PL16688B1 - Sposób poglebiania otworów wiertniczych oraz urzadzenie do jego wykonywania. - Google Patents

Description

Wynalazek niniejszy dotyczy [poglebia¬ nia otworów wiertniczych, przyczem oparty jest na calkowicie odmiennej zasadzie, któ¬ ra polega na tern, ze stapia sie lub przy¬ najmniej zmiekcza skale, w której sie po¬ glebia otwór. Nastepnie zmiekczona mase usuwa sie w tym stanie z otworu wiertni¬ czego, o ile nie sluzy ona da utworzenia jego scianek.Stopiona masa posiada po wiekszej cze¬ sci znacznie wiekszy ciezar wlasciwy, niz stanowiaca scianki otworu skala, która jest po wiekszej czesci bardzo porowata, co zwlaszcza dotyczy wiekszosci skal, powsta¬ lych przez osadzanie. Gdy skale stapia sie w miejscu, gdzie ma byc spód otworu wiertniczego i jednoczesnie wystawia ja sie na cisnienie, wówczas wskutek kurcze¬ nia, spowodowanego przez stopienie, two¬ rzy sie pewna przestrzen, która stanowi otwór wiertniczy, podczas gdy podatna i stopiona masa zostaje stloczona i wypairta wbók nazewnaibrz wzglednie wtloczona w szczeliny i otwory, istniejace w skale.Wskutek tego tworzy sie pierscien sto¬ pionej skaly, który wytlaczany jest przez panujace w otworze cisnienie w kierunku skaly, pozostalej w pierwotnym stanie.Gdy nias& powyzsza, nie jest wytlaczana z , otworu, wówczas róznica objetosci miedzy stopiolia i hkfctóijitfoiia skala jest jednym powodem tworzenia sie otworu; Gdy skala wskutek dzialania wewnetrznego zródla ciepla na spodzie otworu wiertniczego o- trzymuje pewna ciagliwosc, wówczas ta o- statnia wystarcza zwykle do osiagniecia zamierzonego celu.Wewnetrzne zródlo ciepla na spodzie otworu mozna otrzymac w rozmaity spo¬ sób. Mozna np. przepuszczac liuk plomien¬ ny miedzy zawieszona w dolnym koncu o- tworu elektroda i spodem otworu. Skala na spodzie otworu stapia sie i staje sie cia- gliwa. Wskutek dzialania wysokiego cisnie¬ nia, jakie panuje w otworze, jak równiez wskutek kurczenia, jakie nastepuje przy stapianiu, powyzsza ciagliwa masa zostaje wtloczona w sikaly. Szybkosc, z jaka naste¬ puje poglebianie otworu, zalezy zatem od szybkosci, z jaka przenika cieplo w skale.Ta ostatnia szybkosc jest podtrzymywana przez opór omowy, jakiego doznaje prad w niezupelnie lub wcale nie stopionej ska¬ le, która znajduje sie w malej odleglosci od spodu otworu wiertniczego.Jezeli ten opór omowy danej skaly jest zbyt wielki, co zmusza do stosowania nie¬ zwykle wysokich napiec, mozna przepuscic luk plomienny na spodzie otworu miedzy dwiema elektrodami. Taki llik plomienny mozna skierowac na spód otworu przez wzbudzenie pola elektromagnetycznego, al¬ bo tez moze byc skierowany wdól otworu z obu elektrod.Rozgrzewanie mozna równiez uskutecz¬ niac zapomoca elektrycznego opornika, np. wykonanego z drutu wolframowego.We wszystkich przypadkach wytlacza¬ nie stopionej lub podatnej masy mozna je¬ szcze w ten sposób ulatwic, ze na srodek spodu otworu wiertniczego skierowuje sie silny strumien gazu. Stopiona masa zostaje przytem wytloczona na bok.Zadane zródlo ciepla na spodzie otworu wiertniczego mozna równiez w ten sposób utworzyc, ze np. na spód otworu skierowu¬ je sie plomien gazowy. Gaz i powietrze lub tlen nalezy doprowadzac o preznosci wyzszej od zwyklej, panujacej w otworze.Wedlug powyzszych