RU2576541C2

RU2576541C2 - Cleaning unit and method of drill mud cleaning at drilling with rock sampling

Info

Publication number: RU2576541C2
Application number: RU2013145618/03A
Authority: RU
Inventors: Тапани НИСКАКАНГАС
Original assignee: Ой Кати Аб Калайоки
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2016-03-10
Also published as: SE541068C2; US20140014589A1; DK201370519A; ZA201308154B; WO2012131146A1; FI20115311A0; RU2013145618A; SE1351111A1; CA2830832A1; FI20115311L; AU2012237227A1; CL2013002785A1; NO20131441A1

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: group of inventions is referred to oil and gas producing industry, in particulate to drill mud cleaning at drilling with core sampling. Drill mud used in the drilling machine is extracted at output from the borehole and transported to the cleaning unit (501). In the cleaning unit solid substance is separated from drill mud. Cleaned drill mud is returned to the drilling machine and used in drilling with core sampling again. The cleaning unit has connector (701) for delivery on uncleaned drill mud to the cleaning unit and two or more settling chambers (604, 605, 606, 607) manufactured so that at their bottom solid substance from the drill mud is accumulated. There is a bypass connector between the settling chambers. Outlet ends of bypass connectors are placed closer to the bottom of the settling chambers than inlet ends. In the bottom part of at least one settling chamber there is a valve (703) intended for removal of drilling cuttings containing solid substance from the settling chamber, at that drilling cuttings are processed by means of filter (609). In the top part of the settling chamber there is bypass connector (609) connecting the chambers outlet connector (611) for removal of cleaned drill mud and its return back to drilling process. The cleaning unit is placed in one or several containers or respective mobile structures.

EFFECT: technology of drill mud cleaning is simplified.

18 cl, 10 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к способу очистки бурового раствора при бурении с отбором образцов горных пород, при котором используют буровую машину, содержащую полую бурильную трубу, коронку, расположенную на бурящем конце бурильной трубы, и защитную трубу, охватывающую ближайшую к земной поверхности часть бурильной трубы так, что между бурильной и защитной трубами имеется пустое пространство. Согласно указанному способу в бурильную трубу подают буровой раствор, обеспечивающий смазку в процессе бурения, причем указанный буровой раствор протекает между бурильной трубой и стенкой буровой скважины по направлению к отверстию буровой скважины, транспортируя образовавшееся в процессе бурения твердое вещество. Изобретение также относится к очистному устройству для очистки бурового раствора при бурении с отбором образцов.The invention relates to a method for cleaning drilling fluid during drilling with sampling of rocks, which uses a drilling machine containing a hollow drill pipe, a crown located on the drilling end of the drill pipe, and a protective pipe covering the part of the drill pipe closest to the earth's surface so that there is an empty space between the drill pipe and the protective pipe. According to the method, a drilling fluid is supplied to the drill pipe, which provides lubrication during the drilling process, said drilling fluid flowing between the drill pipe and the wall of the borehole toward the borehole of the borehole, transporting the solid formed during the drilling process. The invention also relates to a treatment device for cleaning drilling fluid during drilling with sampling.

Уровень техникиState of the art

Бурение с отбором образцов горных пород и грунта направлено на получение керна грунта или коренной породы по всей глубине бурения или ее части, причем керн обычно представляет собой материал коренной породы или, в некоторых случаях, также включает в себя почву, грунт. То есть продуктом бурения с отбором образцов горных пород является поднятый из буровой скважины керн, помещаемый, например, в ящики для образцов для исследования геологом. Образуемая в процессе бурения скважина является побочным продуктом, даже если в некоторых случаях ее можно использовать.Drilling with sampling of rocks and soil is aimed at obtaining a core of soil or bedrock along the entire depth of drilling or part thereof, the core usually being bedrock material or, in some cases, also includes soil, soil. That is, the product of drilling with sampling of rocks is a core raised from a borehole, placed, for example, in drawers for samples for examination by a geologist. A well formed during drilling is a by-product, even if in some cases it can be used.

Бурение для отбора образцов отличается от других видов бурения, таких как бурение на нефть, бурение шпуров для взрывных работ в строительной индустрии, бурение буровых колодцев или нагревательных колодцев, бурение взрывных и передовых скважин в рудном теле при горных разработках, бурение газовыводящих скважин на угольных разработках или бурение отверстий при выполнении спасательных работ. Во всех вышеперечисленных видах бурения целью является бурение скважины в грунте или в коренной породе, причем скважина в разных областях будет использоваться по-разному. При этом продуктом работ является сама скважина, созданная в грунте или коренной породе, а материал, полученный из буровой скважины, является побочным продуктом, или даже отходом, который никаким образом не используют. В таких буровых операциях весь материал почвы или породы из буровой скважины дробится и размалывается коронкой в достаточно мелкозернистый материал, который удаляют в виде шлама почвы или породы с помощью потока бурового раствора. И наоборот, при бурении для отбора образцов почва или порода срезается с грунта и коренной породы трубчатой коронкой только с достаточно небольшого кольцевой участка. При этом керн почвы или породы с каждой достигнутой бурением глубины остается внутри коронки и бурильной трубы, и его частями удобной длины поднимают из буровой скважины и сортируют для дальнейшего исследования.Drilling for sampling differs from other types of drilling, such as oil drilling, drilling holes for blasting in the construction industry, drilling boreholes or heating wells, drilling blasting and advanced wells in an ore body during mining, drilling gas extraction wells in coal mining or drilling holes during rescue operations. In all of the above types of drilling, the goal is to drill a well in the ground or in bedrock, and the well will be used differently in different areas. In this case, the product of work is the well itself, created in soil or bedrock, and the material obtained from the borehole is a by-product, or even waste, which is not used in any way. In such drilling operations, all soil or rock material from a borehole is crushed and ground with a crown into a sufficiently fine-grained material, which is removed as soil or rock slurry using a mud stream. Conversely, when drilling for sampling, soil or rock is cut from the soil and bedrock with a tubular crown only from a fairly small annular section. In this case, a core of soil or rock with each depth achieved by drilling remains inside the crown and drill pipe, and parts of a convenient length are lifted from the borehole and sorted for further research.

При бурении с отбором образцов цилиндрическую полую алмазную коронку, расположенную на конце бурильной трубы, вращают и прижимают к породе с необходимым усилием. Мощность, требуемая для вращения и прижимания коронки и бурильных труб, обеспечивается бурильной машиной, содержащей и вращательный узел, и силовую установку. Внутри бурильной трубы над коронкой имеется отдельная колонковая труба, к которой прилипает керн породы и с помощью которой керн породы может быть поднят из скважины посредством лебедки и устройства, называемого ловителем. Керн поднимают по вышеописанной технологии бурения с отбором образцов, использующей колонковую трубу, ловитель и лебедку. Глубокое бурение по породе невозможно выполнить без использования бурового раствора. В качестве бурового раствора обычно используют воду из находящихся неподалеку от буровой площадки естественных источников или из привезенных на площадку баков или соответствующих контейнеров. В некоторых случаях в качестве бурового раствора может использоваться не вода, а другие текучие среды.When drilling with sampling, a cylindrical hollow diamond core located at the end of the drill pipe is rotated and pressed against the rock with the necessary force. The power required for rotation and pressing of the crown and drill pipe is provided by the drilling machine, which contains both the rotary assembly and the power unit. Inside the drill pipe above the crown there is a separate core pipe to which the rock core adheres and with which the rock core can be lifted from the well by means of a winch and a device called a catcher. The core is raised according to the above-described drilling technology with sampling using a core pipe, a catcher and a winch. Deep rock drilling cannot be performed without the use of drilling mud. As drilling mud, water is usually used from natural sources located close to the drilling site or from tanks or appropriate containers brought to the site. In some cases, other fluids may not be used as the drilling fluid.

