RU2058474C1 - Method of hole drilling - Google Patents
Method of hole drilling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2058474C1 RU2058474C1 RU93040832A RU93040832A RU2058474C1 RU 2058474 C1 RU2058474 C1 RU 2058474C1 RU 93040832 A RU93040832 A RU 93040832A RU 93040832 A RU93040832 A RU 93040832A RU 2058474 C1 RU2058474 C1 RU 2058474C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid
- gas
- substance
- mpa
- flow rate
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к буровой технике и касается бурения скважин с использованием очистных рабочих агентов различных агрегатных состояний, а именно бурения скважин с применением газожидкостной смеси. The invention relates to drilling equipment and for drilling wells using treatment working agents of various states of aggregation, namely, drilling wells using a gas-liquid mixture.
Известен способ бурения скважин с использованием в качестве очистного агента газожидкостной смеси, приготавливаемой на поверхности, по которому осуществляют подачу газа в жидкость с помощью эжектора, обеспечивая регулированием необходимый расход газа [1]
Для реализации этого способа помимо бурового насоса необходимо использовать дорогостоящее дополнительное оборудование компрессор для подачи газа, эжектор для смещения газа с жидкостью, сепаратор для регулирования степени газирования, требующее при работе значительных затрат энергии и снижающее надежность бурового агрегата в целом. Кроме того, этот способ не позволяет включить в буровой снаряд забойные машины и другие устройства с гидравлическим приводом. Кроме того, для создания газожидкостной смеси в виде пены требуется обязательное использование пенообразователей типа сульфонола, способствующих загрязнению окружающей среды.A known method of drilling wells using as a cleaning agent a gas-liquid mixture prepared on the surface, through which gas is supplied to the liquid using an ejector, providing the necessary gas flow rate by regulation [1]
To implement this method, in addition to the mud pump, it is necessary to use expensive additional equipment: a compressor for supplying gas, an ejector for displacing gas with liquid, a separator for regulating the degree of aeration, which requires significant energy consumption during operation and reduces the reliability of the drilling unit as a whole. In addition, this method does not allow to include downhole machines and other devices with a hydraulic drive in the drill. In addition, the creation of a gas-liquid mixture in the form of foam requires the mandatory use of blowing agents such as sulfonol, which contribute to environmental pollution.
Известен способ бурения скважин с использованием забойных машин с гидравлическим приводом, в котором в качестве очистного агента применяют жидкость [2]
Недостатком известного способа являются большие затраты гидравлической энергии для привода забойной машины и, как следствие, повышенное давление в обвязке бурового насоса, вызывающее интенсивный износ оборудования и ограничивающее область применения забойных машин.A known method of drilling wells using bottom-hole machines with a hydraulic drive, in which a liquid is used as a cleaning agent [2]
The disadvantage of this method is the high cost of hydraulic energy for driving a downhole machine and, as a result, increased pressure in the piping of the mud pump, causing intense wear and tear and limiting the scope of downhole machines.
