Способ бурения скважин в малоустойчивых и низкотемпературных породах и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение скорости бурения с максимальным сохранением приствольной геологической зоны. По двойной бурильной колонне с породоразрушающим инструментом прокачивают буровую жидкость. Последней доливают заколонное пространство и создают зоны ограничения гидросообщения призабойной зоны и заколонного пространства. В зоне ограничения гидросообщения селективно с прокачиванием буровой жидкости создают из подвижной и неподвижной частей тампон с основой из геля путем смешивания подвижно-жидких компонентов и буровой жидкости в смесителях. Полученную смесь подают в зону ограничения. Подвижную часть тампона транспортируют совместно с корпусом ограничителя и камер. Неподвижную часть оставляют на стенках скважины. Заколонное пространство доливают буровой жидкостью непосредственно над зоной ограничения гидросообщения. Долив ведут одновременно с созданием тампона или отдельно. Устройство для осуществления данного способа имеет разобщитель и ограничитель, выполненный с расположенными по окружности относительно его оси смесителями и отверстиями. В последних расположены с соединительными проходами подпружиненные цилиндрические пальцы с узлом привода с толкателями. Они установлены с возможностью контакта с нижним торцами цилиндрических пальцев и двухстенным трубчатым сменным звеном. Последнее соединено с верхним торцом двухстенной трубы ограничителя и имеет на его наружной поверхности не менее двух камер. Объемы камер разделены поршнями на верхние и нижние. При этом верхние объемы сообщены с внутренним пространством бурильной колонны для подачи буровой жидкости. Нижние объемы заполнены подвижно-жидкими компонентами и сообщены наружными трубопроводами и внутренними каналами со смесителем. Последний сообщен через сопло с наружной поверхностью ограничителя, а через тракты и внутреннюю проточку в корпусе ограничителя с внутренним пространством бурильной колонны для долива заколонного пространства. Подпружиненные кольцевые пальцы выполнены с возможностью перекрытия наружных трубопроводов, внутренних каналов, трактов и внутренней проточки. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„ 1583584

А1 (51)5 E 21 В 21/00 33/13 зИЙ "

1 4 -4 ?

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н А BTGPGHoMV сВКДетеДьстВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 3961017/23-03 (22) 08.09.85 (46) 07.08.90. Бюл. Р 29 (75) A. Д. Девятков (53) 622. 248. 33 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 113656, кл. Е 21 В 21/00, 1955.

Патент США N - 3208539, кл. 175- 215, опублик. 1966. (54) СПОСОБ БУРЕНИЯ СКВАЖИН В МАЛОУСТОЙЧИВЫХ И НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ

ПОРОДАХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к горному делу. Цель — повышение скорости бурения с MBKcHMBJlbliblM сохранением приствольной геологической зоны. По двойной бурильной колонне с породоразрушающим инструментом прокачивают буровую жидкость. Последней доливают заколонное пространство и создают зоны ограничения гидросообщения призабойной зоны и заколонного пространства. В зоне ограничения гидросообщения селективно с прокачиванием буровой жидкости создают из подвижной и неподвижной частей тампон с осно-. вой из геля путем смешивания подвижно-жидких компонентов и буровой жидкости в смесителях. Полученную смесь подают в зону ограничения. Подвижную часть тампона транспортируют совместно с корпусом ограничителя и камер, Неподвижную часть оставляют на стенках скважины. Заколонное пространство доливают буровой жидкостью непосредственно над зоной ограничения

2 гидросообщения. Долив ведут одновременно с созданием тампона или отдельно. Устр-во для осуществления данного способа имеет разобщитель и ограничитель, выполненный с расположенными по окружности относительно его ocu смесителями и отверстиями. В последних расположены с соединительными проходами подпружиненные цилиндрические пальцы с узлом привода с толкателями. Они установлены с возможностью контакта с нижними торцами цилиндрических пальцев и двухстенным трубчатым сменным звеном. Последнее со"

1 единено с верхним торцом двухстенной трубы ограничителя и имеет на его наружной поверхности не менее двух камер. Объемы камер разделены поршнями на верхние и нижние. При этом вЕрхние объемы сообщены с внутренним про- . странством бурильной колонны для подачи .буровой жидкости. Нижние объемы заполнены подвижно-жидкими компонентами и сообщены наружными трубопроводами и внутренними каналами со смесителем. Последний сообщен через сопло с наружной поверхностью ограничителя, а через тракты и внутреннюю проточку в корпусе ограничителя с внутренним пространством бурильной колонны для долива заколонного пространства. Подпружиненные кольцевые пальцы выполнены с возможностью перекрытия наружных трубопроводов, внутренних каналов, трактов и внутренней проточки. 2 с. 1 и з п. ф-лы, 9 ил. ют зону ограничения гидросообщения призабойного и заколонного пространства.

