Установка для исследования процессов бурения скважин

" Ъ г:".:Г".Ч 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 77 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Штур В.Б. и др. Регулированиеперепада давления в зоне разрушенияпороды при бурении неФтяных и газовыхскважин. - Обзорная информация . Сер.Бурение, вып. В 20, М.: ВНИИОЭНГ,1982, с, 9.Там же, с7,8, рис. 4, 5,2(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ БУРЕНИЯ СКВАЖИН(57) Изобретение относится к технике бурения скважин и предназначено для моделирования процессов бурения, Цель - повышение достоверности исследований объемной Фильтрации промывочных растворов в процессе бурения горных пород, Буровая камера (БК) 1 установки выполнена с поддоном 2 и крьппкой,3 с отверстием для пропуска в БК Ьурового снаряда (БС) 4, Посредством труЬопровода 10 БК 1 сообщена с уравнительным баком 8, выполненным в виде напорной герметичной емкости, и насосом 12. Всасывающая линия 1/насоса 12 связана с приемным баком 9, а нагнетательная - с трубопроводом 13 для подачи промывочной жидкости в буровой снаряд 4, причем баки 8 и 9 установлены последовательно и сообщены между собой, Внутри БК 1 размещены цилиндрические кольцевые разборные секции 14 с наружными жесткими фильтрующими стенками 15 и ци линдрическими кольцевыми надувными элементами (НЭ) 16, Последние устанавливаются выше долота друг над другом на БС 4. Количество и высота секций 14 соответствует количеству Изобретение относится к технике бурения скважин, в частности к стендам для моделирования процессов бурения, и может быть использовано при определении обьемной фильтрации промывочной жидкости, 25Целью изобретения является повышение достоверности исследований объемной фильтрации промывочных растворов в процессе бурения горных пород.На фиг,1 показана схема установки для исследований процессов бурения скважин ; на фиг.2 - разборные цилиндрические кольцевые секции, установленные в них надувные элементы и их соединения между собой.35Установка содержит буровую камеру 1 с поддоном 2 и крышкой 3 с отверстием для пропуска бурового снаряда 4 в буровую камеру 1. Имеются средства измерения давления промывочной жидко сти в буровой камере 1, выполненные в виде пьезометров 5, соединенных с манометрами 6, Крь 1 шка 3 оборудована сальниковым уллотнителем 7. Последовательно установлены и сообщены между 45 собой уравнительный бак 8 в виде напорной герметичной емкости и приемный бак 9, Буровая камера 1 сообщена трубопроводом 10 с уравнительным баком 8. Всасывающая линия 11 насоса 12 связана с приемным баком 9, а нагнетательная - с трубопроводом 13 для подачи промывочной жидкости в буровой снаряд 4, В буровой камере 1 размещены цилиндрические кольцевые разборные55 секции 14 с. наружными жесткими фильтрующими стенками 15 н цилиндрические кольцевые надувные элементы 16, устанавливаемы вьпк: долота друг над друи высоте НЭ 16. Для упрощения демонтажа стенки 15 внутренние поверхности НЭ 16 имеют пазы, Полости НЭ 16сообщены между собой трубками с обратными клапанами. После пробуривания породы до дна БК 1 прекращаютциркуляцию промывочной жидкости отключением насоса 12, По мере сбрасывания давления в БК 1 воздух черезтрубки, отжимая обратные клапаны,попадает внутрь НЭ 16, Расширяясь,НЭ 16 прижимается к стенкам разбуренного песка в секциях 14, удерживаяего от обрушения. 2 з,п. Ф-лы, 2 ил,гом на буровом снаряде 4, Количествои высота разборных секций 14 соответствует количеству и высоте надувныхэлементов 16, Кроме того, установкавключает компрессор 17 с воздуховодом18 исливной трубопровод 19. В поддоне 2 имеется сливной вентиль 20,Разборные секции 14 имеют неразборные части 21 с проволочной латунной сеткой 22 и горизонтальные кольца 23, соединенные между собой, Эластичные надувные элементы 16 соединяются между собой посредством трубок24 с нагнетательными отверстиями25, вставленных в резиновые манжеты26 ниппели) и имеющих обратные клапаны 27 в виде шарика с пружиной,Кроме того, на внутренней (жесткой)поверхности надувных элементов имеются пазы 28, а на наружных жесткихстенках 15 секций 14 - пазы 29.