Наиболее близким к заявленному является способ бурения скважин, в котором используют буровой снаряд с устройством, приводимым в действие энергией жидкого рабочего агента, приготавливаемого путем подачи в жидкость растворяемого в ней вещества с регулируемым расходом, обеспечивающим однофазное агрегатное состояние рабочего агента в призабойной части бурового снаряда и выделение из него вещества в виде газа с образованием газожидкостной смеси в затрубном пространстве [3]
В этом способе в качестве растворяемого вещества используют газ, образующий при смешении с растворителем аэрированную жидкость, которая превращается в однофазную в призабойной части бурового снаряда, непосредственно над устройством, приводимым в действие энергией жидкого рабочего агента, а по выходе из бурового снаряда тут же на забое вновь превращается в аэрированную жидкость. Это означает, что данный способ применим лишь в ограниченных случаях, а именно для решения задач, определенных в этом способе. В данном способе для приготовления очистного рабочего агента необходим компрессор, что удорожает способ и снижает надежность бурового агрегата. Кроме того, данный способ не позволяет регулировать давление очистного агента на забой и стенки скважины, снижать давление в обвязке бурового насоса, увеличивать расход очистного агента в затрубном пространстве в верхней части скважины, когда диаметр там больше, чем в нижней части, оставляя расход очистного агента неизменным на глубине, где увеличение расхода было бы нежелательным.Closest to the claimed one is a method of drilling wells, in which a drill is used with a device driven by the energy of a liquid working agent, prepared by supplying a liquid with a soluble substance with a controlled flow rate, providing a single-phase aggregate state of the working agent in the bottom hole of the drill and the allocation of matter in the form of gas from it with the formation of a gas-liquid mixture in the annulus [3]
In this method, a gas is used as a soluble substance, which, when mixed with a solvent, forms an aerated fluid, which turns into a single-phase fluid in the bottom of the drill, directly above the device, driven by the energy of the liquid working agent, and immediately after leaving the drill turns back into aerated fluid. This means that this method is applicable only in limited cases, namely for solving problems defined in this method. In this method, a compressor is needed to prepare the cleaning working agent, which increases the cost of the method and reduces the reliability of the drilling unit. In addition, this method does not allow you to adjust the pressure of the cleaning agent on the bottom and walls of the well, to reduce the pressure in the piping of the mud pump, to increase the consumption of the cleaning agent in the annulus in the upper part of the well, when the diameter there is larger than in the lower part, leaving the consumption of the cleaning agent unchanged at depth where an increase in flow rate would be undesirable.
Задача изобретения состоит в повышении эффективности бурения скважин за счет использования в качестве очистного рабочего агента жидкого раствора, интенсивно выделяющего газ при движении в затрубном пространстве, начиная с любой наперед заданной глубины скважины и до ее устья. The objective of the invention is to increase the efficiency of well drilling due to the use as a cleaning working agent of a liquid solution that intensively liberates gas when moving in the annulus, starting from any predetermined depth of the well to its mouth.
Эта задача решается тем, что в способе бурения скважин, в котором используют буровой снаряд с устpойством, приводимым в действие энергией жидкого рабочего агента, приготавливаемого путем подачи в жидкость растворяемого в ней вещества с регулируемым расходом, обеспечивающим однофазное жидкое агрегатное состояние рабочего агента в призабойной части бурового снаряда и выделение из жидкости вещества в виде газа с образованием газожидкостной смеси в затрубном пространстве, согласно изобретению в качестве подаваемого в жидкость и растворяемого в ней используют вещество, способное образовывать с жидкостью насыщенный раствор при температуре от -10 до 100оС и давлении от 1 до 10 атм (от 0,1 до 1 МПа) и выделяться из него в виде газа при снижении давления на 1 атм (на 0,1 МПа) и сохранении температуры в объеме не менее 0,1 л (0,1 м3) на 1 л (1 м3) насыщенного раствора в пересчете на нормальные условия.This problem is solved in that in a method of drilling wells using a drill with a device driven by the energy of a liquid working agent, prepared by feeding into the liquid a substance that is soluble in it at a controlled flow rate, providing a single-phase liquid state of the working agent in the bottom hole drill and the allocation of a substance from a liquid in the form of gas with the formation of a gas-liquid mixture in the annulus, according to the invention as supplied to the liquid and dissolving forward it is a substance capable of forming a saturated liquid at a temperature of from -10 to 100 ° C and a pressure of from 1 to 10 atmospheres (0.1 to 1 MPa) and released therefrom in the form of gas when the pressure is 1 atm (at 0.1 MPa) and maintaining the temperature in a volume of at least 0.1 l (0.1 m 3 ) per 1 l (1 m 3 ) of saturated solution in terms of normal conditions.
Решению задачи способствует то, что растворяемое вещество, преимущественно диоксид углерода, используют в жидком или твердом виде, а в качестве жидкости применяют техническую воду. The task is facilitated by the fact that the soluble substance, mainly carbon dioxide, is used in liquid or solid form, and process water is used as a liquid.
