Очистное устройство и способ очистки бурового раствора при бурении с отбором образцов горных пород

Авторы патента:


Очистное устройство и способ очистки бурового раствора при бурении с отбором образцов горных пород
Очистное устройство и способ очистки бурового раствора при бурении с отбором образцов горных пород
Очистное устройство и способ очистки бурового раствора при бурении с отбором образцов горных пород
Очистное устройство и способ очистки бурового раствора при бурении с отбором образцов горных пород
Очистное устройство и способ очистки бурового раствора при бурении с отбором образцов горных пород
Очистное устройство и способ очистки бурового раствора при бурении с отбором образцов горных пород
Очистное устройство и способ очистки бурового раствора при бурении с отбором образцов горных пород
Очистное устройство и способ очистки бурового раствора при бурении с отбором образцов горных пород
Очистное устройство и способ очистки бурового раствора при бурении с отбором образцов горных пород
Очистное устройство и способ очистки бурового раствора при бурении с отбором образцов горных пород

 


Владельцы патента RU 2576541:

ОЙ КАТИ АБ КАЛАЙОКИ (FI)

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к очистке бурового раствора при бурении с отбором образцов керна. Буровой раствор, используемый в буровой машине, извлекают на выходе из скважины и транспортируют в очистное устройство (501). В очистном устройстве от бурового раствора отделяют твердое вещество. Очищенный буровой раствор возвращают в буровую машину и снова используют в бурении с отбором образцов. Очистное устройство имеет соединитель (701) для подачи в очистное устройство неочищенного бурового раствора и две или более осадительные камеры (604, 605, 606, 607), выполненные так, что на их дне скапливается твердое вещество, содержащееся в буровом растворе. Между осадительными камерами предусмотрен перепускной соединитель. Выпускные концы перепускных соединителей расположены ближе к дну осадительных камер, чем впускные концы. В нижней части по меньшей мере одной осадительной камеры предусмотрен клапан (703) для удаления бурового шлама, содержащего твердое вещество, из осадительной камеры, причем буровой шлам обрабатывают посредством фильтра (609). В верхней части осадительной камеры имеется перепускной соединитель (609), соединяющий камеры, или выпускной соединитель (611) для удаления очищенного бурового раствора из очистного устройства и возвращения его обратно в процесс бурения. Очистное устройство расположено в одном или нескольких контейнерах или соответствующих подвижных конструкциях. Упрощается технология очистки бурового раствора. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к способу очистки бурового раствора при бурении с отбором образцов горных пород, при котором используют буровую машину, содержащую полую бурильную трубу, коронку, расположенную на бурящем конце бурильной трубы, и защитную трубу, охватывающую ближайшую к земной поверхности часть бурильной трубы так, что между бурильной и защитной трубами имеется пустое пространство. Согласно указанному способу в бурильную трубу подают буровой раствор, обеспечивающий смазку в процессе бурения, причем указанный буровой раствор протекает между бурильной трубой и стенкой буровой скважины по направлению к отверстию буровой скважины, транспортируя образовавшееся в процессе бурения твердое вещество. Изобретение также относится к очистному устройству для очистки бурового раствора при бурении с отбором образцов.

Уровень техники

Бурение с отбором образцов горных пород и грунта направлено на получение керна грунта или коренной породы по всей глубине бурения или ее части, причем керн обычно представляет собой материал коренной породы или, в некоторых случаях, также включает в себя почву, грунт. То есть продуктом бурения с отбором образцов горных пород является поднятый из буровой скважины керн, помещаемый, например, в ящики для образцов для исследования геологом. Образуемая в процессе бурения скважина является побочным продуктом, даже если в некоторых случаях ее можно использовать.

Бурение для отбора образцов отличается от других видов бурения, таких как бурение на нефть, бурение шпуров для взрывных работ в строительной индустрии, бурение буровых колодцев или нагревательных колодцев, бурение взрывных и передовых скважин в рудном теле при горных разработках, бурение газовыводящих скважин на угольных разработках или бурение отверстий при выполнении спасательных работ. Во всех вышеперечисленных видах бурения целью является бурение скважины в грунте или в коренной породе, причем скважина в разных областях будет использоваться по-разному. При этом продуктом работ является сама скважина, созданная в грунте или коренной породе, а материал, полученный из буровой скважины, является побочным продуктом, или даже отходом, который никаким образом не используют. В таких буровых операциях весь материал почвы или породы из буровой скважины дробится и размалывается коронкой в достаточно мелкозернистый материал, который удаляют в виде шлама почвы или породы с помощью потока бурового раствора. И наоборот, при бурении для отбора образцов почва или порода срезается с грунта и коренной породы трубчатой коронкой только с достаточно небольшого кольцевой участка. При этом керн почвы или породы с каждой достигнутой бурением глубины остается внутри коронки и бурильной трубы, и его частями удобной длины поднимают из буровой скважины и сортируют для дальнейшего исследования.

При бурении с отбором образцов цилиндрическую полую алмазную коронку, расположенную на конце бурильной трубы, вращают и прижимают к породе с необходимым усилием. Мощность, требуемая для вращения и прижимания коронки и бурильных труб, обеспечивается бурильной машиной, содержащей и вращательный узел, и силовую установку. Внутри бурильной трубы над коронкой имеется отдельная колонковая труба, к которой прилипает керн породы и с помощью которой керн породы может быть поднят из скважины посредством лебедки и устройства, называемого ловителем. Керн поднимают по вышеописанной технологии бурения с отбором образцов, использующей колонковую трубу, ловитель и лебедку. Глубокое бурение по породе невозможно выполнить без использования бурового раствора. В качестве бурового раствора обычно используют воду из находящихся неподалеку от буровой площадки естественных источников или из привезенных на площадку баков или соответствующих контейнеров. В некоторых случаях в качестве бурового раствора может использоваться не вода, а другие текучие среды.

Без бурового раствора торец алмазной коронки перегревается и быстро снашивается. И наоборот, при надлежащем использовании алмазная коронка, смазываемая и охлаждаемая буровым раствором, служит очень долго. Буровой раствор также смазывает вращающуюся в породе длинную бурильную трубу и удаляет срезанные частицы породы, то есть пульпу породы из коронки и, в конце концов, из буровой скважины. Количество пульпы при бурении с отбором образцов достаточно невелико, так как объем срезаемого материала породы намного меньше, чем в других областях бурения по грунту. Большая часть материала породы в буровой скважине остается в керне породы, являющемся продуктом бурения. Тем не менее, в существующем уровне техники в случае необходимости в промывочную воду добавляют химикаты, которые еще больше способствуют процессу бурения и увеличивают срок службы коронки.

В существующей технологии буровой раствор, обеспечивающий смазку в процессе бурения, обычно берут из озера, из канавы или из другого естественного источника воды, расположенного вблизи буровой площадки. При необходимости можно использовать воду, собирающуюся в ранее пробуренной скважине. Буровой раствор подают под соответствующим давлением внутрь бурильной трубы и вниз по трубе до коронки, вращающейся в породе. Проходя через коронку, буровой раствор смазывает и охлаждает ее, а также удаляет породу, срезанную при бурении, то есть буровой шлам. После этого буровой раствор вместе с содержащимся в нем буровым шламом течет обратно наверх снаружи стенки бурильной трубы. Раствор с содержащимся в нем шламом течет наверх между бурильной трубой и стенкой пробуренной в породе скважины, выталкиваемый давлением вновь подаваемого раствора. Одновременно раствор также смазывает вращающуюся бурильную трубу и способствует ее вращению в сформированной в породе скважине. Если порода слишком трещиноватая или пористая, некоторое количество бурового раствора поглощается трещинами и порами породы, что проиллюстрировано на фиг.4.