В зоне ограничения гидросообщение селективно с прокачиванием буровой . жидкости создают из подвижной и неподвижной частей тампона с основой из геля путем .смешивания подвижножидких компонентов и буровой жидкости в смесителях и подачи их зону ограничения гидросообщения. При этом подвижную часть тампона транспортируют совместно с корпусом ограничителя и камер, а неподвижную часть оставляют на стенках скважины.

Долив заколонного пространства буровой жидкостью осуществляют непосредственно над зоной ограничения гидросообщения или в нее и ведут долив одновременно с созданием тампона или отдельно.

3 1583584 ! Изобретение относится к горному делу, а именно к способам бурения скважин особенно в малоустойчивых

H низкотемпературных породах подt верженных нежелательным изменениям в приствольной геологической зоне, которые приводят к нарушению конфигурации ствола скважины (например,процессы кавернообраэования, желобообразования и т.п.), а также пород, склонных к гидроразрывам пластов и поглощениям бурового раствора,и предназначено для бурения скважин как кольцевым забоем с отбором керна, так и сплошным забоем.

Вращение породоразрушающего инструмента может осуществляться как

| ! от забойного привода (включая электробуры и турбодолота), так и от передачи крутящего момента с дневной поверхности на забой посредством вращения двойной бурильной колонны, но в пределах малых частот вращения.

Цель изобретения — повышение скорости бурения с максимальным сохранением приствольной геологической зоны.

На фиг.1 изображено устройство для осуществления способа с наземным и внутрискважинным оборудованием в мо мент пршчой прокачки буровой жидкоl сти по двойной бурильной колонне,об( щий вид; на фиг.2 — сечение А-А на фиг. 1 при перекрытых (пальцем) трубопроводах, каналах и трактах;на фиг,3 -З5 устройство в момент обратной прокачки буровой жидкости .(например, с непрерывным отбором и гидравлическим выносом керна) по двойной бурильной

4О колонне, общий вид, на фиг.4 — сечение Б-Б на фиг.3. при открытых трубопроводах, каналах и трактах: на фиг.5 — устройство в устье скважины, оборудованном превектором и заколон%Э ным пространством, соединенным с патрубком, оснащенным манометром и запорным устройством, в момент прямо" го прокачивания буровой жидкости по двойной бурильной колонне, общий вид;

„50 на фиг.6 — узел I на фиг,1;на фиг.7— сечение В-В на фиг.5; на фиг.8 - узел

II на фиг.1; на фиг.9 — узел III на фиг„2 и 4.

Сущность способа заключается в сле55 дующем.

Одновременным прокачиванием буровой:жидкости по двойной колонйе с по" родоразрушающим инструментом. созцаУстройство для осуществления способа бурения скважин в малоустойчивых и низкотемпературных породах состоит из буровой установки, в которую входит буровая вышка i с подвешенным к ней на канатах 2 грузоподьемным крюко-блоком 3. К вышке 1 крепится датчик 4 веса, функционально соединенный с канатами 2. К крюкоблоку 3 подвешен вертлюг-сальник 5, к которому подсоединен гибкий шланг

6, через который имеется возможность создавать прямое прокачивание буроsoA (например, незамерзающей) жидкости 7 насосом 8 через нагнетательную линию 9 (или к вертлюгу-сальнику

5 подсоединяется перемещающаяся труба 10, через которую имеется возможность отвода керна 11 в приемную емкость 12 при осуществпении обратной прокачки буровой жидкости 7). К подвижной части вертлюга 5 крепится переходник 13, соединенный с внутренней трубой 14 (фиг,6), принадлежащей двойной ведущей бурильной трубе 15, которая имеет наружную трубу 16, корпус сальника 17, подшипники 18 и крышки 19 и 20. Внутренняя труба 14 и наружная труба 16 ограничивают центральный проход 2 1 и кольцевой проход 22, которые стыкуются с другими аналогичными проходами элементов оборудования, составляющего двойную бурильную колонну 23 ° Корпус сальника

17 при прямой прокачке соединен гибким шлангом 24 с трубопроводами 25 и

5 158358 через очистное устройство 26 и приемную емкость 27 — со всасывающим патрубком насоса 8, а при обратной прокачке корпус сальника 17 соединен гибким шлангом с нагнетательной линией 9 насоса 8. Приемная емкость

27 (фиг.3) имеет (с возможностью перекрывания) патрубок 28 и компенсирующую емкость 29, гидравлически соединенную с заколонным пространством 30 скважины, имеющей забой 31 и стенки 32 (фиг.7). Двойная бурильная ведущая труба 15 находится в соединении с ротором 33 бурового стан- ка буровой установки и, кроме того, герметично соединена с двойной бурильной колонной 23, Устье скважины может быть оборудовано трубой 34 (фиг.5), имеющей 20 снаружи цементное крепление 35, а . верхняя незацементированная цилиндрическая часть трубы 34 имеет сбоку патрубок 36, снабженный устройством

37 для контроля -давления и запор- 25 ным устройством 38. Верхний торец трубы 34 герметизирован провенто- ром 39, у которого имеется уплотнение 40.

