Способ очистки скважины от жидкотекучей массы и устройство для его осуществления

 

О П И С А Н И Е („,747980

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Респу6лии (6l) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 20.06.78(21)2632184/22-03 с присоединением заявки № (23) П риоритет

Опубликовано 15.07.80. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 15.07.80 (5 I ) M. Кл.

E 21 В 37/00

Е 21 С 21/00

Гасударственный комитет

СССР оо делам изобретений н открытий (53 ) УД К 622. .245 513. (088. 8) (72) Автор изобретения

Е. К. Ястребов

Казахский политехнический институт им. В. И. Ленина (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СКВАЖИНЫ ОТ ЖИДКСТЕКУЧЕЙ

МАССЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к способу очистки скважины от жидкотекучей массы при термическом бурении в мерзлых влагосо- держащих грунтах и устройству для его осуществления.

Известен способ удаления шлама при термическом бурении скважины, при котором продукты разрушения удаляются восходящим потоком текучей среды (отработанным газом). По ходу транспор о тирования скорость восходящего потока текучей среды ступенчато снижается, в результате чего происходит сепара.. ция траспортируемых продуктов разруше. ния по гранулометрическому составу, кото!

5 рые улавливаются открытыми сверху емкостями, размещенными на буровой штанге (1). Наполненные емкости поднимаются на поверхность при подъеме штанг, разгружаются и вновь опускаются в сква жину за очередной порцией продуктов разрушения.

Недостаток известного способа заключается в его цикличности, в связи с чем

2 эффективность очистки скважины заметно снижается. Кроме того, этот способ предназначен для удаления главным образом сухих продуктов разрушения. При повышении влажности и образования в скважи-не жидкой массы из воды, твердых частйц и рыхлого грунта мощности газового потока, создаваемого огнеструйной горелкой, не хватает для полного ее удаления из скважины.

Более близким техническим решением к описываемому изобретению является способ очистки скважины от жидкотекучей массы с помощью погружаемой в нее эластично-упругой оболочки, в которую подают текучую среду, заставляя оболочку раздуваться и вытеснять жидкотекучую массу из скважины. Устройство для осуществления укаэанного способа содержит погружаемую в скважину эластично-упругую оболочку, соединенную с магист-. ралью дпя подачи в нее текучей среды(2).

Такой способ очистки скважины применяют при их зарядке взрывчатым ве3 7479 ществом. Обычно используют открытую с верхнего конца оболочку, наливают в нее воду, которая расправляет оболочку в скважине и вытесняет жидкотекучую, массу из скважины.,Для вытекания воды из эластично-упругой оболочки в нее

5 опускают зарядный шланг и подают по нему взрывчатое вещество, которое, по мере заполнения оболочки, вытесняет из нее воду на поверхность.

Область применения этого способа ограничйвается, как правило, скважинами, заполненными жидкой массой, плотность которой мало отличается от плотности воды. При более плотной жидкой массе (например, водная смесь грунта с обломочными включениями галечника и т. и.) эластичную оболочку практически невозможно опустить в скважину и заполнить водой, так как более плотная жидкая мас- 20 скважины конуса со стенками переменса в скважине будет вытеснять оболочку из скважины и воду из оболочки.

Эластично-упругой оболочке 2 придана форма обращенного основанием к забою ного сопротивления расширению за счет их выполнения с постепенным увеличением толщины в направлении от основания к вершине оболочки 2. Полость 4

25 оболочки сообщается с источником 6 теЦель изобретения заключается в обес- печении очистки скважины от жидкотекучей массы с твердыми включениями.

Цель достигается тем, что текучую среду подают в оболочку под давлением, превышающим ги дростатическое давление столба жидкотекучей массы в скважине так, что объем погруженной в скважину л ) оболочки постепенно увеличивают в направлении от забоя к устью скважины, при этом часть текучей среды сбрасывают из оболочки в призабойную зону сква.жины для подъема твердых включений в расположенные выше слои жидкотекучей массы, В устройстве для осуществления пре ьлагаемого способа эластично- упругая оболочка выполнена в виде обращенного основанием к забою конуса со стенками переменного сопротивления расширению, увеличивающемуся в направлении от основания к вершине, и снабжена пропущен.ным через нее полым жестким стержнем. имеющим отверстие для прохода текучей среды от подающей магистрали в полость оболочки и выступающим ниже ее основания,где встроены клапаны одностороннего действия для сброса части текучей среды в призабойную зону скважины.

При этом для придания различной со-„ противляемости .расширению стенкам . оболочки они выполнены с постепенным увеличением их толщины в направлении от основания к вершине оболочки.

80 4

На фиг. 1, 2 и Э схематично показаны различные стадии очистки скважины, согласно предлагаемому способу.

В качестве примера реализации способа описывается работа устройства при очиотке скважины от жидкотекучей массы, образующейся в процессе термического бурения мерзлого влагосодержащего грунта с твердыми включениями. Устройство собрано на буровой штанге 1, на которой закреплена эластично-упругая оболочка 2 с помощью верхнего и нижнего хомутов

3Ä образующая замкнутую полость 4 для приема текучей среды под давлением. В нижней части оболочки 2 размещены клапаны 5 одностороннего действия. кучей среды под давлением (например, с компрессором) через отверстия 7, выполненные в буровой штанге l.

