RU2024723C1

RU2024723C1 - Method for well drilling and assembly for its realization

Info

Publication number: RU2024723C1
Application number: SU914950034A
Authority: RU
Inventors: Ж.К. Оспанов; В.И. Либерман; С.Л. Симонянц; А.А. Василенко
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1994-12-15

Abstract

FIELD: construction of wells in lost circulation zones. SUBSTANCE: assembly has drilling bit, subs of pipe string and drilling bit. Installed in sub side surface is destructible membrane and seat and locking member are below membrane. When drilling is carried out in lost circulation zone, the locking member is dropped into drill string. Increased pressure destroys membrane and a part of flow is directed through sub side hole. Formed on hole bottom is accumulation of cuttings and thick mixture of cuttings and mud. Gauging members of bit force solid cuttings and mixture into well walls and formation pores are clogged to prevent loss of circulation. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для бурения скважин в зонах поглощения промывочной жидкости. The invention relates to drilling equipment and can be used for drilling wells in the zones of absorption of drilling fluid.

Известен способ бурения скважин, при котором с целью предотвращения поглощений промывочной жидкости путем снижения проницаемости пласта производят очистку стенок скважины от фильтрационной глинистой корки. При удалении корки со стенок скважины вновь открывается доступ для проникновения твердой фазы раствора в поровые каналы поглощающего пласта и тем достигается улучшение закупорки (кольматации) последних. There is a known method of drilling wells, in which, in order to prevent the absorption of drilling fluid by reducing the permeability of the formation, the walls of the well are cleaned of the mud cake. When removing the crust from the walls of the well, access again opens for the penetration of the solid phase of the solution into the pore channels of the absorbing layer, and thereby an improvement in the blockage (colmatation) of the latter is achieved.

Компоновка для очистки стенок скважины включает долото, корпус, скребки или сопла. The arrangement for cleaning the walls of the well includes a bit, body, scrapers, or nozzles.

Недостаток известного способа и компоновки заключается в малой надежности предотвращения поглощения промывочной жидкости. Это связано с тем, что очистка поверхности поглощающего объекта (стенки скважины) от глинистой фильтрационной корки производится с запаздыванием, после углубления забоя на высоту расположения скребков или сопел. В период времени углубления забоя на эту высоту известный способ и компоновка никак не способствуют предотвращению поглощения. A disadvantage of the known method and arrangement is the low reliability of preventing the absorption of washing liquid. This is due to the fact that cleaning the surface of the absorbing object (well wall) from the clay filter cake is delayed after deepening the face to the height of the location of the scrapers or nozzles. In the period of time of deepening the face to this height, the known method and layout in no way contribute to the prevention of absorption.

Известен способ бурения скважин, включающий вращение и осевую подачу компоновки с долотом и подачу промывочной жидкости из внутренней полости компоновки через долото на забой [1]. A known method of drilling wells, including the rotation and axial flow of the layout with a bit and the supply of flushing fluid from the internal cavity of the layout through the bit to the bottom [1].

Известна компоновка для осуществления этого способа [2]. Она состоит из долота и переводника долота на буровую колонну, имеющего на боковой поверхности сквозной канал и средство его перекрытия и установленный в центральном канале переводника клапан с седлом и запорным элементом. A known arrangement for implementing this method [2]. It consists of a chisel and a chisel sub on a drill string having a through channel on its side surface and means for its overlap and a valve with a seat and a locking element installed in the central channel of the sub.

Недостаток известных способа и компоновки для его осуществления заключается в небольшой надежности работы в зонах с поглощением жидкости. Это объясняется тем, что калибрующие поверхности долота вдавливают в стенку скважины фильтрационную корку. Однако это снижает проницаемость пласта лишь незначительно, так как фильтрационная корка тонкая. В зонах интенсивного поглощения промывочной жидкости этот способ и компоновка особенно ненадежны и не предотвратят ухода промывочной жидкости. A disadvantage of the known method and layout for its implementation is the low reliability in areas with absorption of liquid. This is due to the fact that the calibrating surface of the bit presses the filter cake into the well wall. However, this reduces the permeability of the formation only slightly, since the filter cake is thin. In areas of intense absorption of wash fluid, this method and arrangement are particularly unreliable and will not prevent the wash fluid from leaving.