Когда буровой раствор через пробуренную в породе скважину попадает в располагающийся между коренной породой и поверхностью земли почвенный слой, он проходит через защитную трубу, вставленную в почвенный слой и называемую кондуктором, вверх к земной поверхности. Благодаря защитной трубе предотвращается излишнее поглощение раствора почвой на участке между земной поверхностью и коренной породой. Защитная труба несколько выступает над поверхностью земли, а ее конец располагается под буровой машиной или внутри ее, что видно на фиг.3.

По существующей технологии поднимающийся из защитной трубы буровой раствор с возможно содержащимися в нем химикатами, твердым веществом, представляющим собой породу, почву, частицы металла бурового инструмента, и другим мелким твердым веществом, вытекает из отверстия защитной трубы под буровой машиной и попадает в окружающую местность.

Поднимающийся из-под земли буровой раствор даже в холодное время года явно теплый. Поднимаясь из защитной трубы под буровой машиной и вытекая прямо на землю, он создает грязную зону, приводящую к загрязнению машин, одежды и оборудования и затрудняющую хождение буровиков, а зимой замерзший буровой раствор создает опасность поскользнуться, что представляет собой производственный риск. Зимой бурение может производиться со льда озера или замерзшего болота, который служит опорой для буровой машины. Вытекающий на участок вокруг машины буровой раствор растапливает лед или замерзшее болото, на котором стоит машина, в результате чего машина может провалиться под лед, что также является значительным производственным риском.

Так как исходный буровой раствор обычно берут из естественного источника воды, при отрицательных температурах воздуха его нужно сразу подогревать, на что тратится много энергии. Если буровой раствор не подогревать, то по меньшей мере при очень низких температурах и при большой протяженности водопроводных магистралей последние могут замерзнуть. При замерзании линии подачи бурового раствора буровые работы немедленно прекращают.

В некоторых случаях в буровой раствор требуется вносить химикаты, способствующие процессу бурения. Содержащий химикаты отработанный буровой раствор попадает обратно в окружающую среду, где химикаты остаются вместе с довольно многочисленными веществами, которые требуется постоянно использовать. Хотя согласно сегодняшнему уровню знаний эти химикаты и не считаются вредными для окружающей среды, использующая их компания должна принимать эту проблему во внимание в рамках вопроса охраны окружающей среды.

В патентной публикации US 2008/121589 раскрыт очистной аппарат, предназначенный для очистки бурового раствора, который после очистки может снова использоваться в бурении. Данный аппарат содержит несколько последовательных осадительных камер, между которыми предусмотрены постепенно уменьшающиеся по высоте переливные пороги. Эти переливные пороги выполнены так, чтобы минимизировать турбулентность в камерах. Такая система, однако, затрудняет удаление мелких частиц из бурового раствора, а при бурении с отбором образцов твердое вещество в буровом растворе представлено большей частью мелкими частицами.

В патентной публикации EP 0047347 раскрыта система замкнутой циркуляции бурового раствора. Описанные в данной приведенной для справки публикации буровые работы, однако, относятся к бурению на уголь, выполняемому в угольных шахтах, где бурение осуществляют под землей и по существу в горизонтальном направлении. Целью работ является бурение в угольной залежи скважины длиной в несколько сот метров для того, чтобы управляемо удалить метан из зоны будущей горной разработки. Этим повышается безопасность добычи угля, которая в дальнейшем будет производиться вблизи скважины. Описанная в данном документе технология предусматривает использование сложного устройства для обработки бурового раствора, которое по существу позволяет отделить взрывоопасный метан от раствора и безопасно удалить его. Описанное устройство построено на очень сложной технологии, в которой используются установленные в закрытых и газонепроницаемых помещениях последовательные осадительные камеры с оптимальными порогами для газа и раствора, причем в разных камерах указанные пороги находятся на разных уровнях. Кроме того, предусмотрен шнековый транспортер, предназначенный для удаления породы, используется центробежная сепарация для удаления более мелкого материала, а также имеются различные насосы и системы для разделения раствора, газа и породы.

В патентной публикации WO 99/15758 описана система замкнутой циркуляции бурового раствора. Рассматривается исключительно морское бурение, например бурение на нефть на дне моря. Описанная технология включает в себя чрезвычайно сложную систему очистки, устанавливаемую на морское дно и удаляющую только крупнозернистую фракцию породы. Задача указанного известного технического решения заключается в снижении износа насосов и другого оборудования, а также в повышении надежности технологии на шельфе.

Из патентной публикации US 5928519 известно использование системы замкнутой циркуляции бурового раствора для бурения с отрицательным дифференциальным давлением на нефть и газ. Бурение с отрицательным дифференциальным давлением от нормального бурения на нефть отличается тем, что буровой раствор в скважине и в системе труб находится не под избыточным давлением, но, наоборот, в системе буровых труб имеется отрицательное давление, создаваемое всасыванием со стороны выхода бурового раствора. В некоторых случаях это дает заметные преимущества, например снижение риска разрушения нефтяного месторождения и риска застревания бурильной трубы в скважине. Для обеспечения циркуляции бурового раствора требуются две разные закрытые напорные емкости, каждая из которых оснащена сложным технологическим оборудованием. Одна емкость находится под высоким давлением, а другая емкость - под низким давлением.

В патентной публикации US 5454957 раскрыто использование замкнутой системы циркуляции бурового раствора для бурения на нефть, в которой от бурового раствора отделяют дизельное топливо, шлам/буровой шлам и мелкие частицы. Представлена система для замкнутой циркуляции, использующая чрезвычайно сложную технологию, предусматривающую наличие мешалок, аэротенков, устройств для промывки грунта и породы, сушилок для шлама, вспомогательных резервуаров для шлама, центробежных сепараторов, ловушек для раствора, устройств обработки раствора, сепараторов и баков дизельного топлива, насосов и конвейеров. Описанные в данном документе способы рециркуляции бурового раствора требуют очень сложных устройств, перемещать которые с места на место не представляется возможным.

Обычно при бурении с отбором образцов количество используемого бурового раствора и количество образующегося в процессе бурения мелкого твердого вещества значительно меньше, чем при других способах бурения на породу.

Поэтому традиционно причины для рециркуляции бурового раствора не были очевидными. Таким образом, использующиеся в других областях способы очистки бурового раствора для его рециркуляции также довольно сложно применить при бурении с отбором образцов.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить решение, позволяющее значительно уменьшить недостатки известного уровня техники.

Задачи изобретения решены благодаря способу и устройству, отличительные признаки которых изложены в независимых пунктах формулы изобретения. В зависимых пунктах формулы изобретения представлены некоторые предпочтительные варианты осуществления изобретения.

Основная идея изобретения состоит в том, чтобы извлечь буровой раствор, использующийся в буровой машине при бурении с отбором образцов, на выходе из буровой скважины и доставить его в отдельное очистное устройство. Очистное устройство имеет две или более осадительные камеры, в которых от бурового раствора отделяют твердое вещество. Очищенный буровой раствор возвращают в буровую машину и снова используют в бурении с отбором образцов.

