством над шламосборником.

На фиг. 1 показана схема движения жидкости в призабойной зоне скважины и колонковом снаряде в период отсасывания воздуха из внутренней полости колонны бурильных труб; на фиг.2- то же, в период восстановления с поверхности атмосферного давления во внутренней полости колонны бурильных труб.

Оборудование при использовании предлагаемого способа состоит из колонкового снаряда 1с внутренней шламовой трубой 2 и породоразрушающим наконечником 3. Другим концом колонковый снаряд 1 герметично соединен с колонной бурильных труб 4 посредством клапанного переходника 5, имеющего входные б и выходные 7 клапаны. Отверстия входных клапанов б соединяют внутренние полости колонкового снаряда 1 и клапанного переходника 5. Отверстия клапанов 7 .соединяют внутреннюю полость клапанного переходника 5 с затрубным пространйтвом скважины 8. На поверхности внутренняя полость колонны бурильных тру 4 через сальник-вертлюг 9 и . воздухораспределитель 10 герметично соединена с входным патрубком вакуумнасоса 11.

Призабойную обратную циркуляцию промывочной жидкости осуществляют следующим образом.

Вакуум-насосом 11 при положении воздухораспределителя 10 скважинавакуум-насос (фиг. 1) через сальник-вертлюг 9 из внутренней полости

колонны бурильных труб 4 отсасывают воздух. При зтом за счет пониженного давления во внутренней полости клапанного переходника 5 открываются входные клапаны 6. Промывочная жидкость за счет разности давлений во внутренней полости колонны бурильных труб 4 и затрубном пространстве скважины 8, омывая породоразрушающий наконечник 3, устремляется из затрубного пространства во внутреннюю полость колонкового снаряда 1. Крупные частицы шлама, выносимые потоком промывочной жидкости из-под торца породоразрушающего наконечника 3, оседают во внутренней шламовой трубе 2. Проходя через отверстия входных клапанов б, промывочная жидкость поднимается дальше по внутренней полости колонны бурильных труб 4. При этом происходит понижение уровня промывочной жидкости в затрубном пространстве скважины 8 по сравнению с уровнем в колонне бурильных труб 4. По достижении заданной степени вакуумизации (величины поднятия столба промывочной жидкости во внутренней полости колонны бурильных труб 4) воздухораспределитель 10 устанавливают в положение атмосфера-скважина (фиг.2). За счет разности уровней промывочной жидкости во внутренней полости колонны бурильных труб 4 и затрубном пространстве скважины 8 происходит закрытие входных б и открытие выходных 7 клапанов. Промывочная жидкость из внутренней полости колонны бурильных труб 4 отводится в затрубное пространство скважины 8 до восстановления уровней, после чего процесс вакуумизации периодически повторяется.

Создание призабойной обратной циркуляции с помощью вакуум-насосов позволяет эффективно очищать забой скважины от частиц выбуренной породы охлаждать породоразpi uaющий наконечник и увеличивать ресурс его работы, повышать выход керна.

Применение вакуум-насосов, например, марок ВВН-12М, ВВН-3 или ВВН-ЗН для отсасывания из внутренней полости колонны бурильных труб и создание периодичности отсасывания воздухораспределителем полностью автоматизирует процесс создания призабойной циркуляции промывочной жидкости в буровых скважинах, устраняет привлечение дополнительных материальных и трудовых затрат, повышает производительность на буровых работах.

Формула изобретения

Способ создания призабойной циркуляции промывочной жидкости при буре