Огнеструйная горелка 8 закрепляется на нижнем конце буровой штанги 1, которая подвешивается с помощью блока на опорном приспособлении 9. Горелка 8 со штангой 1 под действием собственно го веса без принудительного вращения опускается в скважину, которая образуется при воздействии на ее забой высокотемпературной газовой струи, истекающей через горелку 8. Текучая среда (сжатый воздух) от компрессора подается к горелке 8 по магистрали 10.

Образующиеся продукты разрушения в виде жидкой смеси грунта с включениями обломков горных пород, валунов и галечника заполняют полость скважины и частично удаляются иэ нее отходящими

I потоками отработанного газа, при этом крупные включения оседают на забое скважины.

По достижении заданной глубины бурения подачу горючего в горелку 8 прекращают, снижают расход воздуха, подаваемого в горелку 8, до количества, необходимого для предотвращения проникнове.— ния жидкотекучей массы через сопла в камеру сгорания горелки 8, и подают воздух через отверстие 7 штанги 1 в полость

4 эластично-упругой оболочки 2. Это положение показано на фиг. 2.

Оболочка 2 выполнена в виде конуса с основанием у забоя скважины и имеет ,переменную толщину материала, увеличивающуюся от основания конуса к вершине. Поэтому при наполнении полости

4 сжатым воздухом от компрессора увеличение диаметра оболочки 2 начинается у забоя скважины. При достижении определенного давления сжатого воздуха в полости 4, на которое отрегулированы кла- 1 паны 5, последние открываются и часть воздуха выбрасывается на забой скважины, транспортируя находящиеся там включения в более высокие слои жидкотекучей массы в скважине. По мере увеличения 1 объема полости 4 и диаметра эластичноупругой оболочки 2 в нижней части скважины жидкая масса с твердыми включениями вытесняется со дна скважины вверх.

Площадь сечения между стенками 2

1 скважины и поверхностью эластйчно-упругой оболочки 2 постепенно уменьшается, давление сжатого воздуха в полости 4 увеличивается, мощность струй воздуха, истекающих через клапаны 5, увеличива-. ется так, что динамический напор и транспортирующая их способность обеспечивают постоянное перемещение крупных включений из нижних слоев жидкотекучей массы в верхние. При дальнейшем заполне- ЗО нии эластичной оболочки 2 сжатым воздухом увеличение ее объема распространяется от забоя к устью скважины, при этом постепенно вытесняется вся жидкс текучая масса с твердыми включениями ЭЗ из скважины на дневную поверхность, как показано на фиг. 3. После очистки скважины сжатый воздух через полости 4 оболочки 2 выпускается я горелка 8 вместе со штангой 1 и оболочкой 2 извлекаются 40 из скважины.

Если по каким-либо причинам оболоч-ку 2 невозможно использовать на бурс вой штанге 1 (например, бурение ведется с принудительным вращением горелки), 4> тогда эту оболочку целесообразно разместить на жестком пустотелом стержне, например трубе, нижний конец которой за-, крывают, а верхний соединяют с компрессором. Операции по очистке скважины на- Ж чинают с погружения устройства в. скважину и продолжают в указанном порядке, 747980 6

Формула изобретения

1. Способ очистки скважины от жидко текучей массы с помощью погружаемой в нее эластично-упругой оболочки, в которую подают текучую среду, заставляя оболочку раздуваться и вытеснять жидко текучую массу из скважины, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью обеспечеО ния очистки скважины от жидкотекучей массы с твердыми включениями, текучую среду подают в оболочку под давлением, превышающим гидростатическое давление столба жидкотекучей массы в скважине так, что объем погруженной в скважину оболочки постепенно увеличивают в направлении от забоя в устью скважины, при этом часть текучей среды сбрасывают иэ оболочки в призабойную зону скваО жины для подъема твердых включений в расположенные выше слой жидкотекучей массы.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее погружаемую в сква жину эластично-упругую оболочку, соединенную с магистралью для подачи в нее текучей среды, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что эластичйо-упругая оболочка выполнена в виде обращенного основанием к забою конуса со стенк ми переменного сопротивления расширению, увеличивающемуся в направлении от основания к вершине, и снабжена пропущенным через нее полым жестким стержнем, имеющим отверстие для прохода текучей среды от подающей магистрали в полость оболочки и выступающим ниже ее основания, где встроены клапаны одностороннего действия для сброса части текучей среды в приэабойную зону скважины, 3. Устройство по п. 2, о т л и ч аю щ е е с я тем, что для придания раз. личной сопротивляемости расширению стенкам оболочки они выполнены с постепенным увеличением их толщины в направлении от основания к вершине оболочки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 599055 кл. Е 21 В 37/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

N. 404942, кл. E 21 С 37/00, 1971.

747980

Составитель В. Махаева

Редактор H. Корченко ТехредО.Андрейко Корректор Ю. Макаренкс

Заказ 419R/20 Тираж 626 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и отквытий

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

Филиал ППП "Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4