Предлагаемый способ очистки бурового раствора при бурении с отбором образцов горных пород предусматривает использование буровой машины, содержащей полую бурильную трубу, цилиндрическую коронку, расположенную на бурящем конце указанной бурильной трубы, и защитную трубу, охватывающую ближайшую к земной поверхности часть бурильной трубы так, что между бурильной трубой и защитной трубой имеется пустое пространство. При этом согласно данному способу буровой раствор подают в бурильную трубу для обеспечения смазки в процессе бурения, причем буровой раствор протекает между бурильной трубой и стенкой буровой скважины по направлению к отверстию буровой скважины, транспортируя порошкообразное твердое вещество, образовавшееся при бурении. Способ также содержит следующие шаги: буровой раствор, содержащий твердое вещество и выходящий из пространства между защитной трубой и бурильной трубой в буровой машине, извлекают посредством приспособления в буровой машине; извлеченный буровой раствор направляют в очистное устройство, имеющее по меньшей мере две последовательные осадительные камеры, в которых твердое вещество отделяют от бурового раствора, причем буровой раствор, очищенный в очистном устройстве, направляют в буровую машину и подают в бурильную трубу. По меньшей мере две осадительные камеры расположены последовательно, то есть подлежащий очистке раствор проходит последовательно из одной камеры в следующую камеру. Неочищенный буровой раствор подают в первую осадительную камеру, а очищенный буровой раствор удаляют из последней осадительной камеры. Между осадительными камерами предусмотрен перепускной соединитель, имеющий впускной конец и выпускной конец. Впускной конец забирает раствор из осадительной камеры, а выпускной конец выпускает раствор в следующую осадительную камеру. Выпускные концы перепускных соединителей находятся ближе к дну камер, чем впускные концы.

В одном из вариантов реализации предлагаемого способа буровой шлам, содержащий твердое вещество, скапливающееся на дне камеры, удаляют из камеры. В буровом шламе содержится гораздо больше твердого вещества, чем в неочищенном буровом растворе. Во втором варианте реализации предлагаемого способа буровой шлам, содержащий твердое вещество, скапливающееся на дне камеры, фильтруют и возвращают в одну из осадительных камер.

В третьем варианте реализации предлагаемого способа в очистном устройстве буровой раствор подают в первую осадительную камеру через сопло, имеющее горловину и изогнутую выступающую часть, причем изогнутая выступающая часть выполнена так, что поток раствора по существу следует по ней, а содержащиеся в растворе твердые вещества отделяются от потока.

В четвертом варианте реализации предлагаемого способа при очистке бурового раствора для ускорения процесса используют ионосодержащую полимерную смесь, сернокислое двухвалентное или трехвалентное железо или другой химикат, добавляемый в буровой раствор и способствующий отделению твердого вещества от раствора.

В пятом варианте реализации предлагаемого способа при необходимости к циркулирующему буровому раствору добавляют новый буровой раствор.

В шестом варианте реализации предлагаемого способа вещества или химикаты, способствующие процессу бурения, добавляют в буровой раствор перед тем, как возвратить его в буровую скважину.

В одном из вариантов реализации предлагаемого способа очистное устройство помещают в один или несколько контейнеров или в другую передвижную конструкцию. Стены указанной конструкции теплоизолированы, а внутри может быть установлен отопительный прибор.

Предлагаемое очистное устройство бурового раствора при бурении с отбором образцов имеет соединитель для подачи неочищенного бурового раствора в очистное устройство, по меньшей мере две осадительные камеры, выполненные так, что твердое вещество, содержащееся в буровом растворе, скапливается на дне камеры в виде бурового шлама, причем в нижней части по меньшей мере одной осадительной камеры предусмотрен клапан для удаления из осадительной камеры указанного бурового шлама, содержащего твердое вещество, причем между осадительными камерами имеется перепускной соединитель, предназначенный для перемещения бурового раствора между осадительными камерами, а в последней из последовательных осадительных камер предусмотрен выпускной соединитель для удаления очищенного бурового раствора из очистного устройства. Перепускные соединители имеют впускной конец и выпускной конец, причем выпускные концы перепускных соединителей находятся ближе к дну осадительных камер, чем впускные концы. Очистное устройство расположено в одном или нескольких контейнерах или в соответствующих передвижных конструкциях.

В одном из вариантов реализации предлагаемого очистного устройства оно выполнено с возможностью для содержащего твердое вещество бурового шлама, пропущенного через клапан, далее проходить через фильтр для отделения твердого вещества.

Во втором варианте реализации предлагаемого очистного устройства фильтр выполнен съемным для обеспечения возможности замены или очистки или выполнен с возможностью очистки на месте. В третьем варианте реализации предлагаемого очистного устройства в дне осадительной камеры имеется точка, находящаяся ниже остальных частей дна, причем в указанной точке скапливается буровой шлам. В указанной точке установлен клапан. В четвертом варианте реализации предлагаемое очистное устройство выполнено так, что в нем обеспечена возможность направлять буровой раствор, отделенный посредством фильтра от бурового шлама, обратно в осадительную камеру.

В пятом варианте реализации предлагаемого очистного устройства под осадительной камерой или под осадительными камерами расположена нижняя емкость, предназначенная для сбора бурового раствора, отделенного от бурового шлама посредством фильтра или фильтров, причем указанная нижняя емкость содержит средство для передачи бурового раствора в осадительную камеру.

В шестом варианте реализации предлагаемое очистное устройство обеспечивает подачу неочищенного бурового раствора в первую осадительную камеру через сопло, имеющее горловину и изогнутую выступающую часть, выполненную так, что поток раствора по существу следует по ней, а содержащиеся в растворе твердые вещества покидают поток.

В седьмом варианте реализации предлагаемого очистного устройства выпускные концы перепускных соединителей между осадительными камерами находятся ближе к дну камеры, чем впускные концы, а выпускные концы перепускных соединителей имеют форму, обеспечивающую возможность движения бурового раствора по существу по направлению к дну осадительной камеры.

В восьмом варианте реализации предлагаемое очистное устройство выполнено с возможностью добавления к буровому раствору ионосодержащей полимерной смеси, сернокислого двухвалентного или трехвалентного железа или другого химиката, способствующего отделению твердого вещества от раствора. В девятом варианте реализации предлагаемое очистное устройство имеет приспособление для подачи веществ, способствующих процессу бурения, в буровой раствор перед возвращением бурового раствора в процесс бурения.

Преимущество изобретения состоит в том, что оно позволяет повысить безопасность труда при бурении с отбором образцов. Снижается риск поскользнуться, так как вода либо вообще не течет под буровую машину, либо попадает туда в очень небольшом количестве. Буровой раствор создает опасность поскользнуться не только зимой, замерзая, но и летом, особенно если в нем используются скользкие химикаты, способствующие бурению.

Изобретение также позволяет буровой машине перемещаться в окружающей среде. Без рециркуляции бурового раствора много воды вытекает в окружающую буровую машину местность, при этом дороги вокруг машины очень скоро становятся грязными. Усложнение перемещения снижает производственную безопасность, особенно когда бригаде при хождении вокруг машины приходится переносить нужное для бурения оборудование, например бурильные трубы и образцы породы. Указанные проблемы уменьшаются при рециркуляции бурового раствора, так как площадь вокруг машины остается сухой. Также предупреждается загрязнение одежды буровиков и внутренних частей машины.

Еще одним преимуществом изобретения является экономия энергии. В традиционных технических решениях предусматривается постоянный подогрев бурового раствора в холодное время года для предупреждения замерзания трубопроводов. При заборе исходной воды из канавы или озера по традиционной технологии приходится тратить много энергии на ее подогрев. А очень теплый буровой раствор, возвращающийся из-под земли после использования, традиционно выливают на землю, теряя при этом содержащуюся в нем тепловую энергию. В холодное время года тепло поднимаемого из-под земли бурового раствора можно использовать при его рециркуляции, экономя при этом много энергии.

