RU2373366C1 - Technology for development of wells and bores - Google Patents
Technology for development of wells and bores Download PDFInfo
- Publication number
- RU2373366C1 RU2373366C1 RU2008119541/03A RU2008119541A RU2373366C1 RU 2373366 C1 RU2373366 C1 RU 2373366C1 RU 2008119541/03 A RU2008119541/03 A RU 2008119541/03A RU 2008119541 A RU2008119541 A RU 2008119541A RU 2373366 C1 RU2373366 C1 RU 2373366C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- well
- particles
- working
- speed
- agent
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам проходки горных пород путем воздействия на буримую среду энергией струй рабочего агента под давлением и предназначено для образования скважин и выработок различного назначения.The invention relates to methods for driving rocks by exposing a drilling medium to the energy of the jets of a working agent under pressure and is intended for the formation of wells and workings for various purposes.
Технологические процессы проходки горных пород и образования скважин в настоящее время решены определенными приемами и операциями, из которых наиболее представительными являются способы образования скважин, существенными приемами и признаками которых являются: оборудование устья постановкой превентора, проходка геологических горизонтов путем воздействия на буримую среду энергией струй рабочего агента, формирование восходящего потока к устью скважины для выноса бурового шлама из зоны забоя и полости скважины [Дмитриев А.П. и др. Термическое и комбинированное разрушение горных пород. М.: Недра, 1978, с.135-136; US 3917007, 175/14; FR 2232670, Е21В 7/18; RU 2161245, Е21В 7/14].The technological processes of rock sinking and well formation have now been solved by certain methods and operations, of which the most representative are the methods of well formation, the essential methods and signs of which are: equipping the mouth with a preventer, drilling geological horizons by exposing the drilling medium to the energy of the working agent jets the formation of the upward flow to the wellhead for the removal of drill cuttings from the bottom zone and cavity [Dmitriev A.P. and others. Thermal and combined destruction of rocks. M .: Nedra, 1978, p.135-136; US 3917007, 175/14; FR 2232670, E21B 7/18; RU 2161245, ЕВВ 7/14].
Существенными и очевидными недостатками аналогичных способов являются: сверхнормативные удельные расходы рабочего агента на забое и повышенные затраты энергии на формирование потока бурового шлама, направляемого из ствола к устью скважины; неуправляемость характеристик процесса по тепловой и кинетической энергиям, параметрам рабочего агента и воздействию его на забой и стенки проходимой скважины. Это ведет к стахостическому процессу выбора операций и параметров способа и отражается на перерасходах компонентов, формирующих объем рабочего агента для проходки скважины в геологических горизонтах.Significant and obvious disadvantages of similar methods are: excess unit costs of the working agent for the bottom and increased energy costs for the formation of a stream of drill cuttings directed from the wellbore to the wellhead; uncontrollability of the process characteristics in terms of thermal and kinetic energies, parameters of the working agent and its effect on the bottom and walls of the well passed through. This leads to a stochastic process of selecting operations and method parameters and is reflected in the cost overruns of the components forming the volume of the working agent for drilling the well in geological horizons.
Наиболее близкой по технической сущности является технология (способ) образования скважин и выработок в осадочных горных породах, включающая воздействие на буримую среду энергией струй рабочего агента, истекающих из рабочего органа автономного бурильного агрегата на забой под давлением, удаление бурового шлама к устью скважины, закрепление стенки скважины [RU 2168598, 10.06.2001, Е21В 7/14, Е21С 37/16].The closest in technical essence is the technology (method) of the formation of wells and workings in sedimentary rocks, including the impact on the drilling medium with the energy of the jets of a working agent flowing from the working body of an autonomous drilling unit to the bottom under pressure, removal of drill cuttings to the wellhead, wall fastening wells [RU 2168598, 10.06.2001, ЕВВ 7/14, Е21С 37/16].