dwóch sposobów szyb¬ kosc, z jaka poglebia sie Otwór wiertniczy, okresla sie przez szybkosc, z jaka cieplo przenika w skale przez przewodzenie. To przewodzenie ciepla przy stosowanu pierw¬ szego sposobu zostaje zreszta ulatwione zapomoca oporu omowego, jakiego doznam je prad w skale.Jezeli otaczajaca otwór wiertniczy ska¬ la nie posiada dostatecznego przewodnic¬ twa, to na 'spodzie otworu wytwarza sie elektromagnetyczne pole wysokiej czesto¬ tliwosci, np. zapomoca pradu zmiennego wysokiej czestotliwosci. Stopiona na spo^ dzie otworu skala, która sie przedtem sil¬ nie rozgrzewa, zostaje w ten sposób roz¬ grzana zapomoca zamknietych pradów Fou- caulta (prady wirowe), dzieki czemu to sa¬ mo dzialanie otrzymuje sie w jeszcze prost¬ szy sposób. Jezeli w tym ostatnim przypad¬ ku poglebianie nalezy rozpoczac w zimnym otworze, to znaczy przy niedostatecznem przewodnictwie elektrycznem skaly, to przedewszystkiem na spodzie otworu umie¬ szcza sie czop z przewodzacego metalu, w którym stapia sie kawalki metalu, np. ze¬ laza, które mozna zgóry wpuscic w otwór wiertniczy.Przewodzaca prad zmienny o wysokiej czestotliwosci cewke nalezy ochladzac, co mozna w ten, sposób uskutecznic, ze prze¬ wodnikom pradu nadaje sie postac rur, któremi przeplywa woda chlodzaca.Przez ujscie otworu mozna wpgóle wprowadzac wszystkie materjaly, które moga korzystnie wplywac na stapianie i na tworzenie tego otworu. Wybór tych mate- rjalów moze sie zgadzac ze skladem pogle¬ bianej skaly, dzieki czemu do poglebiania — 2 —otworu wiertniczego moga sie równiez przy¬ czynic Wplywy chemiczne wraz z wplywa¬ mi termicznemi.Wogóle mozna stosowac kazdy ogrze¬ wajacy lub inny srodek, mogacy sie przy¬ czynic do poglebiania otworu wiertniczego wedlug niniejszego sposobu.Stopiona skala stanowi materjal do wytwarzania scianek otworu wiertniczego.Panujaca we wnetrzu otworu wiernicze- go preznosc utrzymuje sie zawsze na wyz¬ szym poziomie, niz cisnienie hydrostatycz¬ ne, jakie powstaje w skale na zewnetrznej stronie otworu wierniczego. Cisnienie to mozna miarkowac od góry przez wprowa¬ dzanie lub wypuszczanie sprezonego ga¬ zu.Jezeli gazy lub pary tworza sie same w otworze wiertniczym, to mozna je wypu¬ szczac przez zawór. Poglebianie otworu wiertniczego moze sie zawsze odbywac przy wiekszej preznosci od najwyzszego cisnie¬ nia, na jakie bedzie wystawiony otwór wiertniczy przy jego pózniejszem uzyciu.Wieksza czesc poglebianych mas skal¬ nych jest w rzeczywistosci dostatecznie po¬ rowata w celu umozliwienia poglebiania o- tworów wiertniczych wedlug powyzszego sposobu. Przy poglebianiu w skale niedo¬ statecznie porowatej lub zwiezlej albo tez w celu zwiekszenia szybkosci poglebiania, nalezy calbsc lub czesc stopionej masy u- sunac wgófe. Ze wzgledu na to nalezy uwa¬ zac, aby nie wywierac zadnego cisnienia na otwór wiertniczy, gdy chodzi o poglebianie w zwiezlej skale; w tym przypadku bowiem jest rzecza niemozliwa wytloczyc stopiona mase, z drugiej zas strony opór w takiej skale posiada dostateczna odpornosc.Stosowany w tym przypadku sposób u- suwania z otworu stopionej skaly zalezy od jej wlasnosci. Czesc jej wyparowuje i ulatnia sie w postaci pary przez ujscie o- tworu lub podczas wznoszenia sie opada na scianki otworu wiertniczego