Изобретение также позволяет сократить непроизводственные потери времени при бурении с отбором образцов за счет снижения опасности замерзания трубопроводов для бурового раствора. Согласно традиционной технологии при замерзании трубопроводов для бурового раствора или при прекращении его подачи по каким-либо иным причинам буровые работы требуется немедленно остановить и не возобновлять до восстановления подачи воды в процесс. При использовании изобретения, если даже замерзнет линия подачи новой воды, за счет большого объема циркулирующего раствора у бригады будет достаточно времени на ремонт магистралей без прерывания процесса бурения. В традиционной технологии, если бурение по какой-либо причине прерывается, исходный буровой раствор должен продолжать циркулировать впустую для недопущения замерзания, а буровой раствор придется слить, как ненужный. В некоторых случаях при опасности замерзания придется опустошать даже все вспомогательные резервуары для раствора. Согласно изобретению можно использовать тепло бурового раствора, который зимой поднимается из-под земли очень теплым, причем остановки бурения по другим причинам могут быть достаточно продолжительными без опасности замерзания бурового раствора.

Преимущество изобретения заключается также в экономии воды или другой используемой в качестве бурового раствора текучей среды. В некоторых районах найти промывочную воду бывает затруднительно, или же воду на буровую площадку приходится даже завозить издалека. Согласно изобретению в процессе бурения всегда циркулирует один и тот же буровой раствор, и доливать его требуется только, например, для компенсации испарения и поглощения раствора трещинами породы и грунтом с края защитной трубы.

Еще одним преимуществом изобретения является отсутствие неконтролируемого вытекания в окружающую среду отработанных химикатов. В определенных ситуациях к буровому раствору требуется добавлять химикаты, способствующие бурению. По традиционной технологии эти химикаты постоянно вытекают в окружающую среду. Даже если эти химикаты по имеющимся на сегодня знаниям не вредны для окружающей среды, целесообразно не допускать в окружающую среду чуждые для нее вещества. При использовании изобретения по сравнению с традиционной технологией также значительно сокращается использование химикатов. При повторном использовании бурового раствора, нет необходимости добавлять то же количество химикатов, что и обычно. В исходный раствор нужно добавлять большое количество способствующих бурению химикатов, а в циркулирующем по изобретению растворе химикаты уже присутствуют.

Еще одно преимущество изобретения состоит в возможности извлечения с его помощью большой части шлама породы. На сегодня эта масса не находит практического применения, но если ее начать собирать согласно изобретению, со временем ее можно использовать, например, в качестве характерного для площадки образца шлама породы. Кроме того, для некоторых разведочных скважин условием получения разрешения на бурение является требование уборки местности после окончания работ, и изобретение в значительной мере облегчает выполнение этого.

Краткое описание чертежей

Далее представлено подробное описание настоящего изобретения. В тексте описания имеются ссылки на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее.

На фиг.1 показан пример буровой машины.

На фиг.2 в поперечном разрезе показано предлагаемое приспособление для сбора бурового раствора.

На фиг.3 показаны примеры реализации бурильной трубы и защитной трубы.

На фиг.4 показан пример реализации бурильной трубы.

На фиг.5 показан пример реализации предлагаемой системы.

На фиг.6 показан пример внутренней конструкции предлагаемого очистного устройства.

На фиг.7 в поперечном разрезе показано предлагаемое очистное устройство.

На фиг.8A показан пример сопла, используемого в одном из вариантов осуществления изобретения.

На фиг.8B продемонстрировано движение раствора и движение твердого вещества, порождаемые соплом с фиг.8A.

На фиг.9 показан пример предлагаемого приспособления для сбора бурового раствора.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показан пример буровой машины 100 для бурения с отбором образцов. Буровая машина имеет бурильную трубу 101 и бурильный агрегат 102, посредством которого производится необходимое для бурения движение. Буровая машина имеет раму, служащую опорой для конструкции буровой машины. Рама имеет системы для регулировки угла наклона бурильной трубы одновременно с углом выполняемой буровой скважины. В случае, показанном на фиг.1, буровая машина находится на земной поверхности 103, но может быть помещена, например, на фундамент или в рудник. При бурении с отбором образцов обычно преследуется цель получения образцов коренной породы. Порода 105 обычно покрыта почвенным слоем 104. Буровая машина имеет приспособление для подачи бурового раствора в бурильную трубу. На иллюстрации отмечены точки В, С и D, которые в более детальном виде представлены на фиг.4, фиг.3 и фиг.2.

На фиг.2 в поперечном разрезе показано предлагаемое приспособление для сбора бурового раствора. Оно содержит бурильную трубу 101, защитную трубу 201, сборный воротник 202 и сборный резервуар 203. Бурильная труба выполнена полой, при этом бурильный агрегат вращает указанную бурильную трубу. Защитная труба охватывает бурильную трубу, проходя по существу через почвенный слой, причем ее конец, идущий к буровой машине, находится выше земной поверхности. Буровой раствор, возвращающийся с процесса бурения и поднимающийся по зазору между защитной трубой и бурильной трубой, собирается сборным воротником, расположенным вокруг конца защитной трубы, и направляется в сборный резервуар. Сборный резервуар прикреплен либо к машине, либо через шарнир к защитной трубе. Форма и расположение сборного резервуара позволяют изменять положение бурения по меньшей мере в пределах обычных углов бурения, составляющих 30-90° к горизонтальной плоскости, обеспечивая при этом возможность буровому раствору, выходящему из защитной трубы, попадать в сборный резервуар независимо от положения бурового инструмента. Оставленный для движения зазор между защитной трубой и сборным резервуаром при необходимости может быть закрыт изготовленным из брезента или гибкой резины уплотнителем, который обеспечивает необходимое пространство для движения бурового инструмента, а также по меньшей мере почти полностью направляет в сборный резервуар выходящий из защитной трубы буровой раствор. Из сборного резервуара буровой раствор вместе с содержащимся в нем твердым веществом, таким как шлам почвы и породы и с возможными бурильными добавками, направляют в очистное устройство, перемещаемое по местности.

На фиг.9 показан второй пример осуществления предлагаемого приспособления для сбора бурового раствора в буровой машине. Данное устройство содержит защитную трубу 903, сборный воротник 904 и сборный резервуар 905. В сборном воротнике выполнено отверстие 901 для бурильной трубы. Поступающая по защитной трубе вода собирается сборным воротником и направляется в сборный резервуар. Сборный резервуар имеет трубу 902, по которой неочищенный буровой раствор удаляется из сборного резервуара и направляется неким средством в очистное устройство.

На фиг.3 показано расположение защитной трубы 201 при бурении с отбором образцов. Бурильной трубой 101 разведочную скважину бурят в породе 105 с земной поверхности 103 сквозь почвенный слой 104. В иллюстрируемом случае защитная труба проходит через почвенный слой и несколько углубляется в породу. Поднимающийся между стенкой буровой скважины и бурильной трубой буровой раствор большей частью идет между защитной и бурильной трубами и продолжает подниматься.

На фиг.4 показан конец бурильной трубы 101, производящий бурение в породе 105. На данном конце предусмотрена цилиндрическая коронка 401, при вращении выбуривающая из породы керн 402. Внутри бурильной трубы имеется колонковая труба 403, внутри которой проходит керн. Вместе с колонковой трубой керн можно поднять на земную поверхность и сохранить. Буровой раствор попадает к коронке между колонковой трубой и внутренней стенкой бурильной трубы. В отличие от других видов бурения, при бурении с отбором образцов в буровом растворе скапливается только немного шлама породы, так как используемая при этом коронка срезает только небольшую часть площади буровой скважины. Материал породы большей частью остается в керне породы, образующемся как продукт операции бурения, причем керн в существующем уровне техники традиционно поднимают из буровой скважины вместе с колонковой трубой.