Решению задачи способствует также то, что расход растворяемого вещества регулируют до образования жидкого однофазного агрегатного состояния рабочего агента по всей длине колонны труб, а глубину, на которой образуется газожидкостная смесь в затрубном пространстве, устанавливают максимальной. The problem is also facilitated by the fact that the flow rate of the soluble substance is controlled until a liquid single-phase aggregate state of the working agent is formed along the entire length of the pipe string, and the depth at which the gas-liquid mixture is formed in the annulus is set to maximum.
Кроме того, решению задачи способствует то, что расход растворяемого вещества регулируют до образования внутри верхней части колонны труб газожидкостной смеси, границу перехода которой в жидкое однофазное состояние смещают по длине колонны до заданной отметки, а в затрубном пространстве смещают по глубине границу обратного перехода из жидкого однофазного состояния в газожидкостную смесь. In addition, the solution of the problem is facilitated by the fact that the flow rate of the soluble substance is controlled until a gas-liquid mixture is formed inside the upper part of the pipe string, the boundary of the transition of which into a liquid single-phase state is shifted along the length of the column to a predetermined mark, and the boundary of the reverse transition from the liquid is shifted in depth in the annulus single-phase state in a gas-liquid mixture.
Такое выполнение позволяет за счет применения растворяемого вещества с определенными указанными выше признаками отказаться от использования компрессора для приготовления газожидкостной смеси, а также в большинстве случаев от химических реагентов-пенообразователей, загрязняющих окружающую среду. Кроме того, регулирование расхода растворяемого вещества позволяет снижать давление в обвязке бурового насоса, улучшая условия его работы и расширяя область применения устройств с гидравлическим приводом, включаемых в буровой снаряд, изменять в нужную сторону давление очистного агента на забой и стенки скважины, обеспечивая повышение механической скорости бурения и ликвидируя поглощение очистного агента, обеспечивать необходимую для выноса шлама скорость движения очистного агента по затрубному пространству в случае, когда диаметр верхней части скважины больше, чем диаметр нижней ее части, за счет увеличения расхода очистного агента (начиная с рассчитанной глубины скважины до устья). This embodiment allows, due to the use of a soluble substance with the above-mentioned features, to refuse to use a compressor for preparing a gas-liquid mixture, as well as in most cases, chemical foaming agents that pollute the environment. In addition, the regulation of the flow rate of the soluble substance allows to reduce the pressure in the piping of the mud pump, improving its working conditions and expanding the scope of the devices with hydraulic drive included in the drill, to change the pressure of the cleaning agent on the bottom and the borehole wall, providing an increase in mechanical speed drilling and eliminating the absorption of the treatment agent, to provide the necessary speed for the removal of sludge treatment agent through the annulus in the case when the diameter the upper part of the well is larger than the diameter of its lower part due to an increase in the consumption of the treatment agent (starting from the calculated well depth to the wellhead).
На чертеже схематически изображено оборудование, реализующее способ, соответствующий изобретению. The drawing schematically shows the equipment that implements the method corresponding to the invention.