Существенные недостатки данного способа аналогичны некоторым указанным выше отрицательным характеристикам способов-аналогов, в частности данный способ (технология) не учитывает условия инерционности горных пород процессу температурного воздействия на массив и отдельные включения неоднородного характера; отсутствуют также приемы и операции формирования оптимальных скоростей потока бурового шлама, а также поддержания устойчивого давления в полости проходимой скважины.Significant disadvantages of this method are similar to some of the negative characteristics of the analogous methods mentioned above, in particular, this method (technology) does not take into account the conditions of inertia of rocks for the process of thermal influence on the massif and individual inclusions of an inhomogeneous nature; there are also no techniques and operations for the formation of optimal flow rates of drill cuttings, as well as maintaining a stable pressure in the cavity of the well being drilled.
Технической задачей и положительным технологическим результатом предлагаемой технологии образования скважины и выработок является дальнейшее совершенствование процессов, операций и параметров воздействия на забой, стенки скважины, формирование потока бурового шлама за счет выбора оптимальных операций, режимов и их параметров для процесса разрушения массива породы на забое, дробления отдельных частиц, управления скоростями и температурой воздействия рабочего агента и потока бурового шлама, ведущих к повышению эффективности способа и увеличению производительности используемого бурильного агрегата.The technical task and the positive technological result of the proposed technology for the formation of boreholes and workings is to further improve the processes, operations and impact parameters on the bottom, borehole walls, formation of a drill cuttings stream by choosing the optimal operations, modes and their parameters for the process of destruction of the rock mass at the bottom, crushing individual particles, controlling the speed and temperature of the impact of the working agent and the flow of drill cuttings leading to improved efficiency and increasing the productivity of the drilling machine used.
Это в предлагаемой технологии образования скважин и выработок в осадочных горных породах достигается за счет того, что процесс включает воздействие на буримую среду энергией струй рабочего агента, истекающих из рабочего органа автономного бурильного агрегата на забой под давлением, удаление бурового шлама к устью скважины, закрепление стенки скважины, в процессе проходки скважины расход рабочего парогазового агента ведут в объеме, создающем отходящий от забоя поток бурового шлама со скоростью, превышающей скорость витания основного количества частиц разбуренной породы, составляющих по своим размерам и массе большую часть бурового шлама, отдельные более крупные по размерам и с большей массой частицы породы, отделенные от забоя, подвергают динамическому и высокотемпературному воздействию парогазового рабочего агента за счет периодического импульсного повышения скорости и температуры истекающих струй указанного рабочего агента, создавая этим условия их разрушения до размеров и массы частиц, удаляемых из зоны забоя к устью скважины в общем потоке бурового шлама, при этом скорость отходящего от забоя бурового шлама задают зависимостью:This in the proposed technology for the formation of wells and workings in sedimentary rocks is achieved due to the fact that the process includes exposure to the drilling medium with the energy of the jets of the working agent flowing from the working body of the autonomous drilling unit to the face under pressure, removal of drill cuttings to the wellhead, wall fastening wells, in the process of drilling a well, the consumption of a combined-cycle gas agent is carried out in a volume that creates a stream of drill cuttings extending from the bottom with a speed exceeding the speed of the main the number of particles of drilled rock, constituting most of the drill cuttings in size and mass, separate larger particles and larger mass of rock particles, separated from the bottom, are subjected to dynamic and high-temperature action of a combined-cycle working agent due to periodic pulse increase in the speed and temperature of the flowing jets the specified working agent, thereby creating conditions for their destruction to the size and mass of particles removed from the bottom zone to the wellhead in the total flow of drill cuttings, when this, the speed of the drill cuttings leaving the bottom of the face is determined by the dependence
Vпб=Vвч+ΔVвч, м/с,V PB = V RF + ΔV RF , m / s,
где Vпб - скорость отходящего от забоя потока, достаточная для удаления основного количества разбуренных частиц;where V pb - the speed of the outgoing stream from the bottom of the stream, sufficient to remove the bulk of the drilled particles;