Целью изобретения является повышение надежности работы в зонах поглощения промывочной жидкости путем снижения проницаемости пласта. The aim of the invention is to increase the reliability in the absorption zones of the washing fluid by reducing the permeability of the formation.

Для этого производят вращение и осевую подачу компоновки с долотом и подачу промывочной жидкости из внутренней полости компоновки через долото на забой, при этом в зоне поглощения промывочной жидкости часть потока жидкости из внутренней полости компоновки направляют в затрубное кольцевое пространство над долотом, а бурение продолжают путем чередования вращения с осевой подачей компоновки с ее вращением без осевой подачи. To do this, rotate and axially feed the assembly with the bit and supply flushing fluid from the internal cavity of the assembly through the bit to the bottom, while in the absorption zone of the washing fluid, part of the fluid flow from the internal cavity of the assembly is directed into the annular annular space above the bit, and drilling is continued by alternating rotation with axial feed layout with its rotation without axial feed.

Данная компоновка состоит из долота и переводников буровой колонны и долота. Переводник долота снабжен мембраной, установленной в его боковом отверстии, седлом с центральным отверстием, установленным в переводнике долота ниже мембраны, и запорным элементом седла с дросселирующим отверстием. This arrangement consists of a drill bit and sub drill string and drill bit. The bit sub is equipped with a membrane installed in its side hole, a seat with a central hole installed in the bit sub below the membrane, and a seat locking element with a throttling hole.

Техническим преимуществом предлагаемого способа и компоновки по сравнению с прототипом является накопление шлама, образование порции густой смеси шлама с раствором на забое, вдавливание шлама и смеси в стенку скважины и снижение проницаемости пласта. Общественно-полезным преимуществом является повышение надежности при строительстве скважин за счет предотвращения возможности поглощения промывочной жидкости. The technical advantage of the proposed method and layout in comparison with the prototype is the accumulation of sludge, the formation of a portion of a thick mixture of sludge with a solution at the bottom, indentation of the sludge and mixture into the well wall and a decrease in the permeability of the formation. A socially useful advantage is to increase reliability in well construction by preventing the possibility of absorption of flushing fluid.

Компоновка для бурения скважин состоит из переводника буровой колонны 1, долота 2 и его переводника 3. В боковом канале 4 переводника 3 укреплена разрушаемая мембрана 5. Внутри переводника 3 ниже мембраны установлено седло 6 с центральным отверстием 7. Компоновка имеет запорный элемент 8 с центральным отверстием 9 для установки на седло. The arrangement for drilling wells consists of a drill string sub 1, a bit 2 and its sub 3. In the side channel 4 of the sub 3, a destructible membrane 5 is fixed. Inside the sub 3, a seat 6 with a central hole 7 is installed below the membrane. The layout has a locking element 8 with a central hole 9 for mounting on the saddle.

