Устройство для бурения скважин

 

и1744И3

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.03.78 (21) 2593636/22-03 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.06.80. Бюллетень № 24 (45) Дата опубликования описания 30.0б.80 (51) М. Кл.

Е 21В 21/00

Государственный комитет (53) УДК 622.243.445 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

И. В. Белей, Ю. С. Лопатин, А. О. Межлумов, А. 3. Романов, А. Н. Безруков, Г. Г. Зайцев, А. П. Ивенский и В. П. Ионенко

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский институт буровой техники (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Изобретение относится к технике бурения скважин с промывкой аэрированной жидкостью, в частности к бурению скважин с подачей воздуха в восходящий поток промывочной жидкости — частичной аэрацией.

Известны устройства для подачи воздуха в восходящий поток промывочной жидкости выше породоразрушающего инструмента (частичной аэрации) при бурении скважин, применяющиеся на практике и описанные в литературе. Это двойная (двухканальная) колонна бурильных труб, т. е. бурильная колонна, внутри которой концентрично размещена жестко связанная с ней 15 дополнительная колонна, по которой и подается воздух в ствол скважины на определенную глубину. В состав двойной колонны входят специальные переводники, ведущие трубы и вертлюги (1). 20

Недостатками такого устройства являются сложность создания двухканальных бурильных труб для глубокого бурения, ненадежность уплотнений на соединениях дополнительной колонны, необходимость в на- 25 личин специальных ведущих труб и вертлюгов, а также разобщение канала для подачи воздуха с нагнетательным трубопроводом компрессора на время наращивания бурильной колонны, и увеличение глубины 30 вывода воздуха с углублением скважины в процессе долбления.

Наиболее близким решением из известных является устройство для бурения скважины с подачей воздуха в восходящий поток промывочной жидкости, включающее бурильную с породоразрушающим инструментом и обсадную колонны труб с установленной между ними концентрично дополнительной колонной (2).

Недостатком такого устройства является то, что для его использования необходимо первоначально иметь диаметр верхней части ствола скважины (до глубины вывода воздуха) большего размера, чем этого требует конструкция скважины. Это связано с дополнительными затратами, а также снижением величины допустимого давления на противовыбросовом оборудовании и тем самым увеличением опасности открытых фонтанов. Кроме того, нельзя изменить глубину вывода воздуха в случае, если это потребуется при углублении скважины. Известное устройство является ближайшим техническим решением вопроса подачи воздуха в восходящий поток жидкости при частичной аэрации.

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства для подачи воздуха в восходящий поток промывочной жид744113 кости при бурении с частичйой аэрацией, а также обеспечение регулировайия глубины ввода воздуха в восходящий поток жидкости.

Указанная цель достигается тем, что колонйа бурильных труб имеет упор под башмак дополнительной колонны, ограничивающий перемещение последней по бурильной колонне во время их совместного спуска и подъема, причем диаметр дополнительной колонны меньше диаметра породоразрушающего инструмента.

На чертеже схематически изображено устройство для бурения скважин с подачеи воздуха в восходящий поток промывочной жидкости.

Устройство включает съемную дополнительную колонну 1, размещенную концентрично между обсадной 2 и бурильной 3 колоннами труб. Дополнительная колонна 1, внутренний диаметр которой меньше диаметра подороразрушающего инструмента 4, подвешена герметично (на время пребывания породоразрушающего инструмента на забое) с помощью имеющейся на ее верхнем конце уплотнительной тарели 5 в упорном седле 6, установленном на верхнем конце обсадной колонны 2 и имеющей отвод 7 для соединения с трубопроводом воздуха.

Колонна бурильных труб 3,;а которсй осуществляется спуск и поДъем дополнительной колонны 1 с башмаком 8 на нижнем ее конце, содержит расположенный под ним упор 9, ограничивающий перемещение дополнительной колонны на бурильной во время их совместного спуска и подь" ма при спуско-подъемных операциях, В качестве упора может быть использован переводник с выступами, как это показано на чертеже, или же другие элементы бурильной колонны, наружный диаметр которых больше внутреннего диаметра башмака 8, например УБТ или турбобур.

Работа в скважине с использованием устройства ведется следующим образом.