Vвч - скорость витания частиц породы основного количества в отходящем потоке бурового шлама;V HF - the rate of movement of particles of rock of the main quantity in the exhaust stream of drill cuttings;
ΔVвч - добавленная величина скорости потока рабочего агента для превышения на 5-10% скорости витания крупных частиц в потоке бурового шлама,ΔV rf is the added value of the flow rate of the working agent for exceeding by 5-10% the speed of coarse particles in the flow of drill cuttings,
а при проходке водонасыщенных неустойчивых горизонтов давление в полости скважины задают превышающим давление пород этих горизонтов на стенку скважины за счет увеличения расхода рабочего парогазового агента из рабочего органа или из вспомогательного расходного насадка бурильного агрегата, сохраняют это избыточное давление в полости скважины до завершения процесса разработки забоя и очистки полости скважины от бурового шлама, после этого прекращают процесс разработки забоя и расходом рабочего агента из вспомогательного насадка поддерживают указанное избыточное давление в полости скважины на время процесса закрепления ее стенки.and during the drilling of water-saturated unstable horizons, the pressure in the well cavity is set to exceed the pressure of the rocks of these horizons on the well wall due to an increase in the flow rate of the working steam-gas agent from the working body or from the auxiliary nozzle of the drilling unit, this overpressure is maintained in the well cavity until the completion of the bottom hole development process and cleaning the cavity of the well from drill cuttings, then stop the process of developing the face and the consumption of the working agent from the auxiliary nozzle under hold the specified overpressure in the well cavity for the duration of the process of fixing its wall.
Технология образования скважин предусматривает воздействие на указанные более крупные частицы в виде гальки, щебня парогазовым рабочим агентом с его температурой около 700°С и периодическим импульсным повышением скорости, в 2-3 раза превосходящей скорость витания этих крупных частиц, с повторением импульсов через 5-10 с и длительностью импульса 2-3 с.The technology of well formation provides for the impact on these larger particles in the form of pebbles, gravel with a steam-gas working agent with its temperature of about 700 ° C and a periodic pulse increase in speed, 2-3 times higher than the speed of these large particles, with pulse repetition in 5-10 s and a pulse duration of 2-3 s.
В этой технологии образования скважин при проходке водонасыщенных неустойчивых горизонтов давление в полости скважины за счет расхода агента из вспомогательного насадка выдерживают превышающим в 1,5-2,0 раза давление пород этого горизонта на стенку скважины.In this technology of well formation during the drilling of water-saturated unstable horizons, the pressure in the well cavity due to the consumption of the agent from the auxiliary nozzle can withstand 1.5-2.0 times the pressure of the rocks of this horizon on the well wall.
Технология образования скважин поясняется ссылкой на чертежи, где на фиг.1 показан общий вид бурильного агрегата, размещенного на забое; на фиг.2 - принципиальная конструкция бурильного агрегата.The technology of well formation is illustrated by reference to the drawings, in which Fig. 1 shows a general view of a drilling assembly located at the bottom; figure 2 - the basic design of the drilling unit.
Бурильный агрегат 1 своим рабочим органом 2 размещен на забое 3 скважины 4, имеющей устье 5. Агрегат 1 имеет также вспомогательный насадок 6 в торцевой верхней части, предназначенный для подачи дополнительного объема рабочего парогазового агента в полость скважины и формирования дополнительного восходящего потока для удаления от забоя и выноса к устью скважины бурового шлама. Агрегат 1 имеет в своем корпусе генератор 7 парогазовой смеси для подачи в полость рабочего органа 2 и его рабочие сопловые насадки 8 и 9 рабочего агента, а также для подачи части объема парогазовой смеси в указанный насадок 6 с его соплом 10, ориентированным к устью скважины. Агрегат 1 оснащен программированным управляющим устройством 11, работающим вначале по команде, передаваемой по стволу скважины от ее устья с помощью направленных акустических волн, далее устройство 11 работает в скважине 4 в зависимости от фактического давления в полости скважины, создаваемого отходящим от забоя потоком бурового шлама и с учетом меняющегося давления в скважине.The