Двойная бурильная колонна 23 име- 30 ет в своем составе последовательно соединенные сменное звено 41, автоматическое устройство 42, забойный двигатель 43 (или турбодолото 44 с наддолотным переходником 45), оснащенный породораэрущающим инструментом 46. Заколонное пространство 30 (фиг.5) от устья и до забоя 31 разделено, например, гибкими разобщителями 47 на зоны: приустьевую 48, верх- 4О нюю 49, зону 50 расположения камер, зону 51 образования тампонов (с основой из геля) и призабойную зону

52. Сменное звено 41 (фиг.3 и 5) сосТоНТ из двухстенного трубчатого эве- 45 на 53 (фиг. t-3), встроенного в двойную бурильную колонну 23. На наруж. ной поверхности звена 53 расположены внутренняя 54 и наружная 55 камеры, образованные наружной оболочкой 56 (фиг.2) и разделяющей продольной перегородкой 57, дном 58 и крышкой 59.

На дне 58 и крышке 59 имеются дистанционные упоры 60. Объемы камер 54 и 55 разделены поршнями 61, имеющими уплотнения 62 на верхний 63 и нижние 64 и 65 объемы. Двухстенное трубчатое звено 53 имеет (фиг.7) связанные ребрами 66 внутреннюю 67 и наруж4 6 кую 68 стенки, через которые проходит соединительная трубка 69 (фиг.2) или равнозначное ей отверстие, аналогичное отверстию 70 (фиг.4), выполненное только в наружной стенке 68 для возможности сообщения с проходом 22.

Соединительная трубка 69 соединяет внутреннее пространство двойной бурильной колонны 23 (т. е. проход 2 1) с верхним объемом 63, Двухстенное трубчатое звено 53 соединено с аналогичным устройством — двухстенной трубой 71 (не показано), образуя часть составляющих длин проходов 21 и 22 двойной бурильной колонны 23.

Аналогично звену- 53 (фиг.2) двухстенная труба 7 1 имеет проходящую через обе ее стенки соединительную трубку 69 (или отверстие 70, выпол-.. ненное только в наружной трубе для возможности сообщения с проходом 22).

Двухстенная труба 71 принадлежит автоматическому устройству 42, которое имеет еще корпус ограничителя

72; Корпус ограничителя 72 снабжен смесителем 73 вращательно-вибрирующего типа (фиг.9), состоящим из перфорированных упругих, имеющих возможность вращения элементов: наружного

74 и внутреннего 75. Последний имеет на наружной поверхности лопатки 76 и опорный хвостовик 77. Смеситель 73 имеет выход через внутреннее пространство 78 сопел 79 в зону образования тампона 51. Сверху смеситель

73 ограничен пробкой 80 (фиг.2 и 9) имеющей уплотнительное кольцо 81 и перепускной канал 82. Корпус ограничителя 72 имеет отверстие 83 и расположенный в нем подпружиненный пружиной 84 цилиндрический палец 85 который имеет соединительные проходы

86-88 и торцовый участок 89 умень- шенного диаметра, на котором расположено уплотнение 90. Отверстие 83 герметично закрыто сверху пробкой

91. Корпус ограничителя 72 имеет внутреннюю кольцевую проточку 92, которая соединена также трубкой 69 (или отверстием, аналогичным отверстию 70) с внутренним пространством буриль- . ной колонны 23. Свободный торец участка 89 цилиндрического пальца 85 имеет воэможность контактирования с толкателями 93, несущими уплотнение 94. Толкатели 93 соединены крепежными элементами 95 с кольцевьи поршнем 96, который расположен на вхо1583584 де в цилиндр-паз 97 (фиг. 4), выполненный н корпусе привода 98. Корпус привода 98 закреплен на наружной поверхности двухствнной трубы 7 1. Между дном цилиндра-паза 97 и внутренним торцом поршня 96 имеется герметичная полость 99, в которой расположены пружины 100 кольцевого поршня 96, а также упоры 101.Кольцевой поршень

; 96 имеет уплотнение 102 и нижний упор, 103 со сквозными пазами 104. Корпус привода 98 ориентирован относительно !