На фиг.5 показана предлагаемая система для очистки и повторного использования бурового раствора в бурении с отбором образцов, содержащая буровую машину 100 и очистное устройство 501 для очистки бурового раствора.

Буровую машину используют для бурения скважины для взятия образцов коренной породы. Буровая машина содержит бурильную трубу 101 и сборный резервуар 203, который собирает буровой раствор, поступающий из буровой скважины в процессе бурения. Из сборного резервуара по трубе 502 для неочищенной промывочной воды буровой раствор подают в очистное устройство. При необходимости, насосом 503 в трубе создают давление. Так как буровой раствор не содержит очень большого количества твердого вещества, он очень текучий, и не во всех случаях для передачи бурового раствора из сборного резервуара в очистное устройство требуется насос. Если на местности буровая машина расположена выше очистного устройства, то буровой раствор может протечь по достаточно длинной трубе самотеком. При необходимости подходящий насос все же используют для гарантированной подачи раствора.

Очистное устройство 501 может быть выполнено в виде некоторой пригодной для этого конструкции, например в виде контейнера, прицепа или транспортного средства, внутри которого установлен очистной аппарат. С другой стороны, такой контейнер, прицеп или транспортное средство или другую конструкцию размещают на местности вблизи буровой машины 100, причем при перебазировании буровой площадки подобное очистное устройство можно перемещать вместе с буровой машиной, либо посредством другого транспортного средства, либо самоходом. Указанное очистное устройство оснащено средствами, позволяющими требуемым образом регулировать его положение, даже если указанное устройство находится на неровной земной поверхности. Очистное устройство содержит либо только очистной аппарат, необходимый для очистки раствора, либо содержит также аппарат для добавления к буровому раствору химикатов, необходимых для процесса бурения. Так как аппарат для добавления химикатов используется не на каждой буровой площадке, целесообразно размещать его в отдельном передвижном контейнере, прицепе или транспортном средстве. Аппарат для добавления химикатов и очистной аппарат для очистки бурового раствора выполняют так, что в случае необходимости их можно использовать вместе или каждый из них индивидуально, при этом неважно, устанавливают ли аппарат для добавления химикатов в том же помещении, что и очистной аппарат для очистки бурового раствора, или их устанавливают в разных помещениях. Из очистного устройства очищенный буровой раствор подают к буровой машине по трубе 504 для очищенного бурового раствора. На буровой машине очищенный буровой раствор подают обратно в буровую скважину.

Несмотря на то что циркулирующий в процессе бурения буровой раствор остается теплым при бурении даже зимой за счет тепла земли в буровой скважине и за счет трения, обусловленного вращением буровой коронки и труб, в холодное время года существует опасность замерзания бурового раствора, чаще всего в ситуациях остановки буровых работ на длительное время. Поэтому используемую в холодное время года систему очистки бурового раствора помещают в конструкцию с теплоизолированными стенами. Внутри такой конструкции также предусматривают надлежащее отопление, чтобы находящиеся внутри нее текучие среды и устройства не замерзали при отрицательных температурах воздуха при остановке буровых работ.

На фиг.6 показана внутренняя конструкция предлагаемого очистного устройства бурового раствора. В данном примере очистной аппарат имеет четыре осадительные камеры, а именно первую осадительную камеру 604, вторую осадительную камеру 605, третью осадительную камеру 606 и четвертую осадительную камеру 608, а также расположенную под ними нижнюю емкость 608. Предусмотрено по меньшей мере две камеры. Подлежащий очистке буровой раствор направляют в первую осадительную камеру через сопло 601. Между осадительными камерами имеются перепускные соединители 610. Для удаления очищенного бурового раствора из очистного устройства имеется выпускной соединитель 611. В днище каждой осадительной камеры имеется клапан, который можно использовать для выгрузки из осадительных камер скапливающегося на их дне бурового шлама. К клапану прикреплен фильтр 609 для бурового шлама. Сливная трубка 602 присоединена к нижней емкости 608 и снабжена насосом 603.

Осадительные камеры очистного аппарата имеют такую геометрическую форму, при которой содержащееся в растворе твердое вещество отделяется от раствора и спускается на дно осадительной камеры, образуя буровой шлам. Неочищенный буровой раствор подают в первую осадительную камеру 604 через сопло 601. Данное сопло, может, например, представлять собой сопло Коанда, посредством которого жидкая фаза и твердая фаза бурового раствора движутся в разных направлениях. Твердая фаза направляется таким образом, что оказывается на дне первой осадительной камеры. Из первой осадительной камеры буровой раствор движется через перепускной соединитель 610 во вторую осадительную камеру 605. Перепускной соединитель размещен так, что буровой раствор удаляется из верхней части осадительной камеры. При необходимости можно использовать несколько последовательных осадительных камер, в которых последовательно выполняется одинаковый технологический процесс. Когда используются несколько установленных друг за другом осадительных камер, буровой шлам и твердое вещество большей частью скапливаются в первой осадительной камере, после которой буровой раствор может еще оставаться мутным. Количество твердого вещества в буровом растворе уменьшается, причем буровой раствор осветляется по мере прохождения от одной осадительной камеры к другой. В очистное устройство осадительные камеры устанавливают в количестве, обеспечивающем достаточную чистоту бурового раствора в последней камере, чтобы он мог быть снова использован в бурении. В проиллюстрированном примере осадительные камеры установлены последовательно, но их расположение может быть и каким-либо иным. Они могут стоять рядом друг с другом, друг за другом или в несколько рядов.

При необходимости в некоторых осадительных камерах к буровому раствору может быть добавлено небольшое количество полимерного раствора с соответствующим ионным электрическим зарядом, сернокислое двухвалентное или трехвалентное железо, которые обычно используются, например, при очистке сточных вод и сушке шлама и которые при смешивании с водой вызывают так называемые коагуляцию и/или флоккуляцию, то есть электрохимическую реакцию, в которой находящиеся в воде твердые вещества объединяются в более крупные частицы, что способствует отделению от воды твердых веществ и их перемещению на дно осадительной камеры в виде бурового шлама.

Под осадительными камерами расположен съемный механический фильтр 609, в котором используется, например, фильтровальная ткань и посредством которого большая часть твердого вещества, содержащегося в скопившемся на дне камеры буровом шламе, удаляется из указанного бурового шлама. Большая часть бурового шлама проходит через фильтр. Оставшееся внутри фильтра твердое вещество можно удалить, отсоединив фильтр. Фильтр может быть одноразовым или таковым, что его можно освобождать от твердого вещества, промывать и использовать снова. Влажную массу твердого вещества, полученную на фильтре, при необходимости можно сохранить в самом фильтре или в отдельном сосуде, например в пластиковой бутылке, если твердое вещество в будущем может понадобиться для анализа в качестве характерного для буровой площадки образца вещества.

Буровой раствор, отделенный от шлама бурового раствора посредством фильтра 609, выливается в нижнюю емкость 608, откуда он периодически снова подается в какую-либо осадительную камеру через сливную трубку 602 нижней емкости. В проиллюстрированном примере трубка оборудована насосом 603 и ведет в первую осадительную камеру 604. Если фильтр выполнен так, что его можно очистить и использовать повторно, то фильтровальную ткань после опорожнения фильтра можно промыть, например, водой из нижней емкости или из осадительной камеры.