Технологию образования скважин и выработок в осадочных горных породах осуществляют следующим образом. С помощью бурильного агрегата 1 и его рабочего органа 2 разрушают породу на забое 3, проходя геологические горизонты и образуя скважину 4, начиная от ее устья 5; разрушение пород ведут воздействием на забой струями парогазового агента под давлением и с заданной температурой, при этом расход рабочего агента ведут в объеме, создающем восходящий поток бурового шлама с его скоростью, превышающей скорость витания большего количества частиц породы, составляющих собой основную - большую часть по своим размерам и массе, составляющих восходящий поток бурового шлама, так для частиц, имеющих условный диаметр 10-20 мм и размер в поперечнике 5-10 мм необходимо создавать скорость восходящего потока около 24 м/с; для частиц меньшего размера достаточно создать поток 10-15 м/с, которые выносят на дневную поверхность (к устью 5) поднимающим их снизу отработанным потоком рабочего агента, заполняющим ограниченный диаметром и длиной скважины ее объем.The technology of formation of wells and workings in sedimentary rocks is as follows. Using a
При разработке забоя возможен отрыв частиц породы размерами 25÷50 мм × 10÷20 мм. Такие крупные частицы эффективнее целенаправленно дробить, подвергая их динамическому и высокотемпературному воздействию за счет подачи на забой 3 из рабочего органа 2 импульсного скоростного потока рабочего агента, с длительностью импульса 2-3 с, повторением через 5-10 с, со скоростью более 100 м/с и температурой агента около 700°С (в пределах 650-750°С); это вызывает разрушающее термогазодинамическое действие на крупные частицы (гальку, щебень), дробление их до размеров основной массы частиц и обеспечивает вынос бурового шлама к устью. При этом скорость отходящего от забоя бурового шлама задают зависимостью:When developing a face, separation of rock particles with sizes of 25 ÷ 50 mm × 10 ÷ 20 mm is possible. It is more efficient to crush such large particles in a targeted manner, subjecting them to dynamic and high-temperature effects by applying to the
Vпб=Vвч+ΔVвч, м/с,V PB = V RF + ΔV RF , m / s,
где Vпб - скорость отходящего от забоя потока, достаточная для удаления из зоны забоя основного количества частиц разбуренной породы;where V pb is the velocity of the outgoing stream from the bottom of the bottom, sufficient to remove the main amount of particles of the drilled rock from the bottom zone;
Vвч - скорость витания частиц породы основного количества в отходящем потоке бурового шлама;V HF - the rate of movement of particles of rock of the main quantity in the exhaust stream of drill cuttings;
ΔVвч - добавленная величина скорости потока рабочего агента для превышения на 5-10% скорости витания крупных частиц в потоке бурового шлама.ΔV rf is the added value of the flow rate of the working agent to exceed by 5-10% the speed of coarse particles in the flow of drill cuttings.
Этим обеспечивают необходимую скорость подъема бурового шлама и удаление частиц разбуренной породы из ствола скважины к устью.This provides the necessary speed of lifting drill cuttings and the removal of particles of drilled rock from the wellbore to the mouth.
При проходке водонасыщенных неустойчивых горизонтов, где возможны выбросы воды, обвалы стенки скважины, давление в стволе (полости) скважины 4 задают превышающим в 1,5-2,0 раза давление пород этих горизонтов на стенку скважины за счет увеличения расхода рабочего парогазового агента из рабочего органа 2 и/или из вспомогательного расходного насадка 6 агрегата 1; этим избыточным давлением предупреждают нарушения стенки скважины, которое (давление) сохраняют до завершения процесса разработки забоя, выдерживая скорость потока бурового шлама около 50 м/с, до очистки полости скважины от бурового шлама и поступившей воды; поддерживают указанное избыточное давление в скважине на время процесса закрепления ее стенок.When driving water-saturated unstable horizons, where water discharges, collapses of the wall of the well are possible, the pressure in the wellbore (cavity) of the
Такой принципиальный способ образования скважины позволяет использовать для проходки геологических горизонтов (и структур) автономные буровые агрегаты и аппараты (по конструкции и технологии А.Плугина) с автономным энерговооружением для работы в скважине без использования металлоемких бурильных труб. Это позволяет использовать данный способ в условиях неподготовленных площадок и при отсутствии стационарных источников энергоснабжения (тундра, пустыни, горные местности, болота и т.п.).Such a fundamental method of well formation allows the use of autonomous drilling units and apparatuses (by A.Plugin's design and technology) with independent power equipment for working in the well without using metal-intensive drill pipes for sinking geological horizons (and structures). This allows you to use this method in unprepared sites and in the absence of stationary sources of energy supply (tundra, deserts, mountains, swamps, etc.).