, корпуса ограничителя 72 штифтом 105 и прижат к нему через шайбу 106, раэ общители 47 и нижний упор 103 гай-! ками 107. Нижние объемы 64 и 65 (фиг,2) внутренней 54 и наружной 55 камер соединены наружными трубопро,, водами 108 и 109 (фиг. 4 и 8) соответ- 2О сгвенно с отверстиями 110 и 111 корпуса ограничителя 72 при помощи. разъемных соединений 112 (фиг.8).Эти отверстия 110 и 111 входят в отверстие 83 и могут быть или закрыты . 25 пальцем 85 или соединяться через его соединительные проходы 87 и 88 с каналами 113 и 114 (фиг.9). Тракт

115 может также закрываться пальцем

85 или иметь соединение с его соединительным проходом 86. Тракт 115 имеет соединение через тракт 116 со сме сителем 73. Каналы 113 и 114 также имеют выход в смеситель 73. От тракта 116 имеется отводной тракт 117, который соединяет его с зоной 50 распожения камер, т.е. выше корпуса ограничителя 72. Трубопроводы 108 и

109 защищены кожухом 118 (фиг. 1 и 2).

В трубопроводах 108 и 109, как и в объемах 64 и 65, могут находиться подвижно-жидкие компоненты 119 (фиг 3 и 9).

II р и м е р 1. Способ бурения малоустойчивой и низкотемпературной породы (фиг.1, 2).

Двойную бурильную колонну,скомплектованную из необходимых для бурения элементов, дополняют автоматическим устройством 42 и сменным зве-. ном 41 с полностью заправленйыми объемами 64 и 65 подвижно-жидкими компонентами 119. Чатем скомплектованную и дополненную бурильную колонну 23 собирают и обвязывают. с насосами 8 и осуществляют проходку сплошным забоем с эакачиванием буровой жидкости в центральный проход

21, т.е ° с прямой прокачкой незамер- зающей буровой жидкости 7, например минерализованной технической воды, по двойной бурильной колонне 23 с образованием забоя 31 и заколонного пространства 30. По мере проходки производят при помощи автоматического устройства 42 (путем создания расчетного технологического давления буровой жидкости 7 в призабойной зоне 52, которое позволяет предопевать пружины 100 поршнем

96 и воздействовать через толкатели

93 на перемещение вверх цилиндрического пальца 85) долив снизу заколонного пространства 30 в зоны 50 и

51 очищенной незамерзающей буровой жидкости 7, поступающей из центрального прохода 21 двойной колонны 23 по трубке 69 двухстенной трубы 71, а также производят образование в месте расположения корпуса ограничителя 72 тампона с основой из геля в зоне 51 при помощи подачи автоматическим устройством 42 (под наибольшим технологическим давлением прокачивания) иэ объемов 64 и 65 подвижно-жидких компонентов 119. Например, в объеме 64 находится глинистый раствор„ обработанный карбоксиметилцеллюлозой (КИЦ-600), a s объеме 65 находится коагулятор — хлористый кальций (CaC1 ) ° Лодвияаао-жидкие концентрированные компоненты 119 иэ объемов 64 и 65 по трубопроводам 108 и 109 подаются к отверстиям 110 и 11 t выполненным в корпусе ограничителя 72,и далее по соединительным проходам 87 и 88 поступают в каналы 113 и 114, а затем через вращающиеся перфорированные упругие элементы 74 и 75 в смеситель 73. Одновременно с подачей подвижно-жидких компонентов 119 и их смешиванием в смесителе 73 в него же подается очищенная буровая жидкость

7, Осуществляется это следующим образом. Жидкость сначала поступает через трубку 69 из центрального прохода 21 двухстенной трубы ?1 в кольцевую внутреннюю проточку 92 в корпусе ограничителя 72, а затем через соединительные каналы 86 и трак- . ты 115 и 116 попадает в смеситель

73, т.е. на его упругие вращающиеся лопатки 76. Из смесителя 73 полуготовая смесь иэ подвижно-жидких компонентов 119 и буровой жидкости 7 поступает во внутреннее пространство 78 сопел 79 и псд тем же рабо9 1 8 чим давлением насосов 8 и давлением статического столба. буровой жидкости 7, находящейся внутри центрального прохода 21 двухстенной трубы

71, нескоагулированная смесь поступает через сопла 79 в зону образования тампонов 51 для их окончательного образования в места расположения корпуса ограничителя 72. По мере увеличения проходки, т.е. осуществления процесса бурения и выноса разрушенной породы по наружному каналу двойной бурильной колонны 23, тампон 5 1 с основой из геля транспортируют в зону 50 и в ней задерживают, а в зоне 5 1 с учетом нормально идущей проходки (или с отклонением от нее) образуют новые тампоны 51. Таким образом, на протяжении всего процесса бурения происходит адгезионно-кольматирующий эффект кре, пления стенок 32 скважины и ограничение от перетока буровой жидкости

7 из заколонного пространства 30 в призабойную зону 52.