После того как буровой раствор был достаточно очищен в осадительных камерах, при необходимости в аппаратах добавления химикатов, которые установлены по меньшей мере в двух последовательных камерах, в него добавляют химикаты, способствующие процессу бурения. В первой камере, которая может быть меньше по размеру, к буровому раствору примешивают необходимое количество нужного химиката, а вторую камеру, которая может быть больше по размеру, используют в качестве вспомогательного резервуара для бурового раствора, в результате чего обеспечивается возможность непрерывного выполнения бурения независимо от возможной цикличности операций очистки бурового раствора или добавления химикатов. Аппарат, предназначенный для добавления химикатов, располагают либо в том же помещении, что и очистной аппарат, либо при необходимости - в отдельном помещении, которое завозится на буровую площадку только в случае необходимости. В показанном на фиг.6 примере третья осадительная камера 606 может выполнять функцию камеры для добавления химикатов, а четвертая осадительная камера 607 может быть использована в качестве вспомогательного резервуара для бурового раствора.

При добавлении химикатов измеряют значение pH бурового раствора, так как от него может зависеть дозировка способствующих бурению химикатов, а в случае неправильного значения pH некоторые химикаты могут не смешиваться с буровым раствором или могут не действовать должным образом. Измеренное значение pH бурового раствора можно менять требуемым образом, добавляя в буровой раствор химикаты, регулирующие pH.

Буровая машина всасывает необходимый ей для бурения буровой раствор либо из последней осадительной камеры указанного очистного устройства, либо из последнего вспомогательного резервуара указанного аппарата для добавления химикатов. После этого очищенный и обработанный буровой раствор подают в буровую скважину, причем он после достижения коронки возвращается между скважиной и защитной трубой в буровую машину, где он снова течет в сборную емкость, ожидая открытия осадительной камеры и начала нового цикла обработки.

Несмотря на рециркуляцию, часть бурового раствора теряется, например, за счет испарения теплой воды, поглощения трещиноватыми породами, потерь на границе между защитной трубой и породой или потерь, связанных с удалением твердого вещества из камеры. Это компенсируют традиционным методом, доливая новый исходный раствор, который берут из естественного водного источника, из ранее пробуренной скважины, из автоцистерны или другой емкости. Новый буровой раствор добавляют в процесс бурения в буровой машине, или же очистное устройство оборудуется приспособлением, например, соединяющимся с какой-либо осадительной камерой штуцером, через который новый буровой раствор добавляют к циркулирующему буровому раствору.

На фиг.7 в продольном разрезе показано предлагаемое очистное устройство 501, содержащее очистной аппарат, показанный на фиг.6. Указанный очистной аппарат расположен внутри каркаса 704. Каркас обладает достаточной прочностью для его транспортировки и перемещения, а также снабжен необходимыми люками, дверьми, вентиляционными отверстиями и прочими средствами. Стены каркаса теплоизолированы в мере, достаточной для климатических условий использования очистного устройства. Например, стены очистного устройства, предназначенного для использования в холодное время года, сильно теплоизолированы, хотя очистные устройства, применяемые в руднике, целесообразнее изготавливать компактными и с небольшими размерами. Внутри каркаса также предусмотрены системы, необходимые для обеспечения движущей силы очистного аппарата. К таким системам относятся двигатели, батареи, кабельная разводка и прочие подобные средства. В предпочтительном варианте изобретения все соединения очистного устройства, впуск и выпуск бурового раствора, узел добавления нового бурового раствора, электрические провода и прочее могут быть отсоединены и защищены на время перемещения очистного устройства. Очистное устройство имеет средства регулировки, например ножки, позволяющие регулировать его пространственное положение. Благодаря таким средствам регулировки очистное устройство можно удерживать в рабочем положении на любых уклонах местности или рельефе земной поверхности. Предпочтительным пространственным положением является горизонтальное положение.

Подлежащий очистке буровой раствор подают в очистное устройство 501 через впускную трубу 701, которая находится в контакте с соплом 601. Указанное сопло может представлять собой сопло Коанда. Во впускной трубе имеется достаточное давление, чтобы поток раствора поступал в сопло с заданной скоростью. Это давление можно регулировать, например, клапанами.

Четыре осадительные камеры очистного аппарата, в частности первая осадительная камера 604, вторая осадительная камера 605, третья осадительная камера 606 и четвертая осадительная камера 607, геометрически выполнены с коническим дном или так, что некоторая часть дна находится ниже остальных частей дна, причем геометрические контуры дна наклонены относительно указанной его части. Осадительные камеры могут быть открыты или снабжены крышками. Между осадительными камерами предусмотрен перепускной соединитель 610 для перемещения бурового раствора из одной осадительной камеры в другую. Перепускной соединитель забирает буровой раствор из верхней части осадительной камеры. Впускное отверстие переходного соединителя задает уровень верхней поверхности раствора в осадительной камере, так как буровой раствор, уровень которого поднялся до впускного отверстия, всегда перетекает в следующую осадительную камеру. Впускные отверстия переходных соединителей между разными осадительными камерами могут располагаться на различной высоте, и при этом поверхности раствора в разных осадительных камерах будут находиться на различной высоте. В показанном на иллюстрации случае перепускной соединитель представляет собой трубу, направляющую буровой раствор, поступающий из предыдущей осадительной камеры, к дну осадительной камеры. Выпускной конец трубы в осадительной камере находится по существу ниже впускного конца. Так как раствор через перепускной соединитель течет достаточно медленно, твердое вещество, содержащееся в указанном растворе, имеет достаточно времени, чтобы опуститься на дно осадительной камеры.

В днище осадительных камер, по существу в его нижней точке, имеется клапан 703. Он соединен с фильтром 609 так, что при необходимости клапан может быть открыт, а буровой шлам, скопившийся на дне осадительной камеры и содержащий много твердого вещества, может быть выпущен через указанный клапан. Клапан может открываться либо вручную, либо автоматически. Так как в разных осадительных камерах твердое вещество скапливается с разными скоростями, например, в первой камере 604 быстрее, чем в последней камере 607, клапаны осадительных камер открываются в различные моменты времени. Кроме того, клапаны могут отличаться в разных осадительных камерах. Буровой раствор, отделенный от бурового шлама, через клапан попадает в нижнюю емкость, которая может быть открытой или закрытой. Из нее буровой раствор попадает обратно в осадительную камеру. В четвертой, последней осадительной камере имеется выпускной соединитель 611, соединяющийся со сливной трубкой 702 для очищенного бурового раствора, по которой буровой раствор возвращается в буровую машину.

На фиг.8A и фиг.8B показано сопло, в котором используется эффект Коанда. Оно имеет впускную часть 801, горловину 803 и изогнутую выступающую часть. Согласно эффекту Коанда поток жидкостей и газов, проходящий вблизи твердой поверхности, стремиться следовать вдоль этой поверхности, даже если направление поверхности изменяется относительно направления потока. При правильном выборе формы сопла направление потока бурового раствора можно изменять столь быстро, что содержащиеся в нем твердые вещества будут покидать поток и эффективно отделяться от раствора. Впускная часть соединена с трубой, по которой неочищенный буровой раствор подают в очистное устройство. Форма горловины позволяет сделать скорость потока бурового раствора, проходящего через указанную горловину, такой, чтобы эффект Коанда происходил на изогнутой выступающей части, где буровой раствор начнет в своем движении повторять профиль ее поверхности. При этом поток бурового раствора испытает неожиданное изменение направления вследствие эффекта Коанда, и содержащееся в буровом растворе твердое вещество будет эффективно покидать поток непосредственно при попадании в осадительную камеру, где скорость потока раствора быстро снижается. Сопло расположено так, что отклоненный соплом поток раствора находится вблизи уровня поверхности раствора в осадительной камере и по существу параллелен этой поверхности. Иногда поток бурового раствора может быть направлен немного диагонально вверх или диагонально вниз по отношению к поверхности раствора. Твердые частицы движутся по существу по направлению к дну осадительной камеры. Это показано на фиг.8B, где поток следует по изогнутой выступающей части, а твердые частицы выпадают из потока. Сразу после выхода из сопла поток замедляется на поверхности бурового раствора в осадительной камере. Буровой раствор движется к перепускному соединителю на втором конце осадительной камеры, при этом твердое вещество, которое все же осталось в буровом растворе, имеет достаточно времени для того, чтобы опуститься на дно и отделиться из медленного потока, идущего по верхней поверхности осадительной камеры.