Согласно заявленному способу бурения скважин в нем используют буровой снаряд, включающий колонну 1 бурильных труб, устройство 2 с гидравлическим приводом, например гидроударник, породоразрушающий инструмент 3. According to the claimed method of drilling wells, a drill is used in it, including a
Рабочий агент приготавливают на поверхности путем подачи насосом 4 в емкость 5 жидкости, например технической воды, в которую одновременно подают растворяемое в ней вещество, например диоксид углерода, из контейнера 6. Образованный рабочий агент направляют через нагнетательный шланг 7, вертлюг 8, колонну 1 в устройство 2, которое приводится таким образом в действие. Растворяемое вещество подают в количестве, обеспечивающем в призабойной части бурового снаряда жидкое однофазное агрегатное состояние рабочего агента, исключающее попадание в устройство 2 пузырьков газа. The working agent is prepared on the surface by supplying a
Введение в жидкость, проходящую через емкость 5, диоксида углерода или любого другого вещества, способного образовать с жидкостью насыщенный раствор при температуре от -10 до 100оС и давлении от 10 до 1 атм (от 1 до 0,1 МПа) и выделяться из него в виде газа при снижении давления на 1 атм (на 0,1 МПа) и сохранении неизменной температуры, в объеме не менее 0,1 л (м3) на 1 л (м3) насыщенного раствора в пересчете на нормальные условия позволяет превратить рабочий агент, представляющий собой газожидкостную смесь внутри верхней части колонны от устья скважины до глубины l1, в насыщенный раствор без примеси газа задолго до подхода к устройству 2. В частном случае глубина l1 может равняться нулю, т. е. вся колонна 1 бурильных труб заполняется жидким раствором, что обеспечивает при установлении максимально возможной глубины l2, начиная с которой происходит выделение газа из раствора в затрубном пространстве 9, максимальное снижение давления в буровом насосе и обвязке.Introduction into the liquid passing through the
Граница перехода жидкого однофазного очистного рабочего агента в газожидкостную смесь, т.е. глубина l2, в частном случае может быть равна глубине скважины L, что обеспечивает максимальное снижение давления очистного рабочего агента на забой и стенки скважины.The transition boundary of a liquid single-phase cleaning working agent into a gas-liquid mixture, i.e. depth l 2 , in a particular case, can be equal to the depth of the well L, which provides the maximum reduction in the pressure of the working working agent on the bottom and walls of the well.
Зная перепад давления в устройстве 2 и породоразрушающем инструменте 3, регулируют расход компонентов, образующих рабочий агент, меняя содержание растворяемого вещества в жидкости и добиваясь таким образом установления глубин l1 и l2 на нужных отметках. Например, если скважина бурится с применением гидроударника и долота, перепад давления в которых составляет 30 ат (3 МПа), то при глубине скважины L, равной 400 м, и скважинной температуре Т, равной 10оС, для снижения вдвое давления столба очистного рабочего агента на забой следует использовать в качестве очистного рабочего агента смесь технической воды с диоксидом углерода, обеспечив такой их расход, чтобы они образовывали насыщенный раствор при Т= 10оС и давлении Р 20 ат (2 МПа). В этом случае концентрация диоксида углерода в очистном рабочем агенте составляет 46 г/л, глубина l2 равна глубине скважины L (т.е. водный раствор диоксида углерода превращается в газожидкостную смесь на забое сразу по выходе из бурового снаряда в затрубное пространство), а глубина l1 равна 100 м.Knowing the pressure drop in the device 2 and the
Если ставится задача снижения давления в обвязке бурового насоса, то при тех же условиях концентрацию диоксида углерода в целях его экономии следует снизить до 35 г/л, что соответствует концентрации насыщенного раствора, существующего при Т 10оС и Р 15 ат (1,5 МПа). В этом случае l1 равно нулю, а l2 300 м, т.е. вся бурильная колонна целиком заполняется жидким однофазным очистным рабочим агентом, а газожидкостная смесь образуется в затрубном пространстве на глубине 300 м.If the task is to reduce the pressure in the piping of the mud pump, then under the same conditions the concentration of carbon dioxide should be reduced to 35 g / l in order to save it, which corresponds to the concentration of the saturated solution existing at T 10 о С and Р 15 at (1.5 MPa). In this case, l 1 is zero, and l 2 300 m, i.e. the entire drill string is completely filled with a liquid single-phase cleaning working agent, and a gas-liquid mixture is formed in the annulus at a depth of 300 m.
Давление в обвязке бурового насоса как в первом, так и во втором случае остается неизменным и составляет приблизительно 15 ат (1,5 МПа), что вдвое ниже, чем если бы бурение велось с применением технической воды без добавления диоксида углерода. The pressure in the piping of the mud pump in both the first and second cases remains unchanged at approximately 15 atm (1.5 MPa), which is half as much as if drilling was carried out using industrial water without the addition of carbon dioxide.