В воздуховод 18 встроен редуктор 30,В качестве. бурового снаряда 4 используется двойная бурильная трубас сальником-вертлюгом и долотом,оборудованная ниппелями (не показаны)для присоединения к трубкам 24 верхнего надувного элемента 16 и подачипо одному из ее каналов воздуха,Установка работает следующим образом.Например, предлагается исследоватьпроцесс бурения обводненного пласта,залегающего на глубине 100 м, сложенного, например, из среднезернистого кварцевого песка Р: 0,25-0,5 мм,с использованием в качестве промывочного агента - 5/-ного раствора модифицированного крахмала.7го 100 м, при этом скорость восходящего потока промывочной жидкости 0,2 м/с. После этого начинают разбуривание песка буровым снарядом, который представляет собой двойную бурильную трубу длиной 3000 мм, в нижней части которой находится долото диаметром 98,4 мм, Выбуриваемая порода (шлам) выносится по трубопроводу 10 (отводящей линии) промывочной жидкостью в уравнительный бак 8, где она оседает на дно, а промывочная жидкость продолжает свою циркуляцию.В процессе разбуривания производят замеры давления, фиксируя показания пьезометров 5, фильтровые части которых установлены в песчаной породе вертикально на различном расстоянии от центра образуемой скважины (5- 10 см), а также через каждые 5 мин с помощью сливного трубопровода 19 и мерной емкости замеряют количество отфильтровавшейся промывочной жидкости через слой песчаной породы.Когда буровой снаряд пробурит породу до дна буровой камеры 1, процесс бурения прекращают и включают компрессор 17, С помощью редуктора 30, встроенного в воздуховод 18, устанавливают давление в нем, равное 0,3 атм (ориентируясь на известное давление, необходимое для удержания стенок обводненного песка при бурении с водой), Отключают насос 12, в результате чего прекращается циркуляция промывочной жидкости и происходит сбрасывание давления в буровой камере 1. По мере сбрасывания давления в буровой камере 1 воздух по воздуховоду 18, двойной бурильной трубе, через трубки 24, отжимая обратные клапаны 27, попадает внутрь эластичных надувных элементов 1 б, которые, расширяясь, прижимаются своими наружными поверхностями к стенкам разбуренного песка, находящегося в кольцевых секциях 14, удерживая,его от обрушения. Затем, отключив компрессор 17, прекращают подачу воздуха и сливают остатки промывочной жидкости через вентиль 20 в поддоне 2,При этом обратные клапаны 27 не позволяют воздуху выйти из эластичных надувных элементов 1 б.11 осле этого удаляют поддон 2 буровой камеры 1 и снимают буровое долото. Откручивают и приподнимают крышку 3 буровой камеры 1 и извлекают из 5 1 б 294 бВнутрь боковой камеры 1 установки,представляющей собой металлическуюцилиндрическую емкость, диаметр ивысота которой одинаковы и равны1000 мм, при снятой крышке 3 устанавливают поочередно по всей высоте камеры друг на друга металлические разборные разделительные цилиндрическиекольцевые секции 14 с фильтрующимибоковыми перфорированными стенками(внутренние стороны которых покрытымелкоячеистой проволочной латуннойсеткой 22 гладкого плетения й 24)высотой 200 мм каждая, а наружнымдиаметром 900 мм и внутренним диаметром горизонтальных колец 23-100 мм,установленных и закрепленных болтамик неразборным частям 21 секций 14после заполнения их песком. Диаметр 20секций 14 зависит от толщины исследуемого слоя породы,Песок после установки всех секций14 в буровую камеру 1 насыщают водойс помощью сливного вентиля 20 до установления уровня воды у верха буровой камеры.