Эффективность процесса разработки забоя повышается на 10-12% за счет подачи рабочего агента в импульсном режиме с повышенной при импульсе температурой, что позволяет более мелко дробить частицы породы и выносить их в общем потоке шлама; кроме того, возможность регулирования давления парогазовой смесью (продукты расхода топливных компонентов в смеси с испаряемой водой и испаряемой твердой углекислотой, задающие условия постоянного расширения объема) предупреждает нарушения стенки скважины при проходке неустойчивых и водонасыщенных горизонтов. Эти преимущества способа определяют прогрессивность технологии проходки горных пород и образования скважин различного назначения.The efficiency of the face mining process is increased by 10-12% due to the supply of a working agent in a pulsed mode with a temperature elevated during a pulse, which allows finer crushing of rock particles and their removal in the total sludge stream; in addition, the ability to control pressure with a gas-vapor mixture (products of the consumption of fuel components in a mixture with evaporated water and evaporated solid carbon dioxide, setting the conditions for constant expansion of volume) prevents disturbance of the well wall during the passage of unstable and water-saturated horizons. These advantages of the method determine the progressiveness of the technology of rock sinking and formation of wells for various purposes.
Claims (3)
Vпб=Vвч+ΔVвч, м/с,
где Vпб - скорость отходящего от забоя потока, достаточная для удаления основного количества разбуренных частиц;
Vвч - скорость витания частиц породы основного количества в отходящем потоке бурового шлама;
ΔVвч - добавленная величина скорости потока рабочего агента для превышения на 5-10% скорости витания крупных частиц в потоке бурового шлама, а при проходке водонасыщенных неустойчивых горизонтов давление в полости скважины задают превышающим давление пород этих горизонтов на стенку скважины за счет увеличения расхода рабочего парогазового агента из рабочего органа или из вспомогательного расходного насадка бурильного агрегата, сохраняют это избыточное давление в полости скважины до завершения процесса разработки забоя и очистки полости скважины от бурового шлама, после этого прекращают процесс разработки забоя и расходом рабочего агента из вспомогательного насадка поддерживают указанное избыточное давление в полости скважины на время процесса закрепления ее стенки.1. The technology of formation of wells and workings in sedimentary rocks, including the impact on the drilling medium with the energy of the jets of the working agent flowing from the working body of an autonomous drilling unit to the face under pressure, removal of drill cuttings to the wellhead, fixing the wall of the well, characterized in that when driving a well, the consumption of a combined-cycle gas agent is carried out in a volume that creates a stream of drill cuttings extending from the bottom with a speed exceeding the speed of the main quantity of particles of drilled rock, constituting in size and weight most of the drill cuttings, separate larger particles and larger mass of rock particles, separated from the bottom, are subjected to dynamic and high-temperature effects of combined-cycle working agent due to periodic pulse increase in the speed and temperature of the outflowing jets of the specified working agent, creating these conditions of their destruction to the size and mass of particles removed from the bottom to the wellhead in the total flow of drill cuttings, while the speed of the outgoing from the bottom ovogo slurry define the relationship:
V PB = V RF + ΔV RF , m / s,
where V pb - the speed of the outgoing stream from the bottom of the stream, sufficient to remove the bulk of the drilled particles;
V HF - the rate of movement of particles of rock of the main quantity in the exhaust stream of drill cuttings;