Способ бурения скважины заключается в следующем. Скважину бурят обычной технологией путем вращения о осевой подачи компоновки, а промывочная жидкость вытекает из насадок долота и поднимает на поверхность разрушенную породу (шлам). При подходе компоновки к зоне поглощения или в начале зоны поглощения часть потока промывочной жидкости направляют в боковое отверстие 4 переводника 3. Для этого в буровую колонну вводят запорный элемент 8, который под действием своей массы опускается на седло 6. При возобновлении циркуляции промывочной жидкости давление в переводниках 1 и 3 повышают до расчетного, после чего мембрана 5 разрушается. В результате этого часть жидкости поступает непосредственно на забой через отверстия 7 и 9 (соотношение потоков определяется расчетным или опытным путем), а другая часть - через отверстие 4. Из-за уменьшения поступления промывочной жидкости на забой шлам на забое начинает накапливаться и его верхний уровень поднимается к отверстию 4. Достигнув уровня отверстия 4, шлам подхватывается восходящим потоком и выносится на поверхность. При накоплении шлама на забое образуется густая смесь, которую калибрующие поверхности долота начинают вдавливать в стенку скважины (не только фильтрационную корку), надежно забивая поры ласта и снижая его проницаемость. Надежность определяется тем, что твердая фаза шлама имеет и более крупные частицы в большем количестве, чем твердая фаза в промывочной жидкости. Кроме того, густая смесь шлама и раствора на забое отделяет промывочную жидкость в скважине от вскрываемых долотом поровых каналов поглощающего пласта, предотвращая поглощение промывочной жидкости. The method of drilling a well is as follows. The well is drilled using conventional technology by rotating about the axial feed of the assembly, and the flushing fluid flows from the nozzles of the bit and raises the destroyed rock (sludge) to the surface. When the layout approaches the absorption zone or at the beginning of the absorption zone, part of the flushing fluid flow is directed into the lateral hole 4 of the sub 3. To do this, a shut-off element 8 is inserted into the drill string, which falls under the action of its mass onto the seat 6. When the circulation of the flushing fluid resumes, the pressure in sub 1 and 3 increase to the calculated, after which the membrane 5 is destroyed. As a result of this, part of the liquid goes directly to the face through holes 7 and 9 (the flow ratio is determined by calculation or experimentally), and the other part through the hole 4. Due to the decrease in the flow of flushing fluid to the face, the sludge on the face begins to accumulate and its upper level rises to the hole 4. Having reached the level of the hole 4, the sludge is picked up by the upward flow and carried to the surface. When sludge accumulates at the bottom, a thick mixture is formed, which the gauge surfaces of the bit begin to be pressed into the well wall (not only the filter cake), reliably clogging the pores of the fins and reducing its permeability. Reliability is determined by the fact that the solid phase of the sludge has larger particles in larger quantities than the solid phase in the washing liquid. In addition, a thick mixture of sludge and mud at the bottom separates the flushing fluid in the well from the pore channels of the absorbing formation opened by the bit, preventing the absorption of flushing fluid.

Накопление шлама в призабойной зоне снижает механическую скорость бурения, но позволяет решить основную задачу - безаварийную проходку интервала зоны поглощения промывочной жидкости. The accumulation of sludge in the bottomhole zone reduces the mechanical drilling speed, but allows you to solve the main problem - trouble-free penetration of the interval of the zone of absorption of flushing fluid.

Эксперименты показали, что подъему шлама до уровня отверстия 4 способствует и его закручивание из-за вращения компоновки. Чтобы облегчить подъем шлама до отверстия 4 и не допустить его чрезмерного уплотнения в интервале от забоя до отверстия, периодически производят остановку осевой подачи компоновки. Вращение же компоновки не останавливают. После проходки зоны поглощения компоновку поднимают и устанавливают в нее мембрану. The experiments showed that the rise of the sludge to the level of the hole 4 contributes to its twisting due to the rotation of the layout. To facilitate the lifting of the sludge to the hole 4 and to prevent its excessive compaction in the interval from the bottom to the hole, the axial feed of the assembly is periodically stopped. The rotation of the layout does not stop. After penetration of the absorption zone, the assembly is lifted and a membrane is installed in it.

Предлагаемый способ и компоновка позволяют производить накапливание шлама и образование густой смеси в призабойной зоне в количестве, необходимом для вдавливания в стенку скважины и закупоривания пор пласта, что надежно предотвращает поглощение промывочной жидкости и связанные с этим осложнения при строительстве скважин. The proposed method and layout allow the accumulation of sludge and the formation of a thick mixture in the bottomhole zone in the amount necessary for pressing into the wall of the well and plugging the pores of the formation, which reliably prevents the absorption of drilling fluid and the associated complications during well construction.

Claims

1. A method of drilling wells, including the rotation and axial flow of the assembly with the bit and the supply of flushing fluid from the internal cavity of the assembly through the bit to the bottom, characterized in that in the absorption zone part of the flow of flushing fluid from the internal cavity of the assembly is directed into the annulus above the bit, and drilling is continued by alternating the rotation of the layout with an axial feed of the latter with rotation of the layout without axial feed.

2. The arrangement of the drill for the implementation of the method of drilling wells, including a bit, a sub of the bit on the drill string, having on the side surface a through channel with access to the annulus, means for blocking the side channel and a valve installed in the central channel of the sub with a seat and a shut-off element, characterized the fact that the locking element is made with a throttling hole, and the means for blocking the through side channel is made in the form of a destructible membrane.