Выше были описаны некоторые предпочтительные варианты осуществления изобретения. Изобретение не ограничивается вышеописанными решениями, и идея изобретения может быть воплощена в многочисленных вариантах в пределах объема, определенного формулой изобретения.

1. Способ очистки бурового раствора при бурении с отбором образцов горных пород, при котором используют буровую машину (100), содержащую полую бурильную трубу (101), цилиндрическую коронку (401), расположенную на бурящем конце указанной бурильной трубы, и защитную трубу (201; 903), охватывающую ближайшую к земной поверхности (103) часть бурильной трубы так, что между бурильной трубой и защитной трубой имеется пустое пространство, причем согласно данному способу в бурильную трубу подают буровой раствор для обеспечения смазки в процессе бурения, причем буровой раствор протекает между бурильной трубой и стенкой буровой скважины по направлению к отверстию буровой скважины, транспортируя образовавшееся при бурении твердое вещество,
отличающийся тем, что содержит также следующие шаги:
- буровой раствор, содержащий твердое вещество и выходящий из пространства между защитной трубой и бурильной трубой в буровой машине, извлекают посредством приспособления в указанной буровой машине,
- извлеченный буровой раствор направляют в очистное устройство (501), причем указанное очистное устройство имеет две или более последовательные осадительные камеры (604, 605, 606, 607), в которых твердое вещество отделяют от бурового раствора, причем между осадительными камерами предусмотрен перепускной соединитель, имеющий впускной и выпускной конец, причем выпускные концы перепускных соединителей расположены ближе к дну осадительных камер, чем впускные концы, и
- очищенный в очистном устройстве буровой раствор направляют в буровую машину и подают в бурильную трубу.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что буровой шлам, содержащий твердое вещество, скапливающееся на дне осадительной камеры (604, 605, 606, 607), удаляют из камеры.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что буровой шлам, содержащий твердое вещество, скапливающееся на дне осадительной камеры (604, 605, 606, 607), фильтруют и возвращают в одну из осадительных камер.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в очистном устройстве буровой раствор подают в первую осадительную камеру через сопло (611), имеющее горловину (803) и изогнутую выступающую часть, причем изогнутая выступающая часть выполнена так, что поток раствора по существу следует по ней, а содержащиеся в растворе твердые вещества отделяются от потока.

5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что при очистке бурового раствора для ускорения процесса используют ионосодержащую полимерную смесь, сернокислое двухвалентное или трехвалентное железо или другой химикат, добавляемый в буровой раствор и способствующий отделению твердого вещества от раствора.

6. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что при необходимости к циркулирующему буровому раствору добавляют новый буровой раствор.

7. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что вещества или химикаты, способствующие процессу бурения, добавляют в буровой раствор перед тем, как возвратить его в буровую скважину.

8. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что очистное устройство (501) помещают в контейнер или другую передвижную конструкцию.

9. Очистное устройство (501) для очистки бурового раствора при бурении с отбором образцов, отличающееся тем, что указанное очистное устройство расположено в одном или нескольких контейнерах или соответствующих передвижных конструкциях и содержит:
- соединитель (701) для подачи неочищенного бурового раствора в очистное устройство,
- по меньшей мере две осадительные камеры (604, 605, 606, 607), выполненные так, что твердое вещество, содержащееся в буровом растворе, скапливается на дне камеры в виде бурового шлама, причем в нижней части по меньшей мере одной осадительной камеры предусмотрен клапан (703) для удаления из осадительной камеры указанного бурового шлама, содержащего твердое вещество, и
- перепускной соединитель (610) между осадительными камерами, имеющий впускной и выпускной концы и предназначенный для перемещения бурового раствора между осадительными камерами, причем выпускные концы перепускных соединителей находятся ближе к дну осадительных камер, чем впускные концы, при этом в последней из последовательных осадительных камер предусмотрен выпускной соединитель (611) для удаления очищенного бурового раствора из очистного устройства.

10. Очистное устройство (501) по п.9, отличающееся тем, что в нем обеспечена возможность для содержащего твердое вещество бурового шлама, пропущенного через клапан (703), далее проходить через фильтр (609) для удаления твердого вещества.

11. Очистное устройство (501) по п.10, отличающееся тем, что фильтр (609) выполнен съемным для обеспечения возможности замены или очистки или выполнен с возможностью очистки на месте.

12. Очистное устройство (501) по любому из пп.9-11, отличающееся тем, что в дне осадительной камеры (604, 605, 606, 607) имеется точка, находящаяся ниже остальных частей дна, причем клапан (703) установлен в этой точке.

13. Очистное устройство (501) по любому из пп.9-11, отличающееся тем, что в нем обеспечена возможность направления бурового раствора, отделенного посредством фильтра (609) от бурового шлама, обратно в осадительную камеру (604, 605, 606, 607).

14. Очистное устройство (501) по любому из пп.9-11, отличающееся тем, что под осадительной камерой или под осадительными камерами (604, 605, 606, 607) расположена нижняя емкость (608), предназначенная для сбора бурового раствора, отфильтрованного от бурового шлама посредством фильтра (609), причем указанная нижняя емкость содержит средство для передачи бурового раствора в осадительную камеру.

15. Очистное устройство (501) по любому из пп.9-11, отличающееся тем, что оно обеспечивает подачу неочищенного бурового раствора в первую осадительную камеру через сопло (611), имеющее горловину (803) и изогнутую выступающую часть, выполненную так, что поток раствора по существу следует по выступающей части, а содержащиеся в растворе твердые вещества покидают поток.

16. Очистное устройство (501) по любому из пп.9-11, отличающееся тем, что выпускные концы перепускных соединителей (610) между осадительными камерами имеют форму, обеспечивающую возможность движения бурового раствора по существу по направлению к дну осадительной камеры.

17. Очистное устройство (501) по любому из пп.9-11, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью добавления к буровому раствору ионосодержащей полимерной смеси, сернокислого двухвалентного или трехвалентного железа или другого химиката, способствующего отделению твердого вещества от раствора.

18. Очистное устройство (501) по любому из пп.9-11, отличающееся тем, что оно имеет приспособление для подачи веществ, способствующих процессу бурения, в буровой раствор перед возвращением бурового раствора в процесс бурения.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к изоляции и мониторингу текучей среды, используемой для гидроразрыва пласта. Система включает в себя несколько гибких конструкций изоляции текучей среды для хранения текучих сред, применяемых или получаемых в процессе гидроразрыва пласта.

Изобретение относится к способу и устройству для повышения добычи на месторождении, содержащем породу, которая включает в себя по меньшей мере один раскрываемый путем размельчения породы минерал ценного материала и по меньшей мере один другой минерал, причем минерал ценного материала имеет более высокую плотность, чем по меньшей мере один другой минерал.

Изобретение относится к способу и устройству для определения локальной величины зерна минерала для минерала ценного материала в породе месторождения или залежи, причем порода включает в себя по меньшей мере один другой минерал, и при этом минерал ценного материала имеет более высокую плотность, чем по меньшей мере один другой минерал.