Без бурового раствора торец алмазной коронки перегревается и быстро снашивается. И наоборот, при надлежащем использовании алмазная коронка, смазываемая и охлаждаемая буровым раствором, служит очень долго. Буровой раствор также смазывает вращающуюся в породе длинную бурильную трубу и удаляет срезанные частицы породы, то есть пульпу породы из коронки и, в конце концов, из буровой скважины. Количество пульпы при бурении с отбором образцов достаточно невелико, так как объем срезаемого материала породы намного меньше, чем в других областях бурения по грунту. Большая часть материала породы в буровой скважине остается в керне породы, являющемся продуктом бурения. Тем не менее, в существующем уровне техники в случае необходимости в промывочную воду добавляют химикаты, которые еще больше способствуют процессу бурения и увеличивают срок службы коронки.Without drilling fluid, the end face of the diamond core overheats and quickly wears out. Conversely, with proper use, a diamond bit lubricated and cooled with drilling fluid lasts a very long time. The drilling fluid also lubricates the long drill pipe rotating in the rock and removes cut rock particles, i.e. rock pulp, from the core and, finally, from the borehole. The amount of pulp during drilling with sampling is quite small, since the volume of the cut material of the rock is much less than in other areas of drilling on the ground. Most of the rock material in the borehole remains in the core of the rock, which is a drilling product. However, in the state of the art, if necessary, chemicals are added to the wash water, which further contribute to the drilling process and extend the life of the crown.

В существующей технологии буровой раствор, обеспечивающий смазку в процессе бурения, обычно берут из озера, из канавы или из другого естественного источника воды, расположенного вблизи буровой площадки. При необходимости можно использовать воду, собирающуюся в ранее пробуренной скважине. Буровой раствор подают под соответствующим давлением внутрь бурильной трубы и вниз по трубе до коронки, вращающейся в породе. Проходя через коронку, буровой раствор смазывает и охлаждает ее, а также удаляет породу, срезанную при бурении, то есть буровой шлам. После этого буровой раствор вместе с содержащимся в нем буровым шламом течет обратно наверх снаружи стенки бурильной трубы. Раствор с содержащимся в нем шламом течет наверх между бурильной трубой и стенкой пробуренной в породе скважины, выталкиваемый давлением вновь подаваемого раствора. Одновременно раствор также смазывает вращающуюся бурильную трубу и способствует ее вращению в сформированной в породе скважине. Если порода слишком трещиноватая или пористая, некоторое количество бурового раствора поглощается трещинами и порами породы, что проиллюстрировано на фиг.4.In existing technology, drilling fluid that provides lubrication during drilling is usually taken from a lake, from a ditch, or from another natural source of water located near a drilling site. If necessary, water collected in a previously drilled well can be used. The drilling fluid is supplied under appropriate pressure into the drill pipe and down the pipe to the crown rotating in the rock. Passing through the crown, the drilling fluid lubricates and cools it, and also removes the rock cut during drilling, that is, drill cuttings. After this, the drilling fluid, together with the drill cuttings contained therein, flows back upward outside the wall of the drill pipe. The solution with the sludge contained in it flows upward between the drill pipe and the wall of the well drilled in the rock, pushed out by the pressure of the newly supplied solution. At the same time, the solution also lubricates the rotating drill pipe and facilitates its rotation in the well formed in the rock. If the rock is too fractured or porous, a certain amount of drilling fluid is absorbed by the cracks and pores of the rock, as illustrated in Fig.4.

Когда буровой раствор через пробуренную в породе скважину попадает в располагающийся между коренной породой и поверхностью земли почвенный слой, он проходит через защитную трубу, вставленную в почвенный слой и называемую кондуктором, вверх к земной поверхности. Благодаря защитной трубе предотвращается излишнее поглощение раствора почвой на участке между земной поверхностью и коренной породой. Защитная труба несколько выступает над поверхностью земли, а ее конец располагается под буровой машиной или внутри ее, что видно на фиг.3.When the drilling fluid enters the soil layer located between the bedrock and the surface of the earth through a well drilled in the rock, it passes through a protective pipe inserted into the soil layer and called a conductor, up to the surface of the earth. Thanks to the protective tube, excessive absorption of the solution by the soil in the area between the earth's surface and the bedrock is prevented. The protective pipe protrudes somewhat above the surface of the earth, and its end is located under the drilling machine or inside it, as can be seen in Fig.3.

По существующей технологии поднимающийся из защитной трубы буровой раствор с возможно содержащимися в нем химикатами, твердым веществом, представляющим собой породу, почву, частицы металла бурового инструмента, и другим мелким твердым веществом, вытекает из отверстия защитной трубы под буровой машиной и попадает в окружающую местность.According to existing technology, a drilling fluid rising from a protective pipe with possible chemicals contained in it, a solid substance that is a rock, soil, metal particles of a drilling tool, and other small solid substance, flows from the opening of the protective pipe under the drilling machine and enters the surrounding area.

Поднимающийся из-под земли буровой раствор даже в холодное время года явно теплый. Поднимаясь из защитной трубы под буровой машиной и вытекая прямо на землю, он создает грязную зону, приводящую к загрязнению машин, одежды и оборудования и затрудняющую хождение буровиков, а зимой замерзший буровой раствор создает опасность поскользнуться, что представляет собой производственный риск. Зимой бурение может производиться со льда озера или замерзшего болота, который служит опорой для буровой машины. Вытекающий на участок вокруг машины буровой раствор растапливает лед или замерзшее болото, на котором стоит машина, в результате чего машина может провалиться под лед, что также является значительным производственным риском.Drilling fluid rising from underground even in the cold season is clearly warm. Rising from the protective pipe under the drilling machine and flowing directly to the ground, it creates a dirty zone, which leads to contamination of machines, clothes and equipment and makes it difficult for drillers to walk, and in the winter, frozen drilling mud creates the risk of slipping, which poses a production risk. In winter, drilling can be done from the ice of a lake or a frozen swamp, which serves as a support for the drilling machine. Drilling fluid flowing into the area around the machine melts the ice or the frozen swamp on which the machine stands, as a result of which the machine may fall under the ice, which is also a significant production risk.

Так как исходный буровой раствор обычно берут из естественного источника воды, при отрицательных температурах воздуха его нужно сразу подогревать, на что тратится много энергии. Если буровой раствор не подогревать, то по меньшей мере при очень низких температурах и при большой протяженности водопроводных магистралей последние могут замерзнуть. При замерзании линии подачи бурового раствора буровые работы немедленно прекращают.Since the initial drilling fluid is usually taken from a natural source of water, it should be heated immediately at low air temperatures, which consumes a lot of energy. If the drilling fluid is not heated, then at least at very low temperatures and with a large length of the water mains, the latter can freeze. When the drilling fluid line freezes, drilling operations immediately stop.

В некоторых случаях в буровой раствор требуется вносить химикаты, способствующие процессу бурения. Содержащий химикаты отработанный буровой раствор попадает обратно в окружающую среду, где химикаты остаются вместе с довольно многочисленными веществами, которые требуется постоянно использовать. Хотя согласно сегодняшнему уровню знаний эти химикаты и не считаются вредными для окружающей среды, использующая их компания должна принимать эту проблему во внимание в рамках вопроса охраны окружающей среды.In some cases, chemicals that contribute to the drilling process are required to be added to the drilling fluid. The waste drilling fluid containing chemicals is released back into the environment, where the chemicals remain with quite a few substances that need to be constantly used. Although according to today's level of knowledge, these chemicals are not considered harmful to the environment, the company using them should take this issue into account as part of the issue of environmental protection.

В патентной публикации US 2008/121589 раскрыт очистной аппарат, предназначенный для очистки бурового раствора, который после очистки может снова использоваться в бурении. Данный аппарат содержит несколько последовательных осадительных камер, между которыми предусмотрены постепенно уменьшающиеся по высоте переливные пороги. Эти переливные пороги выполнены так, чтобы минимизировать турбулентность в камерах. Такая система, однако, затрудняет удаление мелких частиц из бурового раствора, а при бурении с отбором образцов твердое вещество в буровом растворе представлено большей частью мелкими частицами.US 2008/121589 discloses a purification apparatus for purifying a drilling fluid, which, after purification, can be reused in drilling. This apparatus contains several successive precipitation chambers, between which overflow thresholds are gradually decreasing in height. These overflow thresholds are designed to minimize chamber turbulence. Such a system, however, makes it difficult to remove small particles from the drilling fluid, and when drilling with sampling, the solid in the drilling fluid is represented mostly by small particles.