После отработки породоразрушающего инструмента 46 на забое 31 для смены его производят подъем двойной бурильной к слон ны 2 3 н а дневную поверхность. При операциях замены

) породораэрушающего инструмента 46 (включая спуско-подъемные) параллельно осуществляют операции по замене сменного звена 41 другим звеном с полностью заправленными объемами

64 и 65 подвижно-жидкими компонентами 119.

Пример 2. Способ бурения малоустойчивых и низкотемпературных пород с отбором керна (фиг.3). . Двойную бурильную колонну, скомплектованную иэ необходимых для бурения элементов, дополняют автоматическим устройством 42 и сменным звеном 41 с полностью заправленными объемами 64 и 65- подвижно-жидкими

I компонентами 11 9.

Затем скомплектованную и дополненную рубильную колонну 23 собирают и обвязывают с насосом 8 и осуществляют проходку с непрерывным гидроподъемом керна по центральному проходу 21, т.е. осуществляют обратное прокачивание буровой жидкости 7, имеющей нулевую или отрицательную. температуру (например, малоглинистого минералиэованного раствора,обработанного полиакриламидом), по двой3584

10 ной бурильной колонне 23 с образованием забоя 31 и заколонного простраФства 30. По мере проходки производят при помощи автоматического"устройства 42 под расчетным (технологическим) давлением прокачивания буровой жидкости 7 долив снизу заколонного пространства 30 в зоны 50 и 51 очищенной незамерзающей буровой жидкости 7, поступающей через отверстие

70, выполненное в наружной трубе двухстенной трубы 71 автоматического устройства 42, а затем производят образование в месте расположения корпуса ограничителя 72 тампона 51 с основой иэ геля при помощи подачи автоматическим устройством 42 из объемов

64 и 65 подвижно-жидких компонентов

20. 119 (например, в объема 64 находится концентрированный раствор хромпика, а в объеме 65 вЂ,раствор соляной кислоты). Подвижно-жидкие концентрированные компоненты 119 из объемов 65 и

25 64 по трубопроводам. 108 и 109 поступают к отверстиям 110 и 111, выполненным в корпусе ограничителя 72, далее по соединительным проходам 87 и 88 в каналы 113 и 114, а затем через вращающиеся перфорированные элементы 74 и 75 — в смеситель 73 ° Одновременно с подачей подвижно-жидких компонентов 119 и их смешиванием в смесителе 73 в него же подается очи35 щенная буровая жидкость 7 через со. единительное отверстие 70, выполненное в наружном элементе двухстенной трубы 71 (фиг,4) кольцевую внутреннюю проточку 92, соединительные

40 каналы 86, а также тракты 115 и 116 на лопатки 76, а затем, смешиваясь со смесью подвижно-жидких концентрированных компонентов, поступает во внутреннее пространство 78 и далее под тем же расчетным (технологическим) давлением насосов 8 и статического столба бурового раствора

7, йаходящегося в кольцевом проходе

22, полуготовая смесь поступает через сопла 79 в зону тампона 51 для окончательного образования тампона иэ геля в месте расположения корпуса ограничителя 72. По мере увеличения проходки, т.е. осуществления буренин при помощи породоразрушающего инструмента 46, например колонкового долота (фиг.3), с непрерывным выносом керна 11 на поверхность по центральному проходу 21 двойной. бурильной

11

158 колонны 23, тампон 51 с основой иэ

Геля транспортируют вдоль корпуса ограничителя 72 и задерживают в so» не 50, а в зоне образования тампона 51 с. учетом нормально идущей проходки (или с отклонением от нее) образуют новые тампоны 51. Таким образом на протяжении всего процесса бу ения происходит адгезионно-кольмаирующий эффект крепления стенок 32 кважины и ограничение от перетока уровой жидкости из заколонного протранства 30 в призабойную зону 52 другие зоны ствола скважины. После тработки породоразрушающего инструмента 46 (колонкового долота) на абое 31 для смены его производят подъем

„ войной бурильной колонны 23 на невную поверхность. При операциях амены инструмента 46 (включая спуко-подъемные) параллельно осущестляют операции по замене сменного вена 41 другим звеном с полностью эаправленными объемами 64 и 65 подвижно-жидкими концентрированными компонентами 119, П р и- м е р 3. Способ бурения малоустойчивой и низкотемператур.Ной породы с применением дополнитель1 ого давления в заколонном пространстве 30 (фиг.5).