Изобретение относится к вибрационной технике по очистке буровых растворов и осушке шлама на вибрационных ситах. Вибрационное сито высокочастотное с энергосберегающим виброприводом резонансного действия для интенсивной очистки бурового раствора и осушки шлама содержит станину, раму вибрирующую с закрепленными на ней сменными ситовыми кассетами, вибратор линейных колебаний, четыре пружины, на которых рама вибрирующая установлена на станине, устройства закрепления ситовых кассет на раме вибрирующей, устройство для регулировки угла наклона рамы вибрирующей, шибер с механизмом управления, поддон с выпускными окнами для очищенного бурового раствора, который размещен в станине, приемную емкость для бурового раствора, которая на входе содержит приемный патрубок с фланцем для подвода бурового раствора к вибрационному ситу, а на выходе оснащена полкой с отверстиями для равномерного распределения бурового раствора по ширине ситовой кассеты, принимающей буровой раствор на обработку.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к области обработки буровых растворов для буровых скважин. Устройство содержит, по меньшей мере, один фильтр вибрационного сита, имеющий верхнюю и нижнюю сторону, воздушную вакуумную систему, соединенную с по меньшей мере одним фильтром вибрационного сита или его секцией для всасывания через них рабочего объема воздуха, систему сбора бурового раствора.

Группа изобретений относится к области нефтяной промышленности, в частности к очистке и обезвреживанию буровых отходов. Способ включает прием бурового шлама с желобной линии буровой установки или после вибросит со шнекового транспортера, также бурового раствора и буровой сточной воды, подготовку к обезвреживанию бурового шлама, подготовку растворов реагентов для обезвоживания и обезвреживания бурового шлама, раствора и сточной воды, смешивание последних с реагентами, введение с одновременным перемешиванием нейтрализующего и капсулирующего состава, коагулянта и флокулянта в буровой шлам в последовательно соединенных реакторах для созревания перед обезвоживанием бурового шлама.

Изобретение относится к вибрационной технике по очистке буровых растворов и осушке шлама на вибрационных ситах. Вибрационное сито высокочастотное с энергосберегающим виброприводом резонансного действия для интенсивной очистки бурового раствора и осушки шлама содержит станину, раму вибрирующую с закрепленными на ней сменными ситовыми кассетами, вибратор линейных колебаний, установленный на плите, закрепленной на силовой трубе с фланцами на торцах трубы, присоединенными к боковинам рамы вибрирующей, четыре пружины, на которых рама вибрирующая установлена на станине, устройства закрепления ситовых кассет на раме вибрирующей, устройство для регулировки угла наклона рамы вибрирующей, шибер с механизмом управления, поддон с выпускными окнами для очищенного бурового раствора, который размещен в станине, приемную емкость для бурового раствора, которая на входе содержит приемный патрубок с фланцем для подвода бурового раствора к вибрационному ситу, а на выходе оснащена полкой с отверстиями для равномерного распределения бурового раствора по ширине ситовой кассеты, принимающей буровой раствор на обработку.

Группа изобретений относится к вибрационной технике по очистке буровых растворов и осушке шлама на вибрационных ситах. Устройство содержит станину, раму вибрирующую, вибратор линейных колебаний, образованный двумя дебалансными вибраторами или мотор-вибраторами, установленными на раме так, что угол между поверхностью ситовых кассет и осью симметрии вибратора равен 45º, устройство для регулировки угла наклона рамы, поддон для очищенного бурового раствора.

Группа изобретений относится к вибрационной технике по очистке буровых растворов на сетках или ситовых кассетах на вибрационных ситах. При осуществлении способа вибрирующей раме сообщают линейные колебания двумя центробежными дебалансными электромеханическими вибраторами, в процессе бурения буровой раствор фильтруют сквозь сетки или ситовые кассеты, закрепленные на раме вибрирующей, профильтрованный буровой раствор отводят в емкость циркуляционной системы.

Группа изобретений относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использована при смешении и дозировании проппанта в жидкости гидроразрыва пласта. Резервуар для материала, применяемого на нефтяном месторождении, состоит из корпуса с верхним днищем, нижним днищем, боковой стенкой между верхним и нижним днищем, которая определяет углубление в корпусе, верхнее днище определяет отверстие, нижнее днище определяет первое сопло.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам очистки от шлама буровых растворов при бурении нефтегазоразведочных, промысловых и других скважин. При осуществлении способа накладывают сетки на дно мерников и желобов, производят последовательную очистку бурового раствора, поступающего через вибросито в приемные мерники, далее желоба-ловушки, оснащенные сетками, и далее в мерники запасного раствора с расположением сеток по краям. Закрепляют стропами края сеток за края мерников, желобов, подъем которых производят за прикрепленные к ним стропы с помощью подъемного устройства. Выемку сеток со шламом из приемного мерника производят по направляющим. Используют сетки от однослойных до трехслойных. В качестве направляющих используют трубы диаметром 35-50 мм. Повышается качество очистки бурового раствора. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способам рекультивации шламов бурения. Осуществляют разбавление шлама растворителем-разбавителем с последующим разделением полученной смеси на минеральную и жидкую фазы и их последующую утилизацию. Утилизацию минеральной фазы выполняют промывкой водным раствором щелочной соли алкилсульфоната и оксида триалкиламина. Щелочная соль алкилсульфоната представляет собой децилсульфонат натрия, оксид триалкиламина - оксид диметилалкиламина. Водный раствор содержит от 0,1% до 10% децилсульфоната натрия и от 0,1% до 10% оксида диметилалкиламина. Алкильный радикал представляет собой смесь прямоцепочечных алкильных остатков C10H21-C18H37 или смесь прямоцепочечных алкильных остатков C12H25-C14H29. Промывку осуществляют три раза при соотношении шлам:раствор от 4:1 до 1:1. Обеспечивается упрощение технологии рекультивации при одновременном повышении ее эффективности. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к очистке буровых растворов, применяемых при бурении скважин. Устройство включает первую систему сбора текучей среды для функционального размещения под фильтром вибрационного сита и несущей системой для сбора бурового раствора от первой секции фильтра сита и несущей системы, вторую систему сбора текучей среды для присоединения при модификации к вибрационному ситу. Вторая система включает удлинитель фильтра и фильтр, функционально соединенные с фильтром вибрационного сита и несущей системой и выступающие за пределы первоначальной длины фильтра вибрационного сита и несущей системы, и вакуумную систему, функционально соединенную с обратной стороной удлинителя фильтра для воздействия разрежением на фильтр удлинителя и сбора с него бурового раствора. Повышается эффективность очистки в широком интервале размеров ячейки фильтров, расходов разрежения и конструкций вакуумной системы. 3 н. и 26 з.п. ф-лы, 29 ил., 2 табл.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к наземным комплексам контроля параметров промывочной жидкости. Устройство содержит аккумулирующую емкость с сетчатым фильтром и выходным отверстием, гидравлически сообщающимся с откалиброванным струйным аппаратом. Аккумулирующая емкость имеет заборное сопло для закрепления на днище горизонтального транспортного участка циркуляционной системы буровой скважины. Струйный аппарат выполнен многоканальным. Между ним и выходным отверстием аккумулирующей емкости установлен патрубок с накладным датчиком ультразвукового расходомера, электрически соединенным с компьютером информационно-измерительной системы. При этом струйный аппарат имеет то количество каналов, которое обеспечивает в патрубке скорость движения жидкости в пределах диапазона измерений скорости расходомера. Обеспечивается непрерывность и автоматизация контроля вязкости, снижаются трудоемкость и временные затраты, повышается качество технологических операций в скважине. 1 ил.
Наверх