В патентной публикации EP 0047347 раскрыта система замкнутой циркуляции бурового раствора. Описанные в данной приведенной для справки публикации буровые работы, однако, относятся к бурению на уголь, выполняемому в угольных шахтах, где бурение осуществляют под землей и по существу в горизонтальном направлении. Целью работ является бурение в угольной залежи скважины длиной в несколько сот метров для того, чтобы управляемо удалить метан из зоны будущей горной разработки. Этим повышается безопасность добычи угля, которая в дальнейшем будет производиться вблизи скважины. Описанная в данном документе технология предусматривает использование сложного устройства для обработки бурового раствора, которое по существу позволяет отделить взрывоопасный метан от раствора и безопасно удалить его. Описанное устройство построено на очень сложной технологии, в которой используются установленные в закрытых и газонепроницаемых помещениях последовательные осадительные камеры с оптимальными порогами для газа и раствора, причем в разных камерах указанные пороги находятся на разных уровнях. Кроме того, предусмотрен шнековый транспортер, предназначенный для удаления породы, используется центробежная сепарация для удаления более мелкого материала, а также имеются различные насосы и системы для разделения раствора, газа и породы.Patent publication EP 0047347 discloses a closed mud system. The drilling operations described in this publication for reference, however, relate to coal drilling carried out in coal mines, where drilling is carried out underground and in a substantially horizontal direction. The aim of the work is to drill in a coal deposit a well several hundred meters long in order to manageably remove methane from the zone of future mining. This increases the safety of coal mining, which will subsequently be produced near the well. The technology described in this document involves the use of a sophisticated drilling fluid treatment device that essentially allows the separation of explosive methane from the fluid and safely remove it. The described device is built on a very sophisticated technology, which uses sequential precipitation chambers installed in closed and gas-tight rooms with optimal thresholds for gas and solution, and in different chambers these thresholds are at different levels. In addition, a screw conveyor is provided for removing rock, centrifugal separation is used to remove finer material, and there are various pumps and systems for separating the solution, gas and rock.

В патентной публикации WO 99/15758 описана система замкнутой циркуляции бурового раствора. Рассматривается исключительно морское бурение, например бурение на нефть на дне моря. Описанная технология включает в себя чрезвычайно сложную систему очистки, устанавливаемую на морское дно и удаляющую только крупнозернистую фракцию породы. Задача указанного известного технического решения заключается в снижении износа насосов и другого оборудования, а также в повышении надежности технологии на шельфе.Patent Publication WO 99/15758 describes a closed mud system. Only offshore drilling is considered, for example oil drilling at the bottom of the sea. The described technology includes an extremely sophisticated cleaning system installed on the seabed and removing only the coarse-grained fraction of the rock. The objective of this known technical solution is to reduce the wear of pumps and other equipment, as well as to increase the reliability of technology on the shelf.

Из патентной публикации US 5928519 известно использование системы замкнутой циркуляции бурового раствора для бурения с отрицательным дифференциальным давлением на нефть и газ. Бурение с отрицательным дифференциальным давлением от нормального бурения на нефть отличается тем, что буровой раствор в скважине и в системе труб находится не под избыточным давлением, но, наоборот, в системе буровых труб имеется отрицательное давление, создаваемое всасыванием со стороны выхода бурового раствора. В некоторых случаях это дает заметные преимущества, например снижение риска разрушения нефтяного месторождения и риска застревания бурильной трубы в скважине. Для обеспечения циркуляции бурового раствора требуются две разные закрытые напорные емкости, каждая из которых оснащена сложным технологическим оборудованием. Одна емкость находится под высоким давлением, а другая емкость - под низким давлением.US Pat. No. 5,928,519 discloses the use of a closed mud system for drilling with negative differential pressure on oil and gas. Drilling with a negative differential pressure from normal drilling for oil differs in that the drilling fluid in the well and in the pipe system is not under excess pressure, but, on the contrary, there is a negative pressure in the drilling pipe system created by suction from the outlet of the drilling fluid. In some cases, this provides significant benefits, such as reducing the risk of oil field collapse and the risk of drill pipe sticking in the well. To ensure the circulation of the drilling fluid, two different closed pressure vessels are required, each of which is equipped with sophisticated technological equipment. One tank is under high pressure and the other is under low pressure.

В патентной публикации US 5454957 раскрыто использование замкнутой системы циркуляции бурового раствора для бурения на нефть, в которой от бурового раствора отделяют дизельное топливо, шлам/буровой шлам и мелкие частицы. Представлена система для замкнутой циркуляции, использующая чрезвычайно сложную технологию, предусматривающую наличие мешалок, аэротенков, устройств для промывки грунта и породы, сушилок для шлама, вспомогательных резервуаров для шлама, центробежных сепараторов, ловушек для раствора, устройств обработки раствора, сепараторов и баков дизельного топлива, насосов и конвейеров. Описанные в данном документе способы рециркуляции бурового раствора требуют очень сложных устройств, перемещать которые с места на место не представляется возможным.US Pat. No. 5,454,957 discloses the use of a closed mud circulation system for oil drilling in which diesel fuel, cuttings / cuttings and fine particles are separated from the drilling fluid. A system for closed circulation using an extremely sophisticated technology is presented, which includes agitators, aeration tanks, devices for washing soil and rocks, sludge dryers, auxiliary sludge tanks, centrifugal separators, solution traps, solution processing devices, separators and diesel fuel tanks, pumps and conveyors. The methods for drilling mud recirculation described in this document require very complex devices that cannot be moved from place to place.

Обычно при бурении с отбором образцов количество используемого бурового раствора и количество образующегося в процессе бурения мелкого твердого вещества значительно меньше, чем при других способах бурения на породу.Typically, when drilling with sampling, the amount of drilling fluid used and the amount of fine solid formed during drilling are significantly less than with other rock drilling methods.

Поэтому традиционно причины для рециркуляции бурового раствора не были очевидными. Таким образом, использующиеся в других областях способы очистки бурового раствора для его рециркуляции также довольно сложно применить при бурении с отбором образцов.Therefore, traditionally, the reasons for the recirculation of the drilling fluid were not obvious. Thus, the methods of cleaning the drilling fluid used in other areas for its recirculation are also quite difficult to apply when drilling with sampling.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить решение, позволяющее значительно уменьшить недостатки известного уровня техники.The objective of the present invention is to provide a solution that can significantly reduce the disadvantages of the prior art.

Задачи изобретения решены благодаря способу и устройству, отличительные признаки которых изложены в независимых пунктах формулы изобретения. В зависимых пунктах формулы изобретения представлены некоторые предпочтительные варианты осуществления изобретения.The objectives of the invention are solved thanks to the method and device, the distinctive features of which are set forth in the independent claims. In the dependent claims are some preferred embodiments of the invention.

Основная идея изобретения состоит в том, чтобы извлечь буровой раствор, использующийся в буровой машине при бурении с отбором образцов, на выходе из буровой скважины и доставить его в отдельное очистное устройство. Очистное устройство имеет две или более осадительные камеры, в которых от бурового раствора отделяют твердое вещество. Очищенный буровой раствор возвращают в буровую машину и снова используют в бурении с отбором образцов.The main idea of the invention is to extract the drilling fluid used in the drilling machine during drilling with sampling at the outlet of the borehole and deliver it to a separate treatment device. A treatment device has two or more settling chambers in which a solid is separated from the drilling fluid. The purified drilling fluid is returned to the drilling machine and again used in drilling with sampling.

Предлагаемый способ очистки бурового раствора при бурении с отбором образцов горных пород предусматривает использование буровой машины, содержащей полую бурильную трубу, цилиндрическую коронку, расположенную на бурящем конце указанной бурильной трубы, и защитную трубу, охватывающую ближайшую к земной поверхности часть бурильной трубы так, что между бурильной трубой и защитной трубой имеется пустое пространство. При этом согласно данному способу буровой раствор подают в бурильную трубу для обеспечения смазки в процессе бурения, причем буровой раствор протекает между бурильной трубой и стенкой буровой скважины по направлению к отверстию буровой скважины, транспортируя порошкообразное твердое вещество, образовавшееся при бурении. Способ также содержит следующие шаги: буровой раствор, содержащий твердое вещество и выходящий из пространства между защитной трубой и бурильной трубой в буровой машине, извлекают посредством приспособления в буровой машине; извлеченный буровой раствор направляют в очистное устройство, имеющее по меньшей мере две последовательные осадительные камеры, в которых твердое вещество отделяют от бурового раствора, причем буровой раствор, очищенный в очистном устройстве, направляют в буровую машину и подают в бурильную трубу. По меньшей мере две осадительные камеры расположены последовательно, то есть подлежащий очистке раствор проходит последовательно из одной камеры в следующую камеру. Неочищенный буровой раствор подают в первую осадительную камеру, а очищенный буровой раствор удаляют из последней осадительной камеры. Между осадительными камерами предусмотрен перепускной соединитель, имеющий впускной конец и выпускной конец. Впускной конец забирает раствор из осадительной камеры, а выпускной конец выпускает раствор в следующую осадительную камеру. Выпускные концы перепускных соединителей находятся ближе к дну камер, чем впускные концы.The proposed method of cleaning drilling fluid during drilling with sampling of rocks involves the use of a drilling machine containing a hollow drill pipe, a cylindrical crown located on the drilling end of the specified drill pipe, and a protective pipe covering the part of the drill pipe closest to the earth's surface so that between the drill pipe the pipe and the protective pipe have empty space. Moreover, according to this method, the drilling fluid is fed into the drill pipe to provide lubrication during the drilling process, the drilling fluid flowing between the drill pipe and the wall of the borehole toward the borehole of the borehole, transporting the powdered solid formed during drilling. The method also includes the following steps: a drilling fluid containing a solid substance and exiting from the space between the protective pipe and the drill pipe in the drilling machine is removed by means of a device in the drilling machine; the extracted drilling fluid is sent to a cleaning device having at least two successive sedimentation chambers in which a solid is separated from the drilling fluid, the drilling fluid purified in the cleaning device is sent to the drilling machine and fed into the drill pipe. At least two precipitation chambers are arranged in series, that is, the solution to be purified passes sequentially from one chamber to the next chamber. The crude drilling fluid is fed into the first sedimentation chamber, and the purified drilling fluid is removed from the last sedimentation chamber. A bypass connector is provided between the precipitation chambers having an inlet end and an outlet end. The inlet end takes the solution out of the precipitation chamber, and the outlet end discharges the solution into the next precipitation chamber. The outlet ends of the bypass connectors are closer to the bottom of the chambers than the inlet ends.