w postaci da¬ jacego sie latwo usunac pylu. Parowanie mozna podtrzymywac, wprowadzajac w o- twór od góry strumien gazu lulb powietrza, wskutek czego wieksza czesc pylu skalne¬ go ulatnia sie i zostaje porwana. Ten stru¬ mien gazu, skierowany na spód otworu, mozna równiez w ten sposób wzmocnic, ze obok ulatniania wywoluje sie jednocze¬ snie mechaniczne sproszkowanie, które mozna równiez ulatwic przez nagle ochlo^ dzenie stopionej skaly. Powoduje to kru¬ szenie sie skaly, która wskutek wpuszcza¬ nia od czasu do czasu pewnej ilosci wody, zmieszanej z gazem, rozpada sie w pyl.Stopiona skale mozna równiez usuwac zapomoca srodków mechanicznych, np. w ten sposób, zie w otwór wiertniczy wpu¬ szcza sie zbiornik zelazny, z którego wy¬ pompowuje sie powietrze.Taki zbiornik posiada osobny stozkowy koniec, który zamyka sie zelazna kula, któ¬ ra po napelnieniu zbiornika podczas jego wyciagania dziala jako zawór. Na dolnym koncu tego zbiornika zelaznego znajduje sie rutfka stozkowa, której dolny koniec za¬ mkniety jest np. zapomoca olowianej za- tyczki; zamiast olowiu mozna równiez u- zyc inny dostatecznie topliwy stop. Ponie¬ waz dolny koniec tej rurki stozkowej za¬ nurza sie w stopionej skale na spodzie o- tworu, zatyczka olowiana topi sie, a sto¬ piona skala zostaje wessana, poniewaz w zbiorniku panuje wysokie rozprezenie.Powyzszy sposób mozna stosowac przy poglebianiu w zwiezlej skale.Sposób niniejszy nadaje sie szczególnie do poglebiania otworów wiertniczych w przemysle naftowym. Geologiczna budowa poglebianych skal musi byc przedtem zna¬ na. Podczas poglebiania mozna jednocze¬ snie stwierdzic obecnosc zródel ropy naf¬ towej i wody, zmniejszajac przytem powo¬ li panujace w rurze cisnienie. Obecna nafta lub woda wtlacza wskutek tego stopiona mase w otworze wiertniczym do wewnatrz, — 3 —arpary i gazy, doplywajace do otworu wiertniczego, mozna na górze zbadac. Po zbadatói wydobytego materjaltf cisnienie zostaje na nowo zwiekszone, tak ze plyn, który wzniósl sie w otworze wiertniczym zostaje wttoczoay zpowrotem, poczem prze¬ bieg stapiania moze sie odbywac nadal W ten sposób mozna kolejno przebijac roz¬ maite warstwy zloza naftowego. Po calko- witem wykonczeniu otworu wiertniczego zapomoca mechanicznej) wiercenia bocz¬ nego wedlug jednego ze znanych sposobów mozna stosowac materjaly wybuchowe jed¬ noczesnie lub kolejno wydobywac dowoli rope naftowa z wszystkich poglebianych pokladów.Sposób niniejszy nadaje sie nie tylko do poglebiania w skalach, zawierajacych rope naftowa, lecz równiez do wszelkiego inne¬ go poglebiania, np. w skalach, zawieraja- cydh sole mineralnie, wegiel kamienny, wo¬ de i t; d.Srednica otworu wiertniczego zalezy od elektrody \\xb od oewki pradu zmiennego o wysokiej czestotliwosci i od doprowadza¬ nia ciepla, Tak równiez od tego, czy skala jest mniej Ub wiecej porowata, czy mniej lub wiecej materjalu usuwa sie mechanicz¬ nie wgóre. Opuszczanie elektrody mozna miarkowac i rozrzadzac zgóry. Wzrostowi odleglosci miedzy elektroda i spodem otwo¬ ru towarzyszy przy równem napieciu zmniejszenie natezenia pradu. Oprócz tego elektroda moze byc zaopatrzona w obrecze lub kolnierze, których srednica odpowiada najmniejszej srednicy otw Pozostawanie elektrody w stanie zawiesizo- nym