Устройство для бурения скважин с обратной промывкой — SU 1799989 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ ЕСПУБЛИ 5)5 Е 21 В 21/1 НИЕ ИЗОБРЕТЕ зобрет нно к геолог ель из сложн ановленным на бузмещенным в делитными клапанами, ях ввода газовой и ельным регулируюым на линии ввода д обратным клапаналом, с вязанным льным регулируюеденным втехничеа им гидр ни ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(72)А, И.Деревянных, С. Ю. ФетисовиА, И.Жуков (56) Башкатов Д. Н. и др. Специальные работы при бурении и оборудовании скважин на воду. М.: Недра, 1988.Авторское свидетельство СССР М 979616, кл, Е 21 В 21/00, 1980,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН С ОБРАТНОЙ ПРОМЫВКОЙ(57) Сущность изобретения: воду и воздух подают в кольцевое пространство между бурильной и технической колоннами через клапанные вводы, которыми оборудуются линии ввода газовой и жидкостной среды в верх технической колонны, Вода, находящаяся в скважине, вытесняется воздухом на заданный уровень ниже редукционно-клапанных смесителей, которые встроены в соединения элементов бурильной компоновки (между бурильными трубами), При достижении давления воздуха расчетной величины происходит "выпуск" воздуха внутрь буение относится к горному делу, бурению скважин в сложных ческих условиях.бретения - обеспечение буре 1 х гидрогеологических условиЦель достигается тем, что устройство абжено делительным цилиндром с гермеэирующим переводником, присоединеным к герметизатору, вертлюгом для рильной колонны через редукционно-клапанные смесители. Далее воздух поднимается на поверхность вместе с водой и раэбуренной породой в виде пульпы, образуя обратную циркуляцию. Герметичность о скважине обеспечивается переводником, соединяющим техническую колонну с делительным цилиндром и вертлюгом для обратной промывки, который перемещается внутри делительного цилиндра. Уровень жидкости в скважине поддерживается на заданной отметке и регулируется с помощью гидравлического канала, выведенного иэ низа технической колонны к дроссельному регулирующему узлу, В состав бурильной компоновки может вводиться гидравлическое сопротивление, которое дает возможность уменьшить или увеличить величину гидродинамического давления на забой, Использование устройства позволяет сооружать скважины с обратной промывкой в сложных гидрогеологических условиях, например, на термальные воды с высокими забойными температурами, аномальными пластовыми давлениями при вскрытии поглощающих пластов в глубоких скважинах и др. 2 з, п, ф лы, 1 ил,обратной промывки, уст рильной компоновке и ра тельном цилиндре, обра установленными в лини жидкостной сред, драсс шим узлом, установленн жидкостной среды пере ном и гидравлическим ка одним концом с дроссе щим узлом, а другим вы вскую колонну ниже максимально возможного пониЖения динамического уровня, приэтом смесители, расположенные в нижнейчасти бурильной компоновки, выполнены средукционными клапанами и установлены всоединениях элементов бурильной компоновки. Ниже нижнего смесителя установлено гидравлическое сопротивление.На чертеже изображено устройство длябурения скважин с обратной промывкой.Устройство состоит из распределительного вертлюга 1, расположенного на верхнем конце ведущей трубы 2, ротора 3,герметизатора устья или превентора 4, установленного на герметизирующем переводнике 5, соединяющем между собойтехническую колонну 7 и делительный цилиндр 8, обратного клапана 6 для подачивоздуха, установленного на линии ввода газовой среды, выведенной в техническую,колонну, смесителей с редукционнымиклапанами 10, установленными в соединениях элементов бурильной компоновки 9,которая заканчивается долотом 11, гидравлического сопротивления 12, установленного ниже нижнего смесителя, выполненногов виде винта левого или правого вращения;гидравлического канала 13, выведенногониже максимально возможного понижениядинамического уровня; вертлюга для обратной промывки 14 с подшипниковым узлом15 и уплотнением 16, установленным на бурильной компоновке и размещенным в делительном цилиндре; обратного клапана 17для подачи воды и дроссельного регулирующего узла 18, расположенных на линии ввода жидкостной среды, выведенной втехническую колонну; запорных вентилей19 и 20 для перехода с обратной промывкина прямую и наоборот, входящих в обвязку 40насоса.Устройство для бурения скважин с об-ратной промывкой работает следующим образом,После установки и цементации направления в скважину устанавливают и цементируют техническую колонну 8, из нижней частикоторой выведен гидравлический канал 13,Верх колонны оборудуют линией ввода газовой среды.с обратным клапаном бдля подачи 50воздуха и линией ввода жидкостной среды собратным клапаном 17 и дроссельным регулирующим узлом 18, к которому подводитсягидравлический канал 13.Внутрь технической колонны спускают 55делительный цилиндр 8, который соединяется с технической колонной герметизирующим переводником 5. на которомустанавливают превентор 4, В обвязку насоса включают вентили 19 и 20 для перехода с обратной промывки нэ прямую и наоборот, В скважину спускают бурильную компоновку 9, которая включает смесители с редукционными клапанами 10. Внутрь делительного цилиндра между ведущей трубой 2 и бурильной компоновкой 9 устанавливают вертлюг для обратной промывки 14 с подшипниковым узлом 15 и уплотнением 16,Через обратные клапаны 6 и 17, пропускающие в одном направлении, подают воздух и воду в скважину, Давлением воздуха вытесняют воду из кольцевого пространства на глубину установки смесителей с редукционными клапанами и при достижении расчетной величины нагнетают воздух внутрь бурильной компоновки, обеспечивая работу эрлифтной системы одновременно с работой насоса.