В одном из вариантов реализации предлагаемого способа буровой шлам, содержащий твердое вещество, скапливающееся на дне камеры, удаляют из камеры. В буровом шламе содержится гораздо больше твердого вещества, чем в неочищенном буровом растворе. Во втором варианте реализации предлагаемого способа буровой шлам, содержащий твердое вещество, скапливающееся на дне камеры, фильтруют и возвращают в одну из осадительных камер.In one embodiment of the proposed method, drill cuttings containing a solid that accumulates at the bottom of the chamber are removed from the chamber. Drill cuttings contain much more solid matter than untreated drilling mud. In the second embodiment of the proposed method, drill cuttings containing a solid that accumulates at the bottom of the chamber are filtered and returned to one of the sedimentation chambers.

В третьем варианте реализации предлагаемого способа в очистном устройстве буровой раствор подают в первую осадительную камеру через сопло, имеющее горловину и изогнутую выступающую часть, причем изогнутая выступающая часть выполнена так, что поток раствора по существу следует по ней, а содержащиеся в растворе твердые вещества отделяются от потока.In a third embodiment of the proposed method, in the treatment device, the drilling fluid is supplied to the first precipitation chamber through a nozzle having a neck and a curved protruding part, the curved protruding part being made so that the flow of the solution essentially follows it and the solids contained in the solution are separated from flow.

В четвертом варианте реализации предлагаемого способа при очистке бурового раствора для ускорения процесса используют ионосодержащую полимерную смесь, сернокислое двухвалентное или трехвалентное железо или другой химикат, добавляемый в буровой раствор и способствующий отделению твердого вещества от раствора.In the fourth embodiment of the proposed method, when cleaning the drilling fluid, an ion-containing polymer mixture, ferrous sulfate or ferric sulfate or another chemical added to the drilling fluid is used to accelerate the process, which helps to separate the solid from the solution.

В пятом варианте реализации предлагаемого способа при необходимости к циркулирующему буровому раствору добавляют новый буровой раствор.In a fifth embodiment of the proposed method, if necessary, a new drilling fluid is added to the circulating drilling fluid.

В шестом варианте реализации предлагаемого способа вещества или химикаты, способствующие процессу бурения, добавляют в буровой раствор перед тем, как возвратить его в буровую скважину.In a sixth embodiment of the proposed method, substances or chemicals that contribute to the drilling process are added to the drilling fluid before being returned to the borehole.

В одном из вариантов реализации предлагаемого способа очистное устройство помещают в один или несколько контейнеров или в другую передвижную конструкцию. Стены указанной конструкции теплоизолированы, а внутри может быть установлен отопительный прибор.In one embodiment of the proposed method, the treatment device is placed in one or more containers or in another movable structure. The walls of this design are thermally insulated, and a heater can be installed inside.

Предлагаемое очистное устройство бурового раствора при бурении с отбором образцов имеет соединитель для подачи неочищенного бурового раствора в очистное устройство, по меньшей мере две осадительные камеры, выполненные так, что твердое вещество, содержащееся в буровом растворе, скапливается на дне камеры в виде бурового шлама, причем в нижней части по меньшей мере одной осадительной камеры предусмотрен клапан для удаления из осадительной камеры указанного бурового шлама, содержащего твердое вещество, причем между осадительными камерами имеется перепускной соединитель, предназначенный для перемещения бурового раствора между осадительными камерами, а в последней из последовательных осадительных камер предусмотрен выпускной соединитель для удаления очищенного бурового раствора из очистного устройства. Перепускные соединители имеют впускной конец и выпускной конец, причем выпускные концы перепускных соединителей находятся ближе к дну осадительных камер, чем впускные концы. Очистное устройство расположено в одном или нескольких контейнерах или в соответствующих передвижных конструкциях.The proposed drilling mud treatment device during sampling drilling has a connector for supplying the crude drilling fluid to the treatment device, at least two sedimentation chambers, configured so that the solid substance contained in the drilling fluid accumulates at the bottom of the chamber in the form of drill cuttings, a valve is provided in the lower part of at least one sedimentation chamber to remove said drilling mud containing solid matter from the precipitation chamber, and between the precipitation chamber connector and has a bypass for moving the drilling fluid between the deposition chamber and the last of consecutive collecting chambers outlet connector is provided for removing purified mud from the treatment device. The bypass connectors have an inlet end and an outlet end, the outlet ends of the bypass connectors being closer to the bottom of the precipitation chambers than the inlet ends. The cleaning device is located in one or more containers or in appropriate movable structures.

В одном из вариантов реализации предлагаемого очистного устройства оно выполнено с возможностью для содержащего твердое вещество бурового шлама, пропущенного через клапан, далее проходить через фильтр для отделения твердого вещества.In one embodiment of the proposed treatment device, it is arranged for a solid containing drill cuttings passed through a valve to further pass through a filter to separate the solid.

Во втором варианте реализации предлагаемого очистного устройства фильтр выполнен съемным для обеспечения возможности замены или очистки или выполнен с возможностью очистки на месте. В третьем варианте реализации предлагаемого очистного устройства в дне осадительной камеры имеется точка, находящаяся ниже остальных частей дна, причем в указанной точке скапливается буровой шлам. В указанной точке установлен клапан. В четвертом варианте реализации предлагаемое очистное устройство выполнено так, что в нем обеспечена возможность направлять буровой раствор, отделенный посредством фильтра от бурового шлама, обратно в осадительную камеру.In a second embodiment of the proposed cleaning device, the filter is removable to allow replacement or cleaning, or is configured to be cleaned in place. In the third embodiment of the proposed treatment device, at the bottom of the sedimentation chamber there is a point below the remaining parts of the bottom, and drill cuttings accumulate at the indicated point. A valve is installed at the indicated point. In the fourth embodiment, the proposed cleaning device is designed so that it is possible to direct the drilling fluid separated by a filter from the drill cuttings back into the settling chamber.

В пятом варианте реализации предлагаемого очистного устройства под осадительной камерой или под осадительными камерами расположена нижняя емкость, предназначенная для сбора бурового раствора, отделенного от бурового шлама посредством фильтра или фильтров, причем указанная нижняя емкость содержит средство для передачи бурового раствора в осадительную камеру.In a fifth embodiment of the proposed treatment device, a lower reservoir is arranged under the precipitation chamber or under the precipitation chambers for collecting drilling fluid separated from the drill cuttings by means of a filter or filters, said lower reservoir containing means for transferring the drilling fluid to the precipitation chamber.

В шестом варианте реализации предлагаемое очистное устройство обеспечивает подачу неочищенного бурового раствора в первую осадительную камеру через сопло, имеющее горловину и изогнутую выступающую часть, выполненную так, что поток раствора по существу следует по ней, а содержащиеся в растворе твердые вещества покидают поток.In the sixth embodiment, the proposed treatment device delivers the crude drilling fluid to the first sedimentation chamber through a nozzle having a neck and a curved protruding portion, such that the flow of the solution essentially follows it, and the solids contained in the solution leave the stream.