После этого на буровой снаряд 4,пропущенный через сальниковое уплотнение 7 и крышку 3 камеры 1, при снятом буровом долоте снизу вверх поочередно надевают пять сдутых надувныхэлементов 16 высотой 200 мм, которыесоединяют между собой посредствомтрубок 24, вставленных в резиновыеманжеты 2 б (ниппели), Трубки 24 имеют35внутри обратные клапаны 27 в видешариков с пружинами, перекрывающиевнутренние нагнетательные отверстия25.40Верхние трубки 24 надувных элементов вставляются в ниппели, установленные на буровом снаряде 4,Включают насос 12, с помощью которого по нагнетательной линии - трубопроводу 13 через буровой снаряд 4подают в буровую камеру 1 промывочнуюжидкость - 5/-ный раствор модифицированного крахмала, которым предварительно полностью заполняют уравнительный бак 8 объемом 2 мз, а такженаполовину - приемный металлическийбак 9 объемом 1 м . С помощью вентилей, встроенных в нагнетательнуюлинию 13 и линию, соединяющую уравнительный и приемный баки 8 и 9, устанавливают в буровой камере 1 давление 10 атм, соответствующее глубинезалегания обводненного пласта, равно 7 1629467 8нее буровой снаряд, придерживая сверху эластичные надувные элементы 16, чтобы предотвратить их смещение и освободить от ниппелей 26 располо5 женных на поверхности бурового сна" ряда.Через отверстие внизу буровой камеры 1 вставляют в пазы 28 второго по счету сверху надувного элемента 16 зажим-держатель, а в пазы 28 первого элемента 16 и пазы 29 цилиндрической кольцевой разборной секции 14 через верх буровой камеры 1 устанавливают зажим-извлекатель и, удерживая 15 второй элемент 16 зажимом, извлекают без смещения верхнюю цилиндрическую секцию 14, внутри которой находится первый надувной элемент 16.Извлеченная цилиндрическая секция.14 с надувным элементом 16 устанавливается на лабораторном:столе и разбирается. Подробно исследовав произошедшие в процессе бурения изменения в песчаной породе, заключенной в этой 25 секции, подобным же образом извлекают, разбирают вторую сверху секцию, и изучают изменения, произошедшие в заключенном в ней грунте. Таким же образом поступают и с остальными сек- ЗО циями.Формула изобретения1. Установка для исследования процессов бурения скважин, включаю 35 щая буровую камеру с поддоном и крышкой с отверстием для пропуска бурового снаряда в буровую камеру, средства измерения давления промывочной жидкости в буровой камере, последовательно установленные и сообщенные между собой уравнительный бак в виде напорной герметичной емкости и приемный бак, трубопровод, сообщающий буровую камеру с уравнительным баком, и насос, всасывающая линия которого связана с приемным баком, а нагнетательная - с трубопроводом для подачи промывочной жидкости в буровой снаряд, отличающаяся тем, что, с целью повышения достоверности исследований объемной Фильтрации промывочной жццкости в процессе бурения горных пород, она снабжена размещенными в буровой камере цилиндрическими кольцевыми разборными секциями с наружными жесткими фильтрующими стенками и цилиндрическими кольцевыми надувными элементами для установки последних друг над другом на буровом снаряде выше долота, причем количество и высота разборных секций соответствует количеству и высоте надувных элементов.2, Установка по п,1, о т л и ч а.- ю щ а я с я тем, что полости надувных элементов сообщены между собой трубками с обратными клапанами. 3. Установка по п.1, о т л и ч а - ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения демонтажа, наружные стенки разборных секций и внутренние поверхности надувных элементов имеют пазы.ико ректор Л. Вески дактор Н. Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагари аказ 417ВНИИПИ Государственн1130 раж 359 о комитета Москва, о изобрет 35, Раушс Подписное иям и открытиям при ГКНТ СССР я наб., д . 4/5