dowodzi, ze otwór w tern miejscu jest za waski, tak ze dokladnie wiadomo na ile nalezy podniesc elektrode w celu uskutecz¬ nienia takiego stapiania, aby otwór wiert¬ niczy otrzymal zadana srednice. Pozosta¬ wanie elektrody w stanie zawieszonym sa¬ mo wiec zwraca na siebie uwage przede- wszysfckiem przez to, ze elektroda sie za¬ trzymuje (moze to równiez nastapic na za¬ sadzie zbyt glebokiego 'Opuszczenia ciek- trody, gdy osiada ona na spodzie otworu wiertnic&ego), leoz oprócz tego natezenie pradu musi sie zmniejszyc, poniewaz w tym przypadku wzrasta dlugosc luku plomien¬ nego. Gdy stosowana jest cewka pradu zmiennego o wysokiej czestotliwosci, to przez zmiane energji, uzytej na prad wznie¬ cajacy, mozna Ustalic, aby cewka zblizala sie prawie do sób mozna uzyskac ten sam wynik.Ody jest stosowany luk plomienny, któ¬ ry przerywa sie na -spodzie otworu wiert¬ niczego, albo tez gdy po przerwaniu luku plomiennego poglebianie ma byc podjete na nowo w dosc zimnym otworze wiertni¬ czym, wówczas luk plomienny mozna wy¬ tworzyc z latwoscia ©a nowo np. przez wpuszczenie w otwór wiertniczy krop/li rte¬ ci. Poniewaz stopiona skala stanowi ician- ki otworu nie potrzeba wiec przewodów ru¬ rowych il zelaza, przeto mezna z tymi«amym pozytkiem zastosowac prad staly zamiast pradu zmiennego. Wiadomo, ze stosowanie pradu zmiennego jest prostsze i ze wzgle¬ du na to stosuje «e zwykle ten rodzaj pra¬ du. W niektórych jednak razach korzyst¬ niejszy jedt prad staly; przy stosowaniu bowiem pradu stalego moga sie wywiazy¬ wac zjawiska elektrolityczne, które mozna wykorzystac do usuwania z otworu wiert¬ niczego masy (np. w postaci pary), gdy sie poglebia; np. w skale nieporowatej. Wresz¬ cie powietrze atmosferyczne w otworze wiertniczym mozna dowolnie utleniac lub odtleniac.Z powyzszego wynika, ze mozna zgóry dokladnie sledzic przebieg poglebienia, sle¬ dzac wahania manometru i amperomierza.Otwór wiertniczy, poglebiany niniejszym sposobem, winien byc skierowany pionowo wdol.Srednica takiego otworu (pozostaje jedna¬ kowa na calej prawie glebokosci; otwór — 4 —• wiertniczy o srednicy 20—30 cm mozna np. doprowadzic do wiekszych glebokosci.Mozna uzyskac znacznie .wieksza glebo¬ kosc, niz przy uzyciu dotychczas znanych sposobów. Dzieki temu mozna wydobywac ze zródel naftowych, które przypuiszczalnie istnieja na wiekszej glebokosci, lecz które dotychczas byly niedostepne. Stosujac spo¬ sób niniejszy w geologicznie nieznanych warstwach nie zachodzi niebezpieczenstwo przebicia bez zauwazenia roponostaych pokladów piaskowych, jak to sie dotych¬ czas zdarzalo, albo tez zanikniecia ropo- nosnego pokladu, stosujac przytem zwykle przeplókiwanie zapomoca plynu, który zo¬ staje przytem stracony ipodczas wydoby¬ wania. Wydajnosc ropy naftowej pewnego zródla moze byc zatem znacznie wieksza, poniewaz na wielkiej glebokosci mozna o- trzymac znaczna srednice otworu wiertni¬ czego.W razie potrzdby mozna spód otworu wiertniczego w ten sposób rozszerzyc, ze elektrode lub magnes utrzymuje sie przez dlugi czas w mafglebszem miejscu. Wtedy na spodzie otworu wytwarza sie rozszerze¬ nie, przez które po przebiciu scianek ropa naftowa moze latwo doplywac.Poglebianie otworu wiertniczego odby¬ wa sie nietylko szybciej, nawet jezeli sie poglebia