Таким образом, регулируя расход растворяемого вещества, смещают границу перехода газожидкостной смеси в жидкое однофазное состояние по длине колонны до заданной отметки, а в затрубном пространстве смещают по глубине границу обратного перехода из жидкого однофазного состояния в газожидкостную смесь. Thus, by regulating the flow rate of the soluble substance, the boundary of the transition of the gas-liquid mixture to the liquid single-phase state is shifted along the length of the column to a predetermined mark, and in the annulus the boundary of the reverse transition from the liquid single-phase state to the gas-liquid mixture is shifted in depth.
Изобретение позволяет расширить область применения устройств с гидравлическим приводом, используемых в буровых снарядах, продлить срок службы бурового насоса за счет снижения давления в нагнетательной линии, ликвидировать или уменьшить поглощение за счет снижения давления очистного рабочего агента на стенки скважины и повысить механическую скорость бурения за счет снижения давления очистного рабочего агента на забой. The invention allows to expand the field of application of devices with a hydraulic drive used in drilling tools, to extend the life of the mud pump by reducing the pressure in the injection line, to eliminate or reduce absorption by reducing the pressure of the working working agent on the well walls and to increase the mechanical drilling speed by reducing pressure of the working agent to the bottom.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93040832A RU2058474C1 (en) | 1993-08-10 | 1993-08-10 | Method of hole drilling |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93040832A RU2058474C1 (en) | 1993-08-10 | 1993-08-10 | Method of hole drilling |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93040832A RU93040832A (en) | 1996-02-10 |
RU2058474C1 true RU2058474C1 (en) | 1996-04-20 |
Family
ID=20146443
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93040832A RU2058474C1 (en) | 1993-08-10 | 1993-08-10 | Method of hole drilling |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2058474C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023037033A1 (en) * | 2021-09-08 | 2023-03-16 | Senera Oy | Fluid drilling system |
-
1993
- 1993-08-10 RU RU93040832A patent/RU2058474C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 1305301, кл. E 21B 21/14, 1986. 2. Авторское свидетельство СССР N 866092, кл. E 21B 4/06, 1974. 3. Авторское свидетельство СССР N 1488434, кл. E 21B 21/14, 1989. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023037033A1 (en) * | 2021-09-08 | 2023-03-16 | Senera Oy | Fluid drilling system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2300683C (en) | Coiled tubing drilling with supercritical carbon dioxide | |
US5458198A (en) | Method and apparatus for oil or gas well cleaning | |
CN111425138B (en) | Long-drilled hole forming system and method for soft protruding coal seam | |
CN1206441C (en) | Reverse cycle drilling method and equipment for oil well or gas well | |
US20190144732A1 (en) | Waste vegetable oil-based emulsifier for invert emulsion drilling fluid | |
US3822750A (en) | Method and apparatus for cleaning a producing well | |
US7073595B2 (en) | Method and system for controlling pressure in a dual well system | |
CN212105742U (en) | Drilling tool system of soft outburst coal seam drilling machine | |
CN111395962A (en) | Sea natural gas hydrate gas lift reverse circulation well drilling system and exploitation method | |
RU2058474C1 (en) | Method of hole drilling | |
CN212027661U (en) | Sea area natural gas hydrate gas lift reverse circulation well drilling system | |
CN203891761U (en) | Unbalanced drilling system for coal-bed gas | |
US10392911B1 (en) | In-situ carbon dioxide generation for heavy oil recovery method | |
CN202755891U (en) | Diving rock inserting drill rig | |
RU2190089C1 (en) | Process of deep perforation of cased wells | |
US2984309A (en) | Turbodrill | |
CN104165033B (en) | The drilling-fluid circulation system of nitrogen foam drilling well | |
RU2184206C1 (en) | Technique to drive holes in highly penetrable crumbling gas- saturated collectors | |
US3707193A (en) | Gas-strengthened steam foam well cleaning | |
SU1684454A1 (en) | Method for expanding blast holes | |
RU2736740C1 (en) | Method for removal of compacted plug from well | |
JP2008231682A (en) | Drilling method and drilling device | |
JP2765264B2 (en) | Ground drilling method and device | |
GB2099884A (en) | A method of boring holes | |
JPS5924024A (en) | Grout injection work |