Снаряд для бурения и опробования водоносных горизонтов Советский патент 1982 года по МПК E21B49/08 E21B25/00 

1

Изобретение относится к бурению скважин, в частности, к бурению и опробованию гидрогеологических скважин, и может быть также использовано для бурения поисковых скважин на воде. Откачивание воды производится по своей двойной бурильной колонне эрлифтным способом, для чего в нагнетательную линию подается воздух от компрессора. При этом в одной скважине опробуется несколько водоносных горизонтов.

Известен буровой снаряд, содержащий коронку, керноприемную трубу и корпус с установленными на подшипниках пакером, который обеспечивает опробование нескольких водоносных горизонтов, только в том случае, если они сложены крупнообломочным материалом 1.

При встрече горизонтов в песках качественного опробования достигнуть не удается из-за зашламования снаряда, ограничивающего водоприток.

Известен также снаряд, в бурильную колонну которого опускается фильтр, обеспечивающий дренирование воды из горизонта в полость снаряда. Буровой снаряд включает коронку, двойную бурильную колонну с кольцевым каналом между наружними и внутренними трубами, переходник, промывочный сальник, и извлекаемый фильтр, выполненный в виде перфорированного стака5 на с опорой. В конце спуска фильтра центральный канал двойной бурильной колонны, опора устанавливается на уступ коронки. Затем в кольцевой канал двойной бурильной колонны компрессором нагнетается воздух, который, возвращаясь на поверхность по центральному каналу обеспечивает подъем по нему фильтруемой воды, за счет эффекта эрлифта. Снаряд может быть использован для последовательного опробования нескольких водоносных горизонтов. Для этого после откачивания из каждого горизонта фильтр извлекается на поверхность с помощью специального овершота, спускаемого в центральный канал двойной бурильной колонны на канате 2.

Однако последнее влечет за собой необходимость иметь в комплекте буровой установки дополнительную лебедку с большой канатоемкостью, а также усложняет технологию проведения работ.

Цель изобретения - облегчение извлечения фильтра обратным потоком промывочного агента.

Указанная цель достигается тем, что снаряд снабжен головкой с центральным промывочным каналом с обратным клапаном, жестко соединенной с фильром и образующей с опорой кольцевую полость, сообщенную с полостью перфорированного стакана центральным промывочным каналом головки и кольцевым каналом бурильной колонны.

На фиг. 1 приведено схематическое изображение снаряда в момент откачивания воды из скважины, в продольном разрезе; на фиг. 2 - нижняя часть снаряда в увеличенном масштабе в момент откачивания; на фиг. 3 - нижняя часть снаряда в начале подъема извлекаемого фильтра; на фиг. 4 - верхняя часть снаряда в конце подъема извлекаемого фильтра.

Снаряд включает коронку 1 с уступом 2, двойную бурильную колонну 3 с центральным каналом 4 и кольцевым каналом 5. В переходнике 6 установлено фиксирующее устройство 7, состоящее из ограничителя 8 и подпружиненных захватов 9. Промывочный сальник 10 имеет центральный канал 11, кольцевой канал 12, отводную дугу 13 и нагнетательный патрубок 14. В нижней части колонны 3 расположен извлекаемый фильтр 15. Извлекаемый фильтр 15 содержит перфорированный стакан 16 с полостью 17, опирающуюся на уступ 2 коронки 1, опору 18 с полостью 19 и радиальными 20 и головку 21 с центральным каналом 22 обратным клапаном 23, радиальными отверстиями 24 и кольцевой канавкой 25.

Принцип работы снаряда заключается в следующем.

После погружения коронки 1 в водоносный горизонт 26 на требуемую глубину А, снаряд приподнимается над забоем на величину, превыщающую длину перфорированного стакана 16 извлекаемого фильтра 15, и производится установка фильтра. Для этого извлекаемый фильтр 15 забрасывается в центральный канал 4 двойной бурильной колонны 3. Промывочный сальник 10 при этом отсоединен от колонны. Затем на двойную бурильную колонну навертывается переходник 6, а с ним соединяется промывочный сальник 10. Для ускорения спуска фильтра 15 через отводнуюдугу 13 сальника 10 может закачиваться очистным агентом - вода или воздух. По окончании спуска опора 18 фильтра 15 устанавливается на уступ 2 коронки 1. При этом перфорированный стакан 16 погружен ниже коронки 1 в водоносный горизонт 26. Далее осуществляется откачивание воды из скважины (положение на фиг. 1 и фиг. 2). Воздух от компрессора через отводную дугу 13 промывочного сальника 10 по центральному каналу И сальника и центральному каналу 4 двойной бурильной колонны 3 нагнетается в центральный канал 22 головки 21 и, открывая обратный клапан, 23, поступает через радиальные отверстия 24 в полость 19 опоры 18, соединенную с полостью 17 перфорированного стакана 16. Низ снаряда, погруженного в водоносный горизонт 26, заполнен водой, фильтруемой через стакан перфорированного стакана 16 и нагнетаемый воздух, за счет эффекта эрлифта, увлекает ее через отверстия 24 опоры 18 в кольцевой канал 5 двойной бурильной колонны 3, по которому аэрированная вода поднимается на поверхность.