glebiej przy wiekszej srednicy, lecz jest równiez znacznie ekonomiczniejsze, poniewaz zbyteczny jest zelazny przewód rurowy oraz przy uzyciu mniejszej sily otrzymuje sie srednia szybkosc poglebia¬ nia znacznie wieksza, niz dotychczas. Istot¬ nie mozna sobie zaoszczedzic wykonanie rurociagów, cementowanie i t. d.Nie maja miejsca jakiekolwiek straty nafty lub gazu, tak samo jak nie istnieje j.uz niebezpieczenstwo zapalenia podczas przebijania zródel, bedacych pod cisnie¬ niem, poniewaz otwór wiertniczy jest za¬ bezpieczony przed wysokiem cisnieniem.Na rysunku uwidoczniono schematycz¬ nie przyklady wykonania wynalazku, przy- czem lig. 1 przedstawia przyklad wykona¬ nia, wedlug którego luk plomienny wytwa¬ rza sie miedzy opuszczona elektroda i spo¬ dem -otworu wiertniczego, fig. 2 — spód o- tworu wiertniczego z opuszczona do jego spodu cewka, przez która plynie prad zmienny o wysokiej czestotliwosci, fig. 3 — przekrój przez otwór wiertniczy, w którym do wytworzenia luku plomiennego stosuje sie dwie elektrody, fig. 4 — przyrzad do usuwania z otworu wiertniczego plynnej masy.Elektrode 3 chlodzi sie we wnetrzu o- tworu wiertniczego zapomoca rur 4. Elek¬ troda moze posiadac postac wydrazonego walca. Elektroda 3 jest zawieszenia na ru¬ rach 4, przez które przeplywa plyn w kie¬ runku strzalek. Rury te doprowadzaja jed¬ noczesnie prad elektryczny. Miedzy elek¬ troda 3 i skala 2 tworzy sie luk plomienny, który stapia skale lub przynajmniej ja zmiekcza. Preznosc panujaca w otworze wiertniczym, wytlacza wbok nazewnatrz i wdól zmiekczona skale, co zostaje umozli¬ wione kurczeniem sie skaly podczas stapia¬ nia. Otwór wiertniczy zamyka sie zatyczka 5, która go iszczeltnie zamyka, nawet gdy sie stosuje bardzo wysokie cisnienie powie¬ trza. Rury 4 sa przesuniete przez powyz¬ sza zatyczke 5. Rózne poklady odtworzono na rysunku rozmaitemi kreskowaniami.Przez cewke 7 z uzwojeniami 8 przepu¬ szcza sie doprowadzany zapomoca kabla 9 prad zmienny o wysokiej czestotliwosci.Zmiana pola magnetycznego wytwarza w skale 2 prady Foucault'af które wytwarza¬ ja wielkie goraco, zdolne stopic skale. W tym celu mozna równiez stosowac kawalki zelaza, które sie rzuca na ispód otworu.Natychmiast po utworzeniu sie zuzla nale¬ zy zaniechac wrzucania zelaza.Miedzy elektrodami 10 i 11 (fig. 3) po¬ wstaje luk plomienny. Magnes 12 wytwa¬ rza pole elektromagnetyczne, odchylajace — 5 —luk plomienny wdól, tak ze spód otworu wiertniczego zostaje silnie rozgrzany.Fig. 4 przedstawia zbiornik zelazny 13, zaopatrzony w stozkowy koniec 14, który zamyka sie zatyczka 15 z latwo topliwego metalu. Koniec 14 jest zamkniety kulka 16.Oprócz tego zbiornik posiada kurek 17, przez który mozna wypompowac powietrze.Zbiornik, z którego wypompowano uprzed¬ nio powietrze, opuszcza sie w otwór wiert¬ niczy. Nastepnie zanurza sie koniec 14 w stopionej skale, poczem zatyczka 5 stopi sie, a plynna masa podnosi sie w opróz¬ nionym zbiorniku, wypelniajac go. Gdy po¬ tem wyciaga sie napelniony w ten sposób zbiornik 13, to kulika 16 zapobiega wypada¬ niu, znajdujacej sie nad nia masy.W celu wydobycia stopionej masy ze zbiornika 13 odkreca sie pokrywke 18. PL

Claims (1)

Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób poglebiania otworów wiert¬ niczych, znamienny tern, ze skale, w któ¬ rej uskutecznia sie poglebianie, doprowadza sie przez rozgrzewanie do stanu niestalego, a masa w tym stanie wytlacza sie z powsta¬ jacego otworu. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze zmiekczona przez rozgrzanie mase wytlacza sie jednoczesnie wdól i wbok za- pomoca sprezonych gazów. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2, zna¬ mienny tern, ze stopiona wzglednie zmiek¬ czona przez rozgrzewanie mase usuwa sie z otworu wiertniczego wgóre calkowicie lub czesciowo. 4. Sposób wedlug zastrz. 2 i 3, zna¬ mienny tern, ze rozgrzewanie uskutecznia sie zapomoca elektrycznego luku plomien¬ nego, który powstaje miedzy opuszczona elektroda i spodem otworu. 5. Sposób wedlug zastrz. 2 i 3, zna¬ mienny tem, ze rozgrzewanie skal usku¬ tecznia $ie zapomoca luku plomiennego, o- trzymywanego miedzy elektrodami, opu- , szczonemi w otwór wiertniczy, przyczem miedzy temi elektrodami powistaje pole elektromagnetyczne, które skierowuje wdól luk plomienny. 6. Sposób wedlug zastrz. 2 i 3, zna¬ mienny tern, ze rozgrzewanie skal uskutecz¬ nia sie przez wzbudzanie pola elektroma¬ gnetycznego o wysokiej czestotliwosci w masie, otaczajacej otwór. 7. Sposób wedlug zastrz. 2 i 3f zna¬ mienny tem, ze rozgrzewanie skal usku¬ tecznia sie zapomoca elektrycznego opor¬ nika, np. z drutu wolframowego. 8. Sposób wedlug zastrz. 1—3, zna¬ mienny tem, ze rozgrzewanie spodu otwo¬ ru tflskutecznia sie zapomoca plomienia ga¬ zowego. 9. Sposób wedlug zastrz. 1—8, zna¬ mienny tem, ze w tym otworze utrzymuje sie dostatecznie wysoka preznosc gazów, aby rozgrzana masa byla wytloczona naze- wnatrz i wdól. 10. Sposób wedlug zastrz, 1—9, zna- mielnny tem, ze na srodek spodu otworu skierowuje sie silny strumien gazu. 11. Sposób wedlug zastrz. 3, znamien¬ ny tem, ze przy poglebianiu w zwiezlej skale stosuje sie w otworze gazy o malej preznosci. 12. Urzadzenie do wykonywania spo¬ sobu wedlug zastrz. 4 i 5, znamienne tem, ze posiada jedna lub kilka chlodzonych elektrod (3), zawieszonych na rurach (4), które nietylko doprowadzaja prad elek¬ tryczny, lecz równiez i plyn chlodzacy. 13. Urzadzenie wedlug zastrz. 12, zna¬ mienny tem, ze posiada korek (5) do za¬ mykania otworu, stawiajacy opór wysokiej preznosci, panujacej w tym otworze, przy¬ czem w korku sa przesuniete rury (4)f do¬ prowadzajace prad. 14. Urzadzenie wedlug zastrz. 6, zna¬ mienne tem, ze posiada cewke (7), opu¬ szczona na spód otworu1 i zawieszona na — 6 —kablu (9), który doprowadza wzbudzajacy cewke prad zmienny o wysokiej czestotli¬ wosci. 15. Urzadzenie wedlug zastrz. 7, zna¬ mienne tern, ze posiada elektryczny opor¬ nik, np. z drutu wolframowego, -puszczony na spód otworu na kablu (9), który dopro¬ wadza prad elektryczny, przepuszczany przez opornik. 16. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, zna¬ mienne te^, ze posiada zbiornik (13), któ¬ ry po wypompowaniu z niego powietrza opuszcza sie w otwór wiertniczy i którego stozkowy koniec (14) jest zamkniety topli- wa zatyczka (15). Johannes Anthonius A1 p h o n s u s M e k e

1. Walter Franciscus C o r n e 1 i u s B a a r s. Zastepca: Inz. M. Zoch, rzecznik patentowy. ^/<3;7 /=-/£3s3 r/(5;4. 17 N s/d V 75 Druk L. Boguslawskiego i Ski, Warszawe, PL