Дополнительное давление создает ся рабочим агентом (газом или жидкостью),подаваемым через патрубок 36 в приустьевую зону 48. Дополнительное давление создается сверху на неподвижную буровую жидкость 7., находящуюся в заколонном пространстве 30.

Компрессор или насос для создания дополнительного давления (посторонний источник) и их рабочий агент не показаны. Способ, описываемый r,: данном примере, аналогичен способу,приведенному в примерах 1 и 2. однако необходимо принять дополнительные меры с целью активного. воздействия на пласты, проходимые скважиной. Активное воздействие на пласт применяют при прохождении эон с аномально высоким пластовым давлением или при неудовлетворительном адгезионно-кольматирующем эффекте крепления стенок скважины составом тампона 51 с основой из геля.

Данный способ применяют с целью уменьшения скорости транспортирования тампона 51 с основой из геля вдоль корпуса ограничителя 72 в зону

3584 12

50, а также скорости передвижения его иэ зоны 50 в заколонное пространство 30, т.е. с целью уменьшения его количества, требуемого на 1 м длины ствола скважины. Дополнительные работы включают в себя слежение за уровнем буровой жидкости 7 в заколонном пространстве 30, т„е. за величиной изменения давления и изменения объема в приустьевой зоне 48 в зависимости от указанных причин процесса бурения„ и регулирование путем активного изменения давления и/или объема в зонах 48 и 49 с подачей его через патрубок 36 от внешнего источника (не показан).

В качестве подвижно-жидких компонентов 119 (дополнительно к укаэанным в примерах 1 и 2) с учетом буровой яйдкости, в которой и образуется окончательно тампон 51 с основой иэ геля, могут быть применены следующие" .при минерализованномхпоридом натрия или кальция водном буровом растворе объемы 64 и 65 заполняют один 20 -ным водным раствором полиакрилнитрила (гипана),а другой— жидкостью эпихлоргидрин (ЭХГ) при малоглинистом буровом растворе объемы 65 и 64 заполняют один синтетическим латексом, а другой — хлористым на-.рием; при буровом растворе на органической основе с добавкой сульфонола объемы 64 и 65 заполняют один

35 концентрированным минерализованным

l раствором бентонитовой глины, а дру10A " раствором хлористого кяльцияр

Могут быть использованы и другие

Пример 4. Работа устройст ва, соответствующая примеру 1 способа бурения (фиг,1), В собранную оурильную колонну 23, подвешенную через переходник 13 и вертлюг-сальник 5 к крюка-блоку 3

5О и обвязанную с насосом 8„ подают с удельным расходом по нагнетательной линии 9 и гибкому шлангу 6, например, буровую жидкость 7 (минерализованную воду) . Буровая жидкость 7, прой .я по центральному проходу 21 двой55 ной ведущей трубы 15, проходит через центральные проходы 21 двойной бурильной колонны 23> двухстенного звена 53 и двухстенной трубы 71 и

13 158 попадает внутрь забойного двигателя

43 и начинает вращать вал двигателя, а следовательно, и породоразрушающий инструмент 46. В случае вращения инструмента 46 при помощи вращения двойной бурильной колонны 23 ротором 33 буровая жидкость 7 после движения по центральному проходу 21 двухстенной трубы 71 попадает в центральный вход породоразрушающего инструмента 46. Далее (при любом способе вращения инструмента 46) осуществляют одни и те же операции: осуществляют разгрузку части веса колонны 23 на породу и производят за) буривание скважины с образованием забоя 31, стенок 32 и заколонного пространства 30. Буровая жидкость 7 очищает забой 31, поднимает выбурейную породу в верхнюю часть призабойной эоны 52 и попадает в кольцевой проход 22 двухстенной трубы 7 1 и двухстенного трубчатого звена 53 и далее по кольцевому проходу 22 двойной колонны 23 попадает в кольцевой проход 22 двойной ведущей трубы 15, который имеет в верхней своей части сообщение (герметизированное уплотнением в корпусе сальника 17) через гибкий шланг 24 с трубопроводом 25. Из трубопровода 25 буровая жидкость 7 совместно с выбуренной породой направляется в очистное устройство 26 и затем в емкость 27, потом буровая жидкость 7 снова попадает в насос 8, и прокачивание ее насосом 8 повторяется.