После включения вращения начинают бурение, Герметизацию в скважине обеспечивает переводник 5, установленный между технической колонной 7 и делительным цилиндрам 8, и вертлюг 14 для обратной промывки, который по мере углубления скважины перемещается внутри делитель- ного цилиндра,Для нормального процесса бурения поддерживают заданный динамический уровень в скважине за счет включенного в линию ввода жидкостной среды дроссельного регулирующего узла 18, которым управляют зэ счет избыточного давления в скважине, передаваемого по гидравлическому каналу, выведенному из низа технической колонны по ее наружной поверхности,. Дроссельным узлом регулируют количество жидкости от насоса, за счет чего обеспечивают требуемый ее уровень в скважине. Это позволяет стабильно работать эрлифту,На случай, когда по каким-то причинам создаются условия, выходящие за пределы регулировки системы, в состав бурильной компоновки вводится гидравлическое сопротивление 12, которое уменьшает кольцевой канал за счет увеличения наружного, диаметра бурильной компоновки на некоторой длине; а также возможность увеличения или уменьшения подпора за счет правого или левого вращения винтовой поверхности, Это дает возможность уменьшать или увеличивать величину гидродинамического давления на забой на величину местных гидравлических сопротивлений, приходящихся на отрезок трубы увеличенного диаметра и создаваемого винтом подпора, в случае необходимости задавить пласт (п ри возможном выбросе). Если пластовое давление будет превышать возможности регулировки гидравлическим сопротивлением, то переходят на бурение с прямой промывкой, Для этого шланг от вертлюга 1 соединяют с патрубком запорного вентиля 20, который открывают после перекрытия запорного вентиля 19.Предлагаемое устройство позволяет: В зависимости от условий вскрывать продуктивные пласты с давлением ниже пластового, равным пластовому или превышающим пластовое, путем регулирования количества подаваемых через обратные клапаны воздуха и воды в скважину и перепада давления нэ смесителях с редукционными клапанами и, таким образом, в сложных гидрогеологических условиях осуществлять бурение с постоянным заданным динамическим уровнем промывочной жидкости в скважине.Производить опробовэние пластов одновременно с процессом бурения без их кольматации и без опасений выброса, например, пароводяных смесей (ПВС) с высокими температурами, которые могут достигать на забое нескольких сот градусов,В экстремальных случаях, связанных, например, с выбросами теплоносителей в виде пароводяной смеси (ПВС) или перегретого пара, производить ликвидацию осложнений путем задавливания пласта при переходе на бурение с прямой промывкой.Использовать серийно выпускаемый, буровой инструмент путем включения в компоновку отдельных узлов для бурения с обратной промывкой.Устройство может применяться при бурении нефтяных и газовых скважин для предотвращения или снижения кольматации пласта.Внедрение изобретения позволит получить годовой экономический эффект не менее 20 - 25 тыс, руб, на скважину глубиной 1000 м и открывает широкие перспективы для освоения высокотемпературных геотермальных месторождений, а следовательно, для более широкого использования тепловой энергии земли.5Формула изобретения 1, Устройство для бурения скважин собратной промывкой, включающее буриль 10 ную компоновку с распределительным вертлюгом в верхней части и смесителями - внижней, пропущенную через герметизатор,установленный на технической колонне, илинию ввода газовой и жидкостной сред,15 врезанные в техническую колонну ниже герметизатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью обеспечения бурения в сложных гидрогеологических условиях, оно снабженоделительным цилиндром с герметизирую 20 щим переводником в верхней части, присоединенным к герметизатору, вертлюгомдля обратной промывки, установленнымна бурильной компоновке и размещеннымв делительном цилиндре, обратными клапа 25 нами, установленными в линиях ввода газовой и жидкостной сред, при зтом смесителивыполнены с редукционными клапанами иустановлены в соединениях элементов бурильной компоновки,30 2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что оно снабжено дроссельным регулирующим узлом, установленным на линии ввода жидкостной среды передобратным клапаном и гидравлическим кана 35 лом, связанным одним концом с дроссельным регулирующим узлом, а другим,вьгведенным в техническую колонну, ниженижнего смесителя.3, Устройство по и, 1; о т л и ч а ю щ е е 40 с я тем, что бурильная компоновка снабженагидравлическим сопротивлением, установленным ниже нижнего смесителя.1799989 ктор одственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужго гарина, 1 акаэ 1142 ВНИИПИ Госуд оставитель А. Деревянныхехред М,Моргентал Корректор И, Шмакова Тираж Подписноеенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 13035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5