ΔV hf is the added value of the working agent flow rate for exceeding by 5-10% the speed of coarse particles in the flow of drill cuttings, and when sinking water-saturated unstable horizons, the pressure in the well cavity is set to exceed the pressure of the rocks of these horizons on the well wall due to an increase in the consumption of combined-cycle gas agent from the working body or from the auxiliary nozzle of the drilling unit, maintain this excess pressure in the well cavity until the development of the face and cleaning strips these wells from drill cuttings, then the bottom hole development process is stopped and the specified excess pressure in the cavity of the well is maintained by the flow of the working agent from the auxiliary nozzle during the process of fixing its wall.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008119541/03A RU2373366C1 (en) | 2008-05-20 | 2008-05-20 | Technology for development of wells and bores |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008119541/03A RU2373366C1 (en) | 2008-05-20 | 2008-05-20 | Technology for development of wells and bores |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2373366C1 true RU2373366C1 (en) | 2009-11-20 |
Family
ID=41477903
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008119541/03A RU2373366C1 (en) | 2008-05-20 | 2008-05-20 | Technology for development of wells and bores |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2373366C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102767333A (en) * | 2011-05-06 | 2012-11-07 | 中国石油天然气集团公司 | Particle impact drilling simulation experiment method and device thereof |
RU2593504C1 (en) * | 2015-03-04 | 2016-08-10 | Николай Евгеньевич Староверов | Trenching machine |
-
2008
- 2008-05-20 RU RU2008119541/03A patent/RU2373366C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102767333A (en) * | 2011-05-06 | 2012-11-07 | 中国石油天然气集团公司 | Particle impact drilling simulation experiment method and device thereof |
CN102767333B (en) * | 2011-05-06 | 2014-09-03 | 中国石油天然气集团公司 | Particle impact drilling simulation experiment method and device thereof |
RU2593504C1 (en) * | 2015-03-04 | 2016-08-10 | Николай Евгеньевич Староверов | Trenching machine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11655697B2 (en) | Method and system for subsurface resource production | |
US20160084083A1 (en) | Borehole Mining System and Methods Using Sonic-Pulsed Jetting Excavation and Eductor Slurry Recovery Apparatus | |
US9995126B1 (en) | Low-frequency pulsing sonic and hydraulic mining system | |
WO1996003566A2 (en) | Improvements in or relating to drilling with gas liquid swirl generator hydrocyclone separation combustion thermal jet spallation | |
US5950736A (en) | Method and apparatus for improving drilling efficiency by application of a traveling wave to drilling fluid | |
JP6679037B1 (en) | Submarine surface type massive hydrate mining machine and vomiting method | |
Abramova et al. | Analysis of the modern methods for enhanced oil recovery | |
US9995127B1 (en) | Low-frequency pulsing sonic and hydraulic mining method | |
RU2373366C1 (en) | Technology for development of wells and bores | |
RU2566883C1 (en) | Method of hydraulic treatment of coal bed | |
Ratov et al. | Hydroimpulsive development of fluid-containing recovery | |
US5531507A (en) | Method of removing a minable product from an underground seam and bottom hole tool | |
RU2457311C1 (en) | Method for development of wells and workings in rocks | |
CA2076239C (en) | Method of removing a mineable product from an underground seam | |
RU2311533C1 (en) | Rock failure method and device | |
Kondratenko et al. | Engineering solutions for casing drilling in pre-mine drainage | |
RU2178506C1 (en) | Method of hole making in geological structures | |
RU88725U1 (en) | TECHNICAL COMPLEX FOR DRILLING WELLS AND PRODUCTION | |
RU2169248C2 (en) | Method of making holes and workings in geological structures | |
RU2235881C1 (en) | Method for extraction of slanted bed of hard mineral resource by means of method of well hydro-extraction (variants) | |
RU2168598C1 (en) | Method of making holes and workings in geological structures | |
RU2410528C1 (en) | Method of protection against sand phenomena in well | |
RU2109949C1 (en) | Process of borehole hydraulicking of minerals and aggregate for its implementation | |
RU2161245C1 (en) | Technology of well construction in geological structures | |
Zainagalina et al. | Equipment and technologies for improving the processes of transportation of drilled rock |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130521 |