В седьмом варианте реализации предлагаемого очистного устройства выпускные концы перепускных соединителей между осадительными камерами находятся ближе к дну камеры, чем впускные концы, а выпускные концы перепускных соединителей имеют форму, обеспечивающую возможность движения бурового раствора по существу по направлению к дну осадительной камеры.In a seventh embodiment of the proposed purification device, the outlet ends of the bypass connectors between the precipitation chambers are closer to the bottom of the chamber than the inlet ends, and the outlet ends of the bypass connectors are shaped so that the drilling fluid can move substantially towards the bottom of the sedimentation chamber.

В восьмом варианте реализации предлагаемое очистное устройство выполнено с возможностью добавления к буровому раствору ионосодержащей полимерной смеси, сернокислого двухвалентного или трехвалентного железа или другого химиката, способствующего отделению твердого вещества от раствора. В девятом варианте реализации предлагаемое очистное устройство имеет приспособление для подачи веществ, способствующих процессу бурения, в буровой раствор перед возвращением бурового раствора в процесс бурения.In the eighth embodiment, the proposed purification device is configured to add an ion-containing polymer mixture, ferrous sulfate or ferric sulfate, or other chemical to the drilling fluid, which facilitates the separation of the solid from the solution. In the ninth embodiment, the proposed treatment device has a device for supplying substances that contribute to the drilling process, into the drilling fluid before returning the drilling fluid to the drilling process.

Преимущество изобретения состоит в том, что оно позволяет повысить безопасность труда при бурении с отбором образцов. Снижается риск поскользнуться, так как вода либо вообще не течет под буровую машину, либо попадает туда в очень небольшом количестве. Буровой раствор создает опасность поскользнуться не только зимой, замерзая, но и летом, особенно если в нем используются скользкие химикаты, способствующие бурению.The advantage of the invention lies in the fact that it allows to increase labor safety during drilling with sampling. The risk of slipping is reduced, since water either does not flow at all under the drilling machine, or it gets there in very small quantities. Drilling fluid creates the danger of slipping not only in winter, freezing, but also in summer, especially if it uses slippery chemicals that promote drilling.

Изобретение также позволяет буровой машине перемещаться в окружающей среде. Без рециркуляции бурового раствора много воды вытекает в окружающую буровую машину местность, при этом дороги вокруг машины очень скоро становятся грязными. Усложнение перемещения снижает производственную безопасность, особенно когда бригаде при хождении вокруг машины приходится переносить нужное для бурения оборудование, например бурильные трубы и образцы породы. Указанные проблемы уменьшаются при рециркуляции бурового раствора, так как площадь вокруг машины остается сухой. Также предупреждается загрязнение одежды буровиков и внутренних частей машины.The invention also allows the drilling machine to move in the environment. Without recirculation of the drilling fluid, a lot of water flows into the area surrounding the drilling machine, and the roads around the machine will soon become dirty. Complicating the movement reduces production safety, especially when the brigade has to transfer the equipment necessary for drilling, for example, drill pipes and rock samples, when walking around the machine. These problems are reduced by recirculation of the drilling fluid, as the area around the machine remains dry. Also contaminated clothing drillers and the inside of the machine.

Еще одним преимуществом изобретения является экономия энергии. В традиционных технических решениях предусматривается постоянный подогрев бурового раствора в холодное время года для предупреждения замерзания трубопроводов. При заборе исходной воды из канавы или озера по традиционной технологии приходится тратить много энергии на ее подогрев. А очень теплый буровой раствор, возвращающийся из-под земли после использования, традиционно выливают на землю, теряя при этом содержащуюся в нем тепловую энергию. В холодное время года тепло поднимаемого из-под земли бурового раствора можно использовать при его рециркуляции, экономя при этом много энергии.Another advantage of the invention is energy saving. Traditional technical solutions provide for constant heating of the drilling fluid in the cold season to prevent freezing of pipelines. When collecting source water from a ditch or lake using traditional technology, you have to spend a lot of energy on heating it. A very warm drilling fluid, returning from the ground after use, is traditionally poured onto the ground, losing the thermal energy contained in it. In the cold season, the heat of the drilling fluid raised from underground can be used for its recirculation, while saving a lot of energy.

Изобретение также позволяет сократить непроизводственные потери времени при бурении с отбором образцов за счет снижения опасности замерзания трубопроводов для бурового раствора. Согласно традиционной технологии при замерзании трубопроводов для бурового раствора или при прекращении его подачи по каким-либо иным причинам буровые работы требуется немедленно остановить и не возобновлять до восстановления подачи воды в процесс. При использовании изобретения, если даже замерзнет линия подачи новой воды, за счет большого объема циркулирующего раствора у бригады будет достаточно времени на ремонт магистралей без прерывания процесса бурения. В традиционной технологии, если бурение по какой-либо причине прерывается, исходный буровой раствор должен продолжать циркулировать впустую для недопущения замерзания, а буровой раствор придется слить, как ненужный. В некоторых случаях при опасности замерзания придется опустошать даже все вспомогательные резервуары для раствора. Согласно изобретению можно использовать тепло бурового раствора, который зимой поднимается из-под земли очень теплым, причем остановки бурения по другим причинам могут быть достаточно продолжительными без опасности замерзания бурового раствора.The invention also allows to reduce non-production time losses during drilling with sampling by reducing the risk of freezing of pipelines for drilling mud. According to traditional technology, when freezing the pipelines for the drilling fluid or when it ceases to be supplied for any other reason, drilling operations must be stopped immediately and not resumed until the water supply to the process is restored. When using the invention, even if the supply line of new water freezes, due to the large volume of circulating solution, the team will have enough time to repair the mains without interrupting the drilling process. In conventional technology, if drilling is interrupted for any reason, the original drilling fluid must continue to circulate in order to prevent freezing, and the drilling fluid will have to be drained as unnecessary. In some cases, if there is a risk of freezing, even all auxiliary solution tanks will have to be emptied. According to the invention, it is possible to use the heat of the drilling fluid, which rises from the ground very warm in winter, and drilling stops for other reasons can be quite long without the risk of freezing of the drilling fluid.

Преимущество изобретения заключается также в экономии воды или другой используемой в качестве бурового раствора текучей среды. В некоторых районах найти промывочную воду бывает затруднительно, или же воду на буровую площадку приходится даже завозить издалека. Согласно изобретению в процессе бурения всегда циркулирует один и тот же буровой раствор, и доливать его требуется только, например, для компенсации испарения и поглощения раствора трещинами породы и грунтом с края защитной трубы.An advantage of the invention is also the saving of water or other fluid used as a drilling fluid. In some areas, it is difficult to find flushing water, or you may even have to bring water to the rig site from afar. According to the invention, the same drilling fluid always circulates during drilling, and it is only necessary to add it, for example, to compensate for evaporation and absorption of the fluid by rock cracks and soil from the edge of the protective pipe.

Еще одним преимуществом изобретения является отсутствие неконтролируемого вытекания в окружающую среду отработанных химикатов. В определенных ситуациях к буровому раствору требуется добавлять химикаты, способствующие бурению. По традиционной технологии эти химикаты постоянно вытекают в окружающую среду. Даже если эти химикаты по имеющимся на сегодня знаниям не вредны для окружающей среды, целесообразно не допускать в окружающую среду чуждые для нее вещества. При использовании изобретения по сравнению с традиционной технологией также значительно сокращается использование химикатов. При повторном использовании бурового раствора, нет необходимости добавлять то же количество химикатов, что и обычно. В исходный раствор нужно добавлять большое количество способствующих бурению химикатов, а в циркулирующем по изобретению растворе химикаты уже присутствуют.Another advantage of the invention is the absence of uncontrolled leakage of waste chemicals into the environment. In certain situations, drilling fluids are required to be added to the drilling fluid. By traditional technology, these chemicals constantly flow into the environment. Even if these chemicals, according to current knowledge, are not harmful to the environment, it is advisable not to allow substances foreign to it into the environment. When using the invention, compared with traditional technology, the use of chemicals is also significantly reduced. When reusing drilling fluid, it is not necessary to add the same amount of chemicals as usual. A large number of drilling-promoting chemicals must be added to the stock solution, and chemicals are already present in the solution circulating according to the invention.