Отбор проб осуществляется через нагнетательный патрубок 14 промывочного сальника 10. Для извлечения фильтра 15 после

5 откачивания производится погружение снаряда (при необходимости с вращением) в водоносный горизонт 26 на величину, соизмеримую с длиной перфорированного стакана 16. При этом извлекаемый фильтр 15 вдвигается в центральный канал 4 двойной

° бурильной колонны 3 .(фиг. 3). Очистной агент через нагнетательный патрубок 14 и кольцевой канал 12 промывочного сальника 10 подается в кольцевой канал 5 двойной бурильной колонны 3. Возвращаясь

5 на поверхность по ее центральному каналу 4, транспортирует извлекательный фильтр 15. В этом положении обратный клапан 23 закрыт, что исключает переток очистного агента через центральный канал 22 головки 21. Наружные диаметры опоры 18 и головки 21 соизмеримы с диаметром центрального канала 4 двойной бурильной колонны 3, чем и обеспечивается отсутствие существенных перетоков очистного агента по зазору между этими элементами бурового снаряда. В конце подъема (фиг. 4) ивзлекаемый фильтр 15 задерживается ниже промывочного сальника 10 в переходнике 6 фиксирующим устройством 7 посредством ограничителя 8 и подпружиненных захватов 9, которые входят в кольцевую канавку 25 и препятствуют

0 движению фильтра 15 вниз после выключения насоса (или компрессора). По окончании работ, связанных с опробованием водоносного горизонта, переходник 6 отсоединяется от двойной бурильной колонны 3 вместе с извлекаемым фильтром 15, промывочный сальник 10 присоединяется к бурильной колонне и возобновляется бурение скважины до встречи ею нижележащего водоносного горизонта.

ВОтличие от известного устройства откачивание из водоносного горизонта осуществляется за счет нагнетания воздуха в центральный снаряд канала, что определяет возможность транспортировки извлекаемого фильтра на поверхность восходящим потоком очистного агента обратного направления (фиг. 3 и 4), Это достигается, в данном снаряде посредством головки 21, позволяющей вести откачивание воды (за счет наличия в ней центрального канала 22 и

радиальных отверстий 24, связанных с полостью фильтра 15), и подъем снаряда (за счет наличия в ее центральном канале 22 обратного клапана 23), а также посредством размещенного в переходнике 6 фиксирующего приспособления (состоящего из подпружиненных захватов 9 и ограничителя 8), которое обеспечивает удержание извлекаемого фильтра в конце его подъема.

Таким образом, устройство снаряда позволяет исключить необходимость извлечения фильтра специальным овершотом на канате (упростить технологию работ), чем и обуславливается эффект данного изобретения.

Формула изобретения

Снаряд для бурения и опробования водоносных горизонтов, содержащий двойную бурильную колонну с кольцевым каналом между наружними и внутренними трубами.

Й7

переходник, коронку, промывочный сальник и извлекаемый фильтр, выполненный в виде перфорированного стакана с опорой, отличающийся тем, что, с целью обеспечения извлечения фильтра обратным потоком промывочного агента, он снабжен головкой с цент ральным промывочным каналом с обратным клапаном, жестко соединенной с фильтром и образующей с опорой кольцевую полость, сообщенную с полостью перфорированного стакана, центральным промывочным каналом головки и кольцевым каналом бурильной колонны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 4057118, кл. 175-215, опублик. 1977.

2.Кардыш В. Г. и др. Новое в технике и технологии бурения скважин двойной колонной бурильных труб и обратной циркуляции очистного агента. М., ВИЭМС, 1979, с. 20 (прототип).

i

лгг. /