В скважину со спущенной обсадной «олонной 2 и устьем, оборудованным вращающимся превентором 10, а также, прн необходимости, противовыбросовым оборудованием 11, спускают на упоре 9 совместно с трубами бурильной колонны 3 (после спуска породоразрушающего инструмента

4 и других элементов бурильной колонны, наружный диаметр которых больше диаметра башмака 8 дополнительной колонны 1) дополнительную колонну 1. После спуска дополнительной колонны 1 на иеобходи му ю глубину, пр о пуска у плоти и тел ьной тарели 5 ниже ротора 12 и посадки ее и упорное седло 6 колонна 1 остается подвешенной на устье скважины на время допуска и работы породоразрушающего инструмента 4 на забое. При этом в верхней части ствола скважины, до глубины спуска

Оо

4 дополййтельной колонны, образуются дв0 кольцевых канала; канал А между колоннами обсадной 2 и дополнительной 1 и канал Б — между дополни з чьной 1 и бурильной 3 колоннами. Длину этих каналов можно оперативно изменять в случае необходимости изменением глубины спуска дополнительной колонны 1.

При циркуляции в процессе бурения промывочная жидкость поступает внутрь бурильной колонны 3, подвешенной к вертлюгу 13 и, пройдя ерез породоразрушающий инструмент 4, годннмается по затрубному пространству. Воздух подается под давлением через отвод 7 под уплотнительной тарелью 5 (которая весом дополнительной колонны 1 герметично прижата к упорному седлу 6) и направляется в скважину по кольцевому каналу А до глубины расположения башмака 8 колонны 1. На выходе из башмака 8 воздух поступает в восходящий поток промывочной жидкости и аэрирует ее. Образующаяся аэрированная жидкость по кольцевому каналу Б поднимается к усгью и выходит через отвод вращающегося превеитора 10, Возможна и иная схема циркуляции. Воздух поступает в скважину через отвод превентора 10 по кольцевому каналу Б, а аэрированная жидкость поднимается по каналу А.

Наличие столба аэрированной жидкости, движущейся в верхней части ствола скважины в интервале нахождения дополнительной колонны, снижает общее давление циркулирующей промывочной жидкости на вскрытые горные породы и забой скважины, предотвращая тем самым поглощение промывочной жидкости и повышая эффективность бурения.

Операция по наращиванию бурильной колонны 3 в процессе углубления скважины производятся как обычно, Дополнительная колонна 1 остается подвешенной на устье в положении, указанном на чертеже. При этом во время наращивания подачу воздуха можно не прекращать. Канал для его подачи остается без изменения.

Подъем бурильной колонны 3 до подхода упора 9 к башмаку 8 дополнительной колонны, которая остается подвешенной на устье до этого момента, также осуществляется как обычно. Затем дополнительная колонна 1 поднимается из скважины совместно с бурильной на упоре 9.

Таким образом, преимуществами предложенного устройства для бурения скважины с частичной аэрацией является возможность подачи воздуха в восходящий поток промывочной жидкости с помощью дополнительной колонны труб без увеличения диаметра верхней части ствола скважины и без наличия сложного в конструктивном и эксплуатационном отношениях оборудования, как двойные бурильные и ведущие трубы и вертлюги.

744113

Кроме того, предложенное устройство позволяет изменять в случае необходимости глубину ввода воздуха в восходящий поток жидкости, сохранить канал для подачи воздуха постоянным на время наращивания и даже проведения спуска и подъема части бурильной колонны, а также регулировать глубину ввода воздуха в поток жидкости в зависимости от условий в скважине.

Формула изобретения

Устройство для бурения скважин с подачей воздуха в восходящий поток промывочной жидкости, включающее бурильную с породоразрушающим инструментом и о6садную колонны труб с установленной между ними концентрично дополнительной колонной, отличающееся тем, что, с

6 целью упрощения конструкции и обеспечения регулирования глубины ввода воздуха в восходящий поток промывочной жидкости, колонна бурильных труб имеет упор под башмак дополнительной колонны, ограничивающий перемещение последней по бурильной колонне во время их совместного спуска и подъема, причем диаметр дополнительной колонны меньше диаметра поро10 доразрушающего инструмента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Межлумов А. О. Использование аэрированных жидкостей при проводке сква15 жин. М., «Недра», 1976, с. 22 — 26, рис. Зе.

2. Межлумов А. О. Использование аэрированных жидкостей при проводке скважин. М., «Недра», 1976, с. 22 — 26, рис. Зд (прототип).

Редактор 3. Ходакова

Составитель В. Никулин

Техред В. Серякова

Корректор О. Тюрина

Заказ 1009/16 Изд. № 349 Тираж 626 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2