Еще одно преимущество изобретения состоит в возможности извлечения с его помощью большой части шлама породы. На сегодня эта масса не находит практического применения, но если ее начать собирать согласно изобретению, со временем ее можно использовать, например, в качестве характерного для площадки образца шлама породы. Кроме того, для некоторых разведочных скважин условием получения разрешения на бурение является требование уборки местности после окончания работ, и изобретение в значительной мере облегчает выполнение этого.Another advantage of the invention is the ability to extract with it a large part of the sludge of the rock. Today, this mass does not find practical application, but if it starts to be collected according to the invention, over time it can be used, for example, as a site-specific sample of rock sludge. In addition, for some exploratory wells, the prerequisite for obtaining a drilling permit is the requirement to clean the area after completion of work, and the invention greatly facilitates this.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Далее представлено подробное описание настоящего изобретения. В тексте описания имеются ссылки на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее.The following is a detailed description of the present invention. In the text of the description there are links to the accompanying drawings, which depict the following.

На фиг.1 показан пример буровой машины.Figure 1 shows an example of a drilling machine.

На фиг.2 в поперечном разрезе показано предлагаемое приспособление для сбора бурового раствора.Figure 2 in cross section shows the proposed device for collecting drilling fluid.

На фиг.3 показаны примеры реализации бурильной трубы и защитной трубы.Figure 3 shows examples of the implementation of the drill pipe and the protective pipe.

На фиг.4 показан пример реализации бурильной трубы.Figure 4 shows an example implementation of a drill pipe.

На фиг.5 показан пример реализации предлагаемой системы.Figure 5 shows an example implementation of the proposed system.

На фиг.6 показан пример внутренней конструкции предлагаемого очистного устройства.Figure 6 shows an example of the internal structure of the proposed treatment device.

На фиг.7 в поперечном разрезе показано предлагаемое очистное устройство.Figure 7 in cross section shows the proposed cleaning device.

На фиг.8A показан пример сопла, используемого в одном из вариантов осуществления изобретения.On figa shows an example of a nozzle used in one embodiment of the invention.

На фиг.8B продемонстрировано движение раствора и движение твердого вещества, порождаемые соплом с фиг.8A.FIG. 8B illustrates the movement of the solution and the movement of the solid generated by the nozzle of FIG. 8A.

На фиг.9 показан пример предлагаемого приспособления для сбора бурового раствора.Figure 9 shows an example of the proposed device for collecting drilling fluid.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

На фиг.1 показан пример буровой машины 100 для бурения с отбором образцов. Буровая машина имеет бурильную трубу 101 и бурильный агрегат 102, посредством которого производится необходимое для бурения движение. Буровая машина имеет раму, служащую опорой для конструкции буровой машины. Рама имеет системы для регулировки угла наклона бурильной трубы одновременно с углом выполняемой буровой скважины. В случае, показанном на фиг.1, буровая машина находится на земной поверхности 103, но может быть помещена, например, на фундамент или в рудник. При бурении с отбором образцов обычно преследуется цель получения образцов коренной породы. Порода 105 обычно покрыта почвенным слоем 104. Буровая машина имеет приспособление для подачи бурового раствора в бурильную трубу. На иллюстрации отмечены точки В, С и D, которые в более детальном виде представлены на фиг.4, фиг.3 и фиг.2.1 shows an example of a drilling machine 100 for sampling drilling. The drilling machine has a drill pipe 101 and a drill assembly 102, through which the movement necessary for drilling is performed. The drilling machine has a frame serving as a support for the construction of the drilling machine. The frame has a system for adjusting the angle of inclination of the drill pipe simultaneously with the angle of the borehole. In the case shown in figure 1, the drilling machine is located on the earth's surface 103, but can be placed, for example, on the foundation or in the mine. When drilling with sampling, the aim is usually to obtain bedrock samples. The rock 105 is usually coated with a soil layer 104. The drilling machine has a device for supplying drilling fluid to the drill pipe. In the illustration, points B, C and D are marked, which are presented in more detail in FIG. 4, FIG. 3 and FIG. 2.

На фиг.2 в поперечном разрезе показано предлагаемое приспособление для сбора бурового раствора. Оно содержит бурильную трубу 101, защитную трубу 201, сборный воротник 202 и сборный резервуар 203. Бурильная труба выполнена полой, при этом бурильный агрегат вращает указанную бурильную трубу. Защитная труба охватывает бурильную трубу, проходя по существу через почвенный слой, причем ее конец, идущий к буровой машине, находится выше земной поверхности. Буровой раствор, возвращающийся с процесса бурения и поднимающийся по зазору между защитной трубой и бурильной трубой, собирается сборным воротником, расположенным вокруг конца защитной трубы, и направляется в сборный резервуар. Сборный резервуар прикреплен либо к машине, либо через шарнир к защитной трубе. Форма и расположение сборного резервуара позволяют изменять положение бурения по меньшей мере в пределах обычных углов бурения, составляющих 30-90° к горизонтальной плоскости, обеспечивая при этом возможность буровому раствору, выходящему из защитной трубы, попадать в сборный резервуар независимо от положения бурового инструмента. Оставленный для движения зазор между защитной трубой и сборным резервуаром при необходимости может быть закрыт изготовленным из брезента или гибкой резины уплотнителем, который обеспечивает необходимое пространство для движения бурового инструмента, а также по меньшей мере почти полностью направляет в сборный резервуар выходящий из защитной трубы буровой раствор. Из сборного резервуара буровой раствор вместе с содержащимся в нем твердым веществом, таким как шлам почвы и породы и с возможными бурильными добавками, направляют в очистное устройство, перемещаемое по местности.Figure 2 in cross section shows the proposed device for collecting drilling fluid. It comprises a drill pipe 101, a protective tube 201, a collar 202, and a collector reservoir 203. The drill pipe is hollow, while the drill assembly rotates said drill pipe. The protective pipe covers the drill pipe, passing essentially through the soil layer, with its end going to the drilling machine, located above the earth's surface. The drilling fluid returning from the drilling process and rising in the gap between the protective pipe and the drill pipe is collected by a collar located around the end of the protective pipe and sent to the collection tank. The collection tank is attached either to the machine or through a hinge to the protective tube. The shape and location of the collection tank allows you to change the drilling position at least within the normal drilling angles of 30-90 ° to the horizontal plane, while allowing the drilling fluid leaving the protective pipe to enter the collection tank regardless of the position of the drilling tool. The gap left between the protective pipe and the collection tank, if necessary, can be closed with a sealant made of tarpaulin or flexible rubber, which provides the necessary space for the movement of the drilling tool and at least almost completely directs the drilling fluid emerging from the protective pipe into the collection tank. From the collection tank, the drilling fluid, together with the solid substance contained therein, such as soil and rock slurry and with possible drilling additives, is sent to a treatment device that is moved around the area.

На фиг.9 показан второй пример осуществления предлагаемого приспособления для сбора бурового раствора в буровой машине. Данное устройство содержит защитную трубу 903, сборный воротник 904 и сборный резервуар 905. В сборном воротнике выполнено отверстие 901 для бурильной трубы. Поступающая по защитной трубе вода собирается сборным воротником и направляется в сборный резервуар. Сборный резервуар имеет трубу 902, по которой неочищенный буровой раствор удаляется из сборного резервуара и направляется неким средством в очистное устройство.Figure 9 shows a second embodiment of the proposed device for collecting drilling fluid in a drilling machine. This device includes a protective pipe 903, a collar 904 and a collecting tank 905. An opening 901 for a drill pipe is made in the collar. The water coming through the protective pipe is collected by a collar and sent to a collecting tank. The collection tank has a pipe 902, through which the crude drilling fluid is removed from the collection tank and sent by some means to the treatment device.

На фиг.3 показано расположение защитной трубы 201 при бурении с отбором образцов. Бурильной трубой 101 разведочную скважину бурят в породе 105 с земной поверхности 103 сквозь почвенный слой 104. В иллюстрируемом случае защитная труба проходит через почвенный слой и несколько углубляется в породу. Поднимающийся между стенкой буровой скважины и бурильной трубой буровой раствор большей частью идет между защитной и бурильной трубами и продолжает подниматься.Figure 3 shows the location of the protective pipe 201 during drilling with sampling. A drill pipe 101 exploration well is drilled in the rock 105 from the earth's surface 103 through the soil layer 104. In the illustrated case, the protective pipe passes through the soil layer and somewhat deepens into the rock. The drilling fluid rising between the wall of the borehole and the drill pipe for the most part goes between the protective and drill pipes and continues to rise.