В зависимости от величины нормальI но идущей проходки, согласно технологии процесса бурения (т.е. в зависимости от объема выбуренной породы), производят периодически долив снизу заколонного пространства 30 буровой жидко стью 7 и образование тампона 51. Долив и образование тампона могут осуществляться по мере необходимости в зависимости от условий проходки, н.о в любом случае необходимо произвести одни и те же операции, чтобы образовать тампон 51 ° Для этого, например, давление на насосах увеличивают до определенной технологией величины. При этом повышается давление в призабойной зоне 52,поршень 96 сжимает пружины 100 и упирается в упор 101 (фиг.4), а толкатели 93 поднимают вверх подпружиненные пружинами 84 цилиндрические паль3584 14 цы 85, упираясь в их нижние торцы, т.е. в концы торцовых участков 89..=

При этом появляется возможность образования тампона 51, так как открываются ранее закрытые пальцем 85 пути для движения подвижно--жидких компонентов 119 в смеситель 73. Подвижножидкие компоненты 119 из объемов

64 и 65 (в этом примере в объеме 64 находится глинистьй раствор, обработанный КИЦ-600, а в объеме 65 находится коагулятор — хлористый кальций) под действием давления прокачивания, попадающего по трубке 69 и Действующего на поршень 61, выдавливаются поршнями 61 в наружные трубопроводы 108 и 109, по соединительным проходам 87 и 88 поступают в каналы 113 и 114, а затем в смеситель 73.

Несколько раньше начала поступле ния компонентов 119 на лопатки 76 смесителя 73 из центрального прохода

2 1 через трубку 69, проточку 92, соединительные каналы 86 и тракты 115 и 116 поступает буровая жидкость 7.

Здесь она смешивается с подошедшими позднее компонентами 119 и через сопла 79 попадает в зону 51 образования тампонов с основой из геля.

По мере проходки тампоны 51 оставаясь относительно стенок скважины 32 неподвижными, перемещаются в зону

50 и там накапливаются. Одновремен35

Но г, выпуском тампонов 51 происходит долив снизу заколонного пространства 49 (в зону -50) буровой жидкости 7 по тракту 117. После отработки определенного технологией времени на повьппенном прокачивании давление прокачивания насоса 6 снижают и пружины 100 возвращают поршень

96 до нижнего упора 103 (фиг.2),т,е. до первоначального положения. При этом цилиндрический палец 85 под действием пружины 84 опускается до упора в корпус органичителя 72 и все соединительные каналы 86-88 раэ50 MbtKaIOTCH C KaHanaMH 113 H 114 H TpBKтами 115-117, т.е. образование тампона 51 с основой из геля и долив . снизу заколонного пространства 49 прекращаются, причем долив прекраща55 ется позднее относительно прекращения смешивания компонентов 119 в смесителе 73. Для повьппения давления в призабойной зоне 52 до расчетного (технологиче ско го) можно исполь15 158358 вовать и цругие приемы, т.е. не только эа счет повышения давления на буровых насосах 8.

Пример 5. Работа устройства, соответствующая примеру 2 способа бурения с отбором керна (фиг.3). В собранную бурильную колонну 23,, подвешенную через переходник 12 и ертлюг-сальник 5 к крюка-блоку 3 и

10 бвязанную с насосом 8, по нагнетательной линии 9 и гибкому шлангу 24 подают через корпус сальника 17 очиенную буровую незамерзающую жидкость 7 (в этом случае буровая жидкость 7 представляет собой малоглинистьп минерализованный раствор, обработанный полиакриламидом), которая попадает в следующие кольцевые проходы 22: двойной ведущей трубы 20

15, бурильной колонны 23„ двухстен,:ного звена 53, двухстенной трубы 7 1 и затем на лопатки, например, трубодолота 44. Буровая жидкость 7 после прохода лопаток турбодалота 44 попа- 25 дает в кольцевое пространство наддолотного переходника 45 и через отверстия в его наружной трубе попадает в призабойную зону 52„ Далее буровая жидкость 7, проходя вдоль периферии породоразрушающего инструмента

46 (колонковое долото), попадает во впадины между зубьями долота и проходит в центральный проход наддолотного переходника 45, где подхватывает отделившийся от массива породы

35 керн 11 и поднимает ега вверх по центральному проходу- турбодалота. 44 и проходам 21 и попадает в перемещающуюся трубу 10, а иэ нее керн 1 1 вместе с буровой жидкостью 7 попадает в приемную емкость 12.

