Способ бурения скважин

АТЬ И С А Н И"Е БРЕТОН ИЯ Союз Советских Социалистических Республик11)622963 И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ СТ вид-ву полнительное к 06,76 (21)2374042/22-03 2) Заявле Кл1 В 21/0021 В 7/18 аявк соединен Гасударственный комитеСовета Министров СССРпо делам изобретенийи открытий(53) УДК 622.24 ,145(088,8) исания Й 45) Дата опубликова Авторыизобретени А. Вареник, Р А. 3. Романо 71) Заявител Всесоюэный ордена Трудового Красного Знаменинаучно-исследовательский институт буровой техник 54) СПОСОБ БУРЕНИЯ СКВАЖИ Изобретение относится к бурению с использованием в качестве циркуляционного агента сжатого воздуха или газа и может быть использовано при бурении сухих интервалов нефтяных и газовых скважин.Известен способ бурения с использованием газообразного агента для очистки скважин, который подается в б рпльные трубы и затем на забой скважины (11.Известен также способ бурения скважин с очисткой их от выбуренной породы путем подачи от компрессорных установок в бурильные трубы газообразного промывочного агента с постоянным весовым расходом и подачи его на забой 2. Расход воздуха или газа при бурении с продувкой - наибольший по сравнению с другими способами бурения с использова нием газообразных агентов и должен обес печить достаточную скорость восходящего потока воздуха или газа, транспортирующе го выбуренную породу (шлам) с забоя сква жины на поверхность. Однако с увеличением глубины бурения (с ростом аэростатическо го давления столба. воздуха или газа на за бое скважины), а также в связи с каверно арлов, Б, М, Кифор, Ю. С, ЛопатиН. Янкевич и Р. С. Яремийчук образованием в стволе скважины, скорость восходящего потока снижается.При недостаточной подъемной силе восходящего потока, которая пропорциональна квадрату скорости его движения, часть выбурен ной породы (преимущественно крупные частицы шлама) взвешивается потоком газообразного агента в зонах пониженных скоростей в затрубном пространстве скважины. При прекращении циркуляции шлам выпадает в осадок на забое скважины, ос ложняя процесс наращивания бурильногоинструмента. В ряде случаев величина выпавшего осадка делает невозможным дальнейшее углубление скважины. Вследствие этих причин параметры компрессорных установок и газопровода по расходу газообразного агента выбираются из условия обеспечения непрерывного выноса шлама при наибольшей глубине интервала бурения с учетом возможного кавернообразования. Рабочее давление источника газоснабжения прини мается из условия пиковых нагрузок, возникающих в процессе опорожнения скважины перед началом работ с продувкой, при бурении в условиях сальникообразования, при переходе на бурение с промывкой аэрированной жидкостью. Поэтому практически рабочее давление компрессорных установок нли в газопроводе всегда во много раз больше, чем давление, фвозникающее при бурении с продувкой воздухом или газом. Так, например серийно выпускаемые передвижные комн. рессорные установки, применяемые при бурении нефтяных и газовых скважин (УКП - 80, КПУ - 16/100 и КПУ - 16/250), имеют максимальное рабочее давление 80 - 2 Ф кгс/см, магистральные газопроводы имеют давление 60 - 70 кгс/см, в то время как при бурении с продувкой на глубине 3000 и давление составляет 10 - 15 кгс/см. Поэтому установочная мощность компрессоров или параметры газопровода при бурении с продувкой намного выше, чем средние эа период йх работы. Это существенно повьппает часовую стоимость работы буровой установки прн переходе от бурения с промывкой к бурению с продувкой, что снижает в конечном счете экономический эффект.Целью изобретения является повышение эффективности бурения путем снижения расхода газообразного промывочного агента и установочных мощностей комнрессорных установок.Цель достигается тем, что газообразный агент пода 1 от на забой с переменным весовым расходом и одновременно аккумулируют газообразный агент в бурильных трубах, который периодически выпускают на забой.Режим циркуляции газообразного агента при очистке ствола скважины переменным весовым расходом организуется следующим образом.Одна, большая часть расхода, подаваемого в бурильный инструмент, поступает через долото на забой и далее в затрубное пространство скважины, обеспечивая транспорт мелких фракций шлама н взвешивание крупных частиц. Другая, меньшая часть, аккумулируется во внутреннем пространстве бурильного инструмента. При этом давление в бурильном инструменте повьппается до величины, обусловленной рабочим давлением компрессорных установок илн давлением в газопроводе, Накопленный в бурильном инструменте газообразный агент, энергия которого определяется внутренним объемом бурильных труб и давлением сжатия, используется для циклической очистки ствола сква. жины за счет организаций кратковременного, высокоскоростного восходящего потока, способного транспортировать на поверхность накопившуюся массу крупных частиц шламаВ качестве органа управления прн н,иклической очистке скважины используется клапан, устанавливаемый над долотом, Одним иэ элементов клапана является штуцер для разделения расхода газообразного агента. Возможный вариант осуществления способа представлен на чертеже.В процессе бурения сжатый воздух от компрессора 1 через нагнетательный манифольд 2, стояк 3, буровой шланг 4, вертлюг 5 и ведущую трубу 6 подается в бурильную колонну 7, в нижней части которой непосредственно над долотом 8 устанавливаются щту,. цер 9 и клапан 10. Штуцер предназначен для ограничения расхода воздуха, подаваемого через долото в эатрубное пространство скважннц с целью организации транспорта мелких фракций шлама и взвешивания крупных, Расход воздуха, равный разности между производительностью компрессора и расходом воздуха через штуцер, аккумулируется во внутренней полости колонны бурильных труб, Процесс аккумуляции сопровождается повышением давления в бурильной колонне. При достижении определенной ве личины давления срабатывает клапан 10, сообщая внутреншою полость бурильной колонны с затрубным пространством через долото. Резкое увеличение весового расхода воздуха через долото создает кратковременное повышение скорости восходящего потока в затрубном пространстве, обеспечивающее очистку ствола скважины от крупных фракций шлама, По завершении разрядки аккумулятора сжатого воздуха клапан закрывается, и начинается следующий цикл.Величина давления срабатывания клапана и диаметр штуцера определяются из условия обеспечения транспорта крупных частиц.шлама при конкретной глубине и конструкции скважины.Предлагаемый способ бурения увеличивает эффективность использования установочных мощностей компрессоров. Он допускает применение компрессоров с меньшей мощностью нлн уменьшение их количества при буренин скважин большого диаметра,Формула изобретенияСб бурен сважн с.очисткой их от выбуренной породы путем подачи от комйрессорных установок в бурильнце трубы га- зообразного промывочного агента с постоянным весовым расходом н подачи его на забой, отлиичаюишйся тем, что, с целью повышения эффективности бурения путем снижения расхода газообразного промывочного агента и установочных мощностей компрессорных установок, газообразный агент подают на забой с переменным весовым расходом и одновременно аккумулируют газообразный агент, которой периодически выпускают на забой, в бурильных трубах.Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе;, Авторское свидетельство СССР15577, кл. Е 21 В 7/8, 1962.2, Мищевнч В, И. и Сидоров г 1. Л. Спра. ночник инженера по бурению, М Недра, 1973, т. 2, с, 210,Корректор Е,ПодписноеМинистров СССытнйд. 4/51 роектная,. 4 Составитель В. Никул Техред О. Луговая Тираж 734 арственного комитета Совета делам изобретения и откр Москва, Ж-ЗЬ, Раушская на П Патент, г. Ужгород, ул.