На фиг.4 показан конец бурильной трубы 101, производящий бурение в породе 105. На данном конце предусмотрена цилиндрическая коронка 401, при вращении выбуривающая из породы керн 402. Внутри бурильной трубы имеется колонковая труба 403, внутри которой проходит керн. Вместе с колонковой трубой керн можно поднять на земную поверхность и сохранить. Буровой раствор попадает к коронке между колонковой трубой и внутренней стенкой бурильной трубы. В отличие от других видов бурения, при бурении с отбором образцов в буровом растворе скапливается только немного шлама породы, так как используемая при этом коронка срезает только небольшую часть площади буровой скважины. Материал породы большей частью остается в керне породы, образующемся как продукт операции бурения, причем керн в существующем уровне техники традиционно поднимают из буровой скважины вместе с колонковой трубой.Figure 4 shows the end of the drill pipe 101, producing drilling in the rock 105. At this end, a cylindrical crown 401 is provided that rotates a core 402 when drilling from the rock. Inside the drill pipe there is a core pipe 403, inside which the core passes. Together with the core pipe, the core can be raised to the earth's surface and saved. Drilling fluid enters the crown between the core pipe and the inner wall of the drill pipe. Unlike other types of drilling, when drilling with sampling in the drilling fluid, only a little bit of sludge accumulates, since the crown used in this case cuts off only a small part of the borehole area. The rock material for the most part remains in the core of the rock, which is formed as a product of the drilling operation, and the core in the current level of technology is traditionally lifted from a borehole along with a core pipe.

На фиг.5 показана предлагаемая система для очистки и повторного использования бурового раствора в бурении с отбором образцов, содержащая буровую машину 100 и очистное устройство 501 для очистки бурового раствора.Figure 5 shows the proposed system for cleaning and reuse of drilling fluid in drilling with sampling, containing the drilling machine 100 and a cleaning device 501 for cleaning the drilling fluid.

Буровую машину используют для бурения скважины для взятия образцов коренной породы. Буровая машина содержит бурильную трубу 101 и сборный резервуар 203, который собирает буровой раствор, поступающий из буровой скважины в процессе бурения. Из сборного резервуара по трубе 502 для неочищенной промывочной воды буровой раствор подают в очистное устройство. При необходимости, насосом 503 в трубе создают давление. Так как буровой раствор не содержит очень большого количества твердого вещества, он очень текучий, и не во всех случаях для передачи бурового раствора из сборного резервуара в очистное устройство требуется насос. Если на местности буровая машина расположена выше очистного устройства, то буровой раствор может протечь по достаточно длинной трубе самотеком. При необходимости подходящий насос все же используют для гарантированной подачи раствора.A drilling machine is used to drill a well to take bedrock samples. The drilling machine includes a drill pipe 101 and a collection tank 203 that collects drilling fluid coming from the borehole during drilling. From the collection tank through the pipe 502 for untreated flushing water, the drilling fluid is supplied to the treatment device. If necessary, the pump 503 in the pipe create pressure. Since the drilling fluid does not contain a very large amount of solid, it is very fluid, and not in all cases a pump is required to transfer the drilling fluid from the collection tank to the treatment unit. If on the ground the drilling machine is located above the treatment device, then the drilling fluid can leak through a rather long pipe by gravity. If necessary, a suitable pump is nevertheless used for guaranteed flow of the solution.

Очистное устройство 501 может быть выполнено в виде некоторой пригодной для этого конструкции, например в виде контейнера, прицепа или транспортного средства, внутри которого установлен очистной аппарат. С другой стороны, такой контейнер, прицеп или транспортное средство или другую конструкцию размещают на местности вблизи буровой машины 100, причем при перебазировании буровой площадки подобное очистное устройство можно перемещать вместе с буровой машиной, либо посредством другого транспортного средства, либо самоходом. Указанное очистное устройство оснащено средствами, позволяющими требуемым образом регулировать его положение, даже если указанное устройство находится на неровной земной поверхности. Очистное устройство содержит либо только очистной аппарат, необходимый для очистки раствора, либо содержит также аппарат для добавления к буровому раствору химикатов, необходимых для процесса бурения. Так как аппарат для добавления химикатов используется не на каждой буровой площадке, целесообразно размещать его в отдельном передвижном контейнере, прицепе или транспортном средстве. Аппарат для добавления химикатов и очистной аппарат для очистки бурового раствора выполняют так, что в случае необходимости их можно использовать вместе или каждый из них индивидуально, при этом неважно, устанавливают ли аппарат для добавления химикатов в том же помещении, что и очистной аппарат для очистки бурового раствора, или их устанавливают в разных помещениях. Из очистного устройства очищенный буровой раствор подают к буровой машине по трубе 504 для очищенного бурового раствора. На буровой машине очищенный буровой раствор подают обратно в буровую скважину.The cleaning device 501 can be made in the form of some suitable construction for this, for example, in the form of a container, trailer or vehicle, inside which the cleaning device is installed. On the other hand, such a container, trailer or vehicle or other structure is placed on the ground near the drilling machine 100, and when relocating the drilling site, such a cleaning device can be moved together with the drilling machine, either by means of another vehicle or by self-propelled. The specified cleaning device is equipped with means that allow you to adjust its position in the required manner, even if the specified device is located on an uneven ground surface. The cleaning device contains either only a cleaning device necessary for cleaning the solution, or it also contains a device for adding to the drilling fluid the chemicals necessary for the drilling process. Since the apparatus for adding chemicals is not used at every drilling site, it is advisable to place it in a separate mobile container, trailer or vehicle. The apparatus for adding chemicals and the purification apparatus for cleaning the drilling fluid are made so that, if necessary, they can be used together or each of them individually, it does not matter if the apparatus for adding chemicals is installed in the same room as the purification apparatus for cleaning the drilling fluid solution, or they are installed in different rooms. From the treatment device, the purified drilling fluid is supplied to the drilling machine through a pipe 504 for the purified drilling fluid. On the drilling machine, the purified drilling fluid is fed back to the borehole.

Несмотря на то что циркулирующий в процессе бурения буровой раствор остается теплым при бурении даже зимой за счет тепла земли в буровой скважине и за счет трения, обусловленного вращением буровой коронки и труб, в холодное время года существует опасность замерзания бурового раствора, чаще всего в ситуациях остановки буровых работ на длительное время. Поэтому используемую в холодное время года систему очистки бурового раствора помещают в конструкцию с теплоизолированными стенами. Внутри такой конструкции также предусматривают надлежащее отопление, чтобы находящиеся внутри нее текучие среды и устройства не замерзали при отрицательных температурах воздуха при остановке буровых работ.Despite the fact that the drilling fluid circulating during the drilling process remains warm during drilling even in winter due to the heat of the earth in the borehole and due to friction caused by the rotation of the drill bit and pipes, there is a risk of freezing of the drilling fluid during the cold season, most often in shutdown situations drilling operations for a long time. Therefore, the drilling mud cleaning system used in the cold season is placed in a structure with thermally insulated walls. Appropriate heating is also provided inside such a design so that the fluids and devices inside it do not freeze at negative air temperatures when drilling is stopped.

На фиг.6 показана внутренняя конструкция предлагаемого очистного устройства бурового раствора. В данном примере очистной аппарат имеет четыре осадительные камеры, а именно первую осадительную камеру 604, вторую осадительную камеру 605, третью осадительную камеру 606 и четвертую осадительную камеру 608, а также расположенную под ними нижнюю емкость 608. Предусмотрено по меньшей мере две камеры. Подлежащий очистке буровой раствор направляют в первую осадительную камеру через сопло 601. Между осадительными камерами имеются перепускные соединители 610. Для удаления очищенного бурового раствора из очистного устройства имеется выпускной соединитель 611. В днище каждой осадительной камеры имеется клапан, который можно использовать для выгрузки из осадительных камер скапливающегося на их дне бурового шлама. К клапану прикреплен фильтр 609 для бурового шлама. Сливная трубка 602 присоединена к нижней емкости 608 и снабжена насосом 603.Figure 6 shows the internal structure of the proposed mud treatment device. In this example, the purification apparatus has four precipitation chambers, namely a first precipitation chamber 604, a second precipitation chamber 605, a third precipitation chamber 606 and a fourth precipitation chamber 608, as well as a lower container 608 below them. At least two chambers are provided. The drilling fluid to be cleaned is sent to the first sedimentation chamber through nozzle 601. There are bypass connectors 610 between the precipitation chambers. There is an outlet connector 611 to remove the purified drilling fluid from the treatment device. There is a valve at the bottom of each sedimentation chamber that can be used to discharge from the sedimentation chambers drill cuttings accumulating at their bottom. A filter 609 for drill cuttings is attached to the valve. A drain pipe 602 is attached to the lower tank 608 and is equipped with a pump 603.