Б случае отсутствия турбодолота

44, когда колонна 23 и колонковое долото 46 вращаются от ротора 33, торцовьп1 конец двухстенной трубы 7 1 соединяется непосредственно с наддалатным переходником 45, у которого внутренний патрубок соединен с долотом 46, а в остальном все остается 5п без изменения как и описано, т.е. при бурении с отбором керна и вращении пародаразрушаюшего инструмента (долота) 46 турбодалотом 44, Рабата автоматического устройства

42 и сменога звена 41 тождественна работе устройства па примеру 1 спасоI ба бурения, но в данном случае в со- ответствии с буровой жидкостью Э в

4 16 объеме 64 находится концентрированный раствор хромпика, а в объеме 65 находится раствор соляной кислоты.

Пример 6. Работа устройства, соответствующая примеру 3 способа бурения с применением дополнительного давления в заколонном пространстве 30 (фиг.5).

Работа устройства, соответствующая примеру 3, тождественна работе согласно примеру 1, но в этом примере дополнительно производится активное воздействие на заколанное пространство 30 (т,е. воздействие на тампон 51 и проходимые скважиной пласты породы) при помощи постороннего источника (не показан), от которого подается через патрубак 36 дополнительное избыточное,цавление, контролируемое па показаниям манометра 37. Если нет в этом необходимости, патрубок 36 перекрывают запорным устройствам 38.

Формула изобретения

Способ бурения скважин в малоустойчивых и низкотемпературных породах, включающий пракачивание бурсвай жидкости по двойной бурильной колонне с пародаразрушающи инструментом, долив заколоннога пространства буровой жидкостью и создание эоны ограничения гидрасообщения призабойной зоны и заколоннога пространства, отличающийся тем, что, с целью повышения скорости бурения с максимальным сохранением приствольно-геологической зоны, в зоне ограничения гидрасаабщения селективно с прокачиванием буровой жидкости создают из подвижной и неподвижной частей тампон с асновой из геля путем смешивания подвижна-жидких компонентов и буровой жидкости в смесителях и подачи их в зону ограничения гидросообщения, при этом подвижную часть тампона транспортиру or савместно с корпусом ограничителя и камер, а неподвижную часть оставляют на стенках скважины, при этом долив заколонного пространства буровой жидкостью осуществляют непосредственно над зоной ограничения гидросообщения или в нее и ведут долив одновременно с созданием тампона или отдельна.

2. Устройство для бурения скв ажин в малоустойчивых и низкатемператур17 158 ных поро родах включающее двоиную буильную колонну и встроенную в нее вухстенную трубу ограничителя с двухс корпусом, узел для долив ива в заколонное пространство ж дк и ости, о т л ичающе е с я тем что, с целью э повьппения скорости ур б ения с максимальным сохранением приствольной но снабжено раэгеологическои эоны, о выполнен общителями, а о гран ичитель к жности относ расположенными по окру сительно его ос си смесителями и отверстиями, в по следних расположены с нительными проходами подпружиь 1 устаненные цилиндрические пальцы, новленные с в озможностью контакта и торцами с соответствующими нижними тор и ухстен- ателями узла привода и двух толк сое иным тру ча бчатым сменным звеном, д ненным с верхним торцом двухстенной на его тру ы orp б аничителя и имеющим н аружнои IIQ B ерхности не менее двух камер, о ъем б ы которых разделены поршнями на верхние и нижние, при этом верхние о ние объемы сообщены с внутенним пространством ур б ильной колон ны для подачи буровой жидкости, а нижние заполнены подвижно-жидкими компонентам нтами и. сообщены наружными

18

3584 . налаTðó опров одами H внутренними и со смесителем, сообщенным через с наружной поверхностью ограсопло с нар ничителя, а через тракты и внутреннюю проточку в корпу се ограничителя — с внутренним пространством бурильной колонны для до лива заколонем аэобщиного пространства, прич р тели расположены на нару жной поверх1О ности камер и к корпуса ограничителя, а подпружиненные цил др ин иче ские пальцы выпол п лнены с возможностью перек рытия на руж ужных трубопроводов, внуаналов трактов и внутрентренних канало ней проточки.

3. Устройство по п.2, о о тлию е е с я тем, что узел прико са с кольвода выполнен в виде корпуса

20 цевым цилиндром-пазом, со м со стороны о а в послед следний расположен подпружиненньп1 кольцевой поршень, ленныи с в оэможностью сообщения с азобщителями при изабойной зонои под р и

25 и соединенныи кр епежными элементам с толкателями, ми а со стороны дна цина герметичная цилиндра-паза выполнена орой расположены упор, полость, в которо" епежными элементами толкатели с креп и пружины поршня.

1583584 б1

1583584 I 583584

10В

158358s

О83584

7У

1583584

2Т фиг. 8 вг во

77

5,7

7Я

Составитель Е.Молчанова

Техред JI,Сердюкова КорректорМ.Кучерявая

Редактор С.Пекарь

3ак аэ 22 38 Тираж 475 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/ 5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101