Способ бурения скважин в осложненных условиях

 

Изобретение относится к горной пром-сти. Цель изобретения. - повышение эффективности борьбы с осложнениями в процессе бурения скважин. Создают поток бурового раствора в бурильных трубах и в затрубном пространстве . Для этого устанавливают струйные насосы над верхней и нижней границами пласта. Изменяют режим перемещения бурового растцрра в скважине разделением его потока по меньшей мере на дна. Один поток нап-. равляют к долоту по трубному пространству , а другой - в затрубное пространство через насосы для их привода с формированием потока бурового раствора в пространстве между стенками скважины и наружной поверхностью насоса в направлении, противоположному потоку, направленному в затрубное пространство из труб. Потоки в затрубное пространство из бурильных труб через насосы направляют из расчета создания в околопластовой зоне скважины локальной области с давлением , равным пластовому. Обеспечивают равенство напоров насосов и гидравлических сопротивлений потокам в зазорах между насосом и стенкой скважины . Передают гидростатическое давление в зону скважины, расположенную под нижним насосом. Чем больше давление на пласт, тем большей величи ны требуется сила гидростатического сопротивления в зазорах, тем большая нужна производительность накоса. 1 ил сл Oliik 00 4 СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 E 21 В 21/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4172194/22-03 (22) 30. 12.86 (46) 15.11.88.Бюл. Ф 42 (71) 10жно-Уральское отделение Всесоюзного научно-.исследовательского геологоразведочного института (72) В.Д,Терентьев и А.3.Крист (53) 622.241.243 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 794181, кл. Е 21 В 21/08, 1971.

Авторское свидетельство СССР

В 1388539, кл. E 21 В 21/00, 1985. (54) СПОСОБ БУРЕНИЯ СКВАЖИН В ОСЛОЖ- .

НЕННЫХ УСЛОВИЯХ (57) Изобретение относится к горной пром-сти. Цель изобретения- - повышение эффективности борьбы с осложнениями в процессе бурения скважин.

Создают поток бурового раствора в бурильных трубах и в затрубном пространстве. Для этого устанавливают струйные насосы над верхней и нижней границами пласта. Изменяют режим перемещения бурового раствора в

„„SU„„1437490 А 1 скважине разделением его потока по меньшей мере на два. Один поток нап-. равляют к долоту по трубному пространству, а другой — в эатрубное пространство через насосы для их привода с формированием потока бурового раствора в пространстве между стенками скважины и наружной поверхностью насоса в направлении, противоположному потоку, направленному в затрубное пространство из труб. Потоки в эатрубное пространство иэ бурильных труб через насосы направляют из расчета создания в околопластовой зоне скважины локальной области с давлением, равным пластовому. Обеспечива- Я ют равенство напоров насосов и гидравлических сопротивлений потокам в зазорах между насосом и стенкой скважины. Передают гидростатическое давление в зону скважины, расположенную под нижним насосом. Чем большедавлеиие иа пласт, тем большей величи ны требуется сила гидростатического 4йЬ сопротивления в зазорах, тем большая фф нужна производительность на оса 1 ил

1437490

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к бурению скважин, и может быть использовано при бурении скважин в осложненных ус5 ловиях: в условиях неустойчивого, высоконапорного или поглощающего пласта °

Цель изобретения — повышение эф фективности борьбы с осложнениями в процессе бурения скважин за счет соз-1О дания в открытом стволе локальной зоны давления, соответствующего плястовому.

На чертеже изображена схема циркуляции бурового раствора в скважине и, местных замкнутых циркуляций бурового раствора вокруг перекачивающих (, устройств, поясняющая случай, когда способ бурения скважины в осложнен-! ных условиях применяется для буре- 20, ния в условиях неустойчивого или вы(, соконапорного пласта.

Способ бурения скважин в ослож, ненных условиях, в частности в условиях наустойчивого или высоконапорно, го пласта, осуществляют следующим образом.

При вскрытии обваливающегося или, проявляющего пласта струйные насосы

1 и 2 встраиваются в бурильную колонну 3 с обеспечением интервала меж ду насосами не менее мощности (толщины) этого пласта. Струйные насосы устанавливают напорами, т.е. выхлопными каналами 4 навстречу друг другу.35

Затем бурильную колонну спускают в

: скважину для обычного бурения.

Поток бурового раствора Q от бурового насоса, двигаясь по бурильной колонне, достигает струйного насоса 40

1, где его разделяют на две части Ц . и (О-Q ). Поток Q передает струйному насосу 1 гидравлическую энергию от бурового насоса для получения с помощью инжекции высокопроизводитель- g5 ного потока A,, который выбрасывается через выхлопные каналы 4 в пространство 5 скважины, образующее локальную область околопластовой зоны скважины, ограниченную струйными насосами. Оставшаяся в бурильных трубах часть потока (Q- „)движется далее и поступает во второй струйный насос 2, где снова делится на две части Q и (Q Q - 0 ), Поток Я передает струйному насосу 2 гидравлическую энергию от бурового насоса для получения с помощью индекции еще одного высокопроизводительного потока который выбрасывается через выхлопные каналы 4 струйного насоса