Осадительные камеры очистного аппарата имеют такую геометрическую форму, при которой содержащееся в растворе твердое вещество отделяется от раствора и спускается на дно осадительной камеры, образуя буровой шлам. Неочищенный буровой раствор подают в первую осадительную камеру 604 через сопло 601. Данное сопло, может, например, представлять собой сопло Коанда, посредством которого жидкая фаза и твердая фаза бурового раствора движутся в разных направлениях. Твердая фаза направляется таким образом, что оказывается на дне первой осадительной камеры. Из первой осадительной камеры буровой раствор движется через перепускной соединитель 610 во вторую осадительную камеру 605. Перепускной соединитель размещен так, что буровой раствор удаляется из верхней части осадительной камеры. При необходимости можно использовать несколько последовательных осадительных камер, в которых последовательно выполняется одинаковый технологический процесс. Когда используются несколько установленных друг за другом осадительных камер, буровой шлам и твердое вещество большей частью скапливаются в первой осадительной камере, после которой буровой раствор может еще оставаться мутным. Количество твердого вещества в буровом растворе уменьшается, причем буровой раствор осветляется по мере прохождения от одной осадительной камеры к другой. В очистное устройство осадительные камеры устанавливают в количестве, обеспечивающем достаточную чистоту бурового раствора в последней камере, чтобы он мог быть снова использован в бурении. В проиллюстрированном примере осадительные камеры установлены последовательно, но их расположение может быть и каким-либо иным. Они могут стоять рядом друг с другом, друг за другом или в несколько рядов.The sedimentation chambers of the treatment apparatus have such a geometric shape that the solid substance contained in the solution is separated from the solution and descends to the bottom of the precipitation chamber, forming drill cuttings. The crude drilling fluid is supplied to the first sedimentation chamber 604 through a nozzle 601. This nozzle may, for example, be a Coanda nozzle by which the liquid phase and the solid phase of the drilling fluid move in different directions. The solid phase is guided in such a way that it is at the bottom of the first precipitation chamber. From the first sedimentation chamber, the drilling fluid moves through the bypass connector 610 to the second sedimentation chamber 605. The bypass connector is positioned so that the drilling fluid is removed from the top of the sedimentation chamber. If necessary, you can use several sequential precipitation chambers in which the same process is carried out sequentially. When several settling chambers are installed one after another, drill cuttings and solids are mostly accumulated in the first settling chamber, after which the drilling fluid may still remain cloudy. The amount of solids in the drilling fluid is reduced, and the drilling fluid is clarified as it passes from one precipitation chamber to another. The sedimentation chambers are installed in the treatment device in an amount that ensures sufficient purity of the drilling fluid in the last chamber so that it can be used again in drilling. In the illustrated example, the precipitation chambers are installed in series, but their location may be any other. They can stand next to each other, one after another or in several rows.

При необходимости в некоторых осадительных камерах к буровому раствору может быть добавлено небольшое количество полимерного раствора с соответствующим ионным электрическим зарядом, сернокислое двухвалентное или трехвалентное железо, которые обычно используются, например, при очистке сточных вод и сушке шлама и которые при смешивании с водой вызывают так называемые коагуляцию и/или флоккуляцию, то есть электрохимическую реакцию, в которой находящиеся в воде твердые вещества объединяются в более крупные частицы, что способствует отделению от воды твердых веществ и их перемещению на дно осадительной камеры в виде бурового шлама.If necessary, in some precipitation chambers, a small amount of a polymer solution with the appropriate ionic electric charge, ferrous sulfate or ferric iron, which are commonly used, for example, in wastewater treatment and drying of sludge and which when mixed with water, cause so-called coagulation and / or flocculation, that is, an electrochemical reaction in which solids in water are combined into larger particles, which contributes to the release of leniyu solids from water and moving to the bottom of the precipitation chamber in the form of cuttings.

Под осадительными камерами расположен съемный механический фильтр 609, в котором используется, например, фильтровальная ткань и посредством которого большая часть твердого вещества, содержащегося в скопившемся на дне камеры буровом шламе, удаляется из указанного бурового шлама. Большая часть бурового шлама проходит через фильтр. Оставшееся внутри фильтра твердое вещество можно удалить, отсоединив фильтр. Фильтр может быть одноразовым или таковым, что его можно освобождать от твердого вещества, промывать и использовать снова. Влажную массу твердого вещества, полученную на фильтре, при необходимости можно сохранить в самом фильтре или в отдельном сосуде, например в пластиковой бутылке, если твердое вещество в будущем может понадобиться для анализа в качестве характерного для буровой площадки образца вещества.A removable mechanical filter 609 is located under the settling chambers, which uses, for example, filter cloth, and by means of which most of the solids contained in the drill cuttings accumulated at the bottom of the chamber are removed from the drill cuttings. Most drill cuttings pass through the filter. The solid remaining in the filter can be removed by disconnecting the filter. The filter may be disposable or such that it can be freed of solids, washed and reused. The wet mass of solids obtained on the filter, if necessary, can be stored in the filter itself or in a separate vessel, for example in a plastic bottle, if a solid in the future may be needed for analysis as a sample of a substance typical of the drilling site.

Буровой раствор, отделенный от шлама бурового раствора посредством фильтра 609, выливается в нижнюю емкость 608, откуда он периодически снова подается в какую-либо осадительную камеру через сливную трубку 602 нижней емкости. В проиллюстрированном примере трубка оборудована насосом 603 и ведет в первую осадительную камеру 604. Если фильтр выполнен так, что его можно очистить и использовать повторно, то фильтровальную ткань после опорожнения фильтра можно промыть, например, водой из нижней емкости или из осадительной камеры.The drilling fluid, separated from the mud by the filter 609, is poured into the lower tank 608, from where it is periodically again supplied to any settling chamber through the drain pipe 602 of the lower tank. In the illustrated example, the tube is equipped with a pump 603 and leads to the first precipitation chamber 604. If the filter is designed so that it can be cleaned and reused, then the filter cloth can be washed after emptying the filter, for example, with water from a lower container or from a precipitation chamber.

После того как буровой раствор был достаточно очищен в осадительных камерах, при необходимости в аппаратах добавления химикатов, которые установлены по меньшей мере в двух последовательных камерах, в него добавляют химикаты, способствующие процессу бурения. В первой камере, которая может быть меньше по размеру, к буровому раствору примешивают необходимое количество нужного химиката, а вторую камеру, которая может быть больше по размеру, используют в качестве вспомогательного резервуара для бурового раствора, в результате чего обеспечивается возможность непрерывного выполнения бурения независимо от возможной цикличности операций очистки бурового раствора или добавления химикатов. Аппарат, предназначенный для добавления химикатов, располагают либо в том же помещении, что и очистной аппарат, либо при необходимости - в отдельном помещении, которое завозится на буровую площадку только в случае необходимости. В показанном на фиг.6 примере третья осадительная камера 606 может выполнять функцию камеры для добавления химикатов, а четвертая осадительная камера 607 может быть использована в качестве вспомогательного резервуара для бурового раствора.After the drilling fluid has been sufficiently cleaned in the sedimentation chambers, if necessary, in the apparatus for adding chemicals that are installed in at least two consecutive chambers, chemicals are added to it that facilitate the drilling process. In the first chamber, which may be smaller in size, the required amount of the required chemical is mixed with the drilling fluid, and the second chamber, which may be larger in size, is used as an auxiliary reservoir for the drilling fluid, as a result of which it is possible to continuously perform drilling irrespective of possible cycles of drilling fluid cleaning operations or adding chemicals. The apparatus intended for adding chemicals is placed either in the same room as the treatment apparatus, or, if necessary, in a separate room that is delivered to the drilling site only if necessary. In the example shown in FIG. 6, a third sludge chamber 606 can act as a chemical addition chamber, and a fourth sludge chamber 607 can be used as an auxiliary reservoir for drilling fluid.

При добавлении химикатов измеряют значение pH бурового раствора, так как от него может зависеть дозировка способствующих бурению химикатов, а в случае неправильного значения pH некоторые химикаты могут не смешиваться с буровым раствором или могут не действовать должным образом. Измеренное значение pH бурового раствора можно менять требуемым образом, добавляя в буровой раствор химикаты, регