Способ гидромеханического бурения и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к гидромеханическому бурению скважин, при котором разрушение горных пород происходит в результате совместного воздействия высоконапорных струй промьгвочного агента и вооружения долота. Цель - повышение эффективности бурения за счет уменьшения механической деструкции и расхода полимерного материала (ПМ)о Для этого при разрушении горной породы в высоконапорную струю воды предварительно непосредственно перед долотом вводят полиэтиленоксидо Предварительно его смешивают с глицерином в соотношении 3;7. сл CD С35 СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Ц) А1 (50 4 Е 21 В 10/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4105487/22-03 (22) 28 ° 05 ° 86 (46) 15.08.88. Бюл. У 30 (71.) Институт тепло- и массообмена им. А,В, Лыкова (72) З П. Шульман, Н А. Покрывайло, В.В, Товчигречко, А.В. Карпеченко, А И,. Литвинов, И.Н, Буяновский, Б.Т, Агошашвили и Ю.А. Бухман (53) 622.243.54(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1177438, кл. Е 21 В 10/18, 1984.

Винярский P.В. Исследование разрушаемости горных пород высоконапорными струями. Труды ВНИИБТ, вып.39, М, 1976, с. 73. (54) СПОСОБ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОГО БУРЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к гидромеханическому бурению скважин, при котором разрушение горных пород происходит в результате совместного воздействия высоконапорных струй промывочного агента и вооружения долота.

Цель — повышение эффективности бурения за счет уменьшения механической деструкции и расхода полимерного материала (ПМ). Для этого при разрушении горной породы в высоконапорную струю воды предварительно непосредственно перед долотом вводят полиэтиленоксид. Предварительно его смешиют с глицерином в соотношении 3:7.

1 4166

В устр-ве для гидромеханического бурения над долотом устанавливают смеситель 10 и резервуар.,3, выполненные в виде кольцевых цилиндрических полостей, образованных соответственно стенкой корпуса 1 долота и внутренней перфорированной отверстиями 11 трубой 12 и стенкой корпуса и внутренней трубкой 6. Резервуар 3 содержит нижнюю жесткую стенку 7 с дозирующими отверстиями 8 и расположенную в верхней части эластичную диафрагму 9. В корпусе 1 долота установлены сопловые насадки (СН) 14, На оси СН 14 имеют57 ся трубки 15, соединенные отверстиями

16 со смесителем 10. Из резервуара 3

ПИ 4 через отверстия 8 попадает в смеситель 10. Через отверстия 11 туда же попадает буровой раствор. Диафрагма 9 препятствует контакту бурового раствора с ПИ до момента ее поступления в смеситель 10. Система выступов 13 на трубе 12 обеспечивает интенсивное перемешивание и растворение ПИ до однородного состояния. Подача IIM через трубки 15 на оси СН 14 приводит к уменьшению его расхода. 1 з п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к гидромеханическому бурению, при котором разрушение . горных пород происходит в результате. 5 совместного воздействия высоконапорных струй промывочного агента и вооружения долота.

Целью изобретения является повышение эффективности бурения за счет 10 уменьшения механической деструкции и расхода полимерного материала.

На чертеже изображено устройство для гидромеханического бурения.

Устройство состоит из корпуса 1 долота 2. Резервуар 3 с полимерным материалом 4 выполнен в виде кольцевой цилиндрической полости, гидравлически сообщенной с внутренней полостью промывочного канала 5 ° внеш-. ней стенкой которой является корпус 1, .а внутренней - трубка 6. Резервуар содержит нижнюю жесткую стенку 7 с дозирующими отверстиями 8 и расположенную в верхней части эластичную диафрагму 9. Смеситель 10 также выполнен в виде кольцевой цилиндрической полости, внешней стенкой которой . является корпус 1, а внутренней— перфорированная отверстиями 11 труба 12, содержащая систему выступов 13.

Сопловые насадки 14 содержат установленные на их оси трубки 15, соединенные отверстиями 16 со смесителем.

Устройство работает следующим 35 образом.

Под действием перепада давления полимерная суспензия из резервуара 3 через дозируняцие отверстия 8 попадает в смеситель 10. Туда же поступает через отверстия 11 и буровой раствор, закачиваемый .в корпус 1 долота 2 с поверхности земли. Эластичная диафрагма 9 препятствует контакту бурового раствора с полимерной суспензией до момента ее поступления в смеситель 10. Система выступов 13 обеспечивает интенсивное перемешивание и соответственно растворение полимерной суспензии до получения однородного состояния. За счет перепада давления, обусловленного в том числе эжекцией, буровой раствор, содержащий полимерную примесь, из смесителя 10 поступает в установленные на оси сопловых насадок 14 трубки 15. Жидкость на выходе из трубок 15 подвергается интенсивной продольной деформации (растяжению), вследствие чего сильна

1 возрастает ее вязкость. Это свойство полимерных растворов и обуславливает его высокую эффективность при ударе струи о поверхность скважины, Растянутые полимерные молекулы и ассоциаты ведут себя в этом случае как очень твердые частицы, способствуя разупрочнению породы или повышая эффективность очищающего действия (если струи используются для очистки вооружения долота от твердообразных наслоений).

Подача полимерного раствора через ус14166 тановленные на оси сопловых насадок трубки приводит к существенному уменьшению расхода полимерного материала (примерно в 25 раз) по сравнению с подачей через все сечение сопла.

В качестве полимерного материала 4, заполняющего резервуар 3, используется суспензия порошка полимера, например, полиэтипеноксида в глицерине в 10 следующем соотношении, вес.ч; глицерин 70;- порошок полимера 30. Повышение весового содержания полимерного порошка свыше 307 приводит к сильному структурообразованию, что ухудша- 15 ет реологические свойства среды (снижается текучесть, затрудняется процесс растворения). Уменьшение концентрации ниже ЗОЖ нежелательно иэ-за необходимости увеличения емкости резер- 20 вуара 3 при сохранении того же расхода полимера (по сухому весу). Использование высококонцентрированной полимерной суспензии, выдавливаемой из емкости, непосредственно расположенной вблизи бурового инструмента, позволяет обеспечить при малой емкости pesepвуара (50 л) продолжительное время непрерывной работы устройства без дозировки (1000 часов) и практичес- 30 ки полностью исключить механическую деградацию полимерного раствора, по-скольку длина гидравлического тракта (от смесителя до сопповых насадок) очень мала (1 м). Размещение источ- З5 ника свежего (недеградированного) полимерного раствора в призабойной зоне дает значительный эффект не только с точки зрения интенсификации гидромониторного бурения, но и за счет 40 получения дополнительных преимуществ— снижения гидравлического сопротивления при движении выбуренной породы в межтрубном пространстве, повышения несущей способности бурового раство- 45 ра, а также за счет других известных положительных проявлений недеградированного полимерного раствора. Кроме того, наличие вблизи бурового инструмента смесителя с сильно турбули- В0

57

4 зированным потоком, и с развитой (за счет выступов) поверхностью позволяет существенно увеличить теплоотдачу йэ зоны вооружения долота с породой.

Формула изобретения

1. Способ гидромеханического бурения, заключающийся в разрушении горной породы долотом и высоконапорной струей воды, в которую предварительно вводят полиэтиленоксид, о т л ич а ющи и с я тем, что, с целью повышения эффективности бурения sa счет уменьшения механической деструкции и расхода полимерного материала, полиэтнленоксид вводят в воду непосредственно перед долотом, причем полиэтиленоксид предварительно смешивают с глицерином в соотношении 3:7.

2. Устройство для гидромеханического бурения, включающее долото, в корпусе которого установлены сопповые насадки и выполнен промывочный канал, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности бурения за счет уменьшения механической деструкции и расхода полимерного материала, оно снабжено установленньм над долотом смесителем и резервуаром, причем резервуар- выполнен в виде кольцевой цилиндрической полости, образованной стенкой корпуса долота и внутренней трубкой, верхняя часть полости содержит эластичную диафрагму, а нижняя — жестко закрепленную стенку, выполненную с дозирующими отверстиями, сообщающими резервуар со смесителем, выполненным в виде кольцевой цилиндрической полости, образованной стенкой корпуса долота и внутренней перфорированной трубой, выполненной с выступами на наружной поверхности, причем нижняя часть кольцевой цилиндрической полости смесителя снабжена трубками, нижний конец которых установлен на оси сопловых насадок, а промывочный канал образован внутренней трубкой и перфорированной трубой, ВНИИПИ Заказ 4042/30 Тираж 531 Подписное

Произв. -полигр. пр-тие, r Ужгород, ул. Проектная, 4