2 в то же пространство 5 скважины, но навстречу потоку Я „. Оставшаяся в бурильных трубах часть потока (Q-Q - 0 ) движется к долоту 6 и затем по затрубному пространству поднимается до струйного насоса 2, проходит через его всасывающие каналы

7 и выхлопные каналы 4 и поступает в пространство 5. Здесь часть потока )-О„-.Q ) соединяется с частями Q и Q q и полный буровой поток Q через зазор 8 между стенкой скважины 9 и . корпусом струйного насоса 1 направляется в затрубное пространство скважины и далее к ее устью. Таким образом, буровой насос осуществляет полностью всю прямую циркуляцию бурового раствора Q а струйные насосы осуществляют только местную циркуляцию вокруг себя в аксиальном направлении (Ор,— Г1,) и (q <- Q<)

Напоры в с тречных по токов Q, и Q создают в пространстве 5, т.е. в пределах пласта, дополнительное давление на пласт. Величина этого давления, дополнительного к гидростатическому давлению, задается из условия прекращения обвалов или проявления пласта.. Например, для проявляющего пласта дополнительное давление будет равно разности между пластовым давлением флюида и гидростатическим давлением бурового раствора.

Теперь надо устранить передачу этого дополнительного давления за пределы установки струйных насосов, локализовать его только в интервале между струйными насосами, причем передача может быть осуществлена только через зазоры 8 и 10. Для этого в зазорах создают силы гидравлического сопротивления дополнительному давлению, равные ему по абсолютной вели-;— чине и направленные ему навстречу, сверху и снизу. Чтобы получить силы гидравлического сопротивления, направленные навстречу друг другу и вместе с тем навстречу всестороннему дополнительному давлению, местные циркуляции (n„ — q Ä) и (Q „, — О ) вокруг струйных насосов осуществляют в противоположном направлении. Силы гидравлического сопротивления явля-. ются векторами„ в отличие от давления, которое передается всесторонне.

Сила гидравлического сопротивления в!

43749

35 зазоре 8 направлена вниз, а сила гидравлического сопротивления в зазо.ре 10 направлена вверх. Дополнительное давление на пласт может дости5 гать нескольких десятков атмосфер, следовательно, силы гидравлического сопротивления в зазорах должны достигать такой же величины . Для получения таких сил используют высокопроизводи- 10 тельную циркуляцию струйных насосов вокруг себя в аксиальном направлении.

Чем больше дополнительное давление на пласт, тем большей величины требуется сила гидравлического сопротив-.35 ления в зазорах, тем больше нужна производительность струйных насосов.

Кроме того, чем больше зазоры 8 и 10, тем больше должна быть производительность замкнутой циркуляции струных 20 насосов. Потребную производительность определяют с учетом создания необходимой величины дополнительного давления на пласт и величины радиального зазора между стенкой скважины и корпусом струйного насоса, исходя иэ условия равенства дополнительного давления на пласт и силы сопротивления в зазоре по известной формуле, Гидравлическое давление столба ЗО бурового раствора передается следующим образом. Струйный насос 1 не препятствует передаче гидростатического давления как через всасывающие каналы и выхлопные, так и через зазор 8. Он является гидравлическим сопротивлением только для давления, равного дополнительному и направлен" ного снизу. Струйный насос 2 также не препятствует передаче гидростатичес- 40 кого давления как через выхлопные и всасывающие каналы,.так и через зазор 10. Он также является гидростатическим сопротивлением только для давления, равного дополнительному, 45 но направленно;о сверху. Если равенство напоров струйных насосов и гидравлических сопротивлений в зазорах

0 4 будет нарушено то ниже струйного насоса 2 гидростатическое давление будет передаваться не полностью.

При осуществлении способа бурения скважины в условиях поглощающего пласта напоры струйных насосов направляют в противоположные стороны. формулаиэобретения

Способ бурения скважин в осложненных условиях, включающий создание потока. бурового раствора в бурильных трубах и затрубном пространстве струйными насосами, устанавливаемыми в колонне бурильных труб, и изменение режима перемещения бурового раствора в скважине разделение его потока по меньшей мере на два, .один из которых направляют к долоту по трубному пространству, а другой — в затрубное пространство через струйные насосы для их привода с формированием потока бурового раствора в пространстве между стенками скважины и наружной поверхностью струйного насоса в направлении, противоположном потоку, направленному в эатрубное пространство иэ бурильных труб, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности борьбы с осложнениями в гроцессе бурения скважин, струйные устройства устанавливают над верхней и под нижней границами пласта, потоки в затрубное пространство из бурильных труб через струйные насосы направляют-иэ расчета создания в околопластовой зоне скважины локальной области с давлением, равным плаетовому, причем обеспечивают равенство напоров струнных насосов и гидравлических сопротивлений потоками в зазорах между ними и передачу гидростатического давления на зону скважины, расположенную нод нижним труйным насосом.

1437490

Составитель А.Меньшиков

Редактор М.Бандура Техред Л.Сердюкова

Корректор М.Максимишннец

Заказ 5865/30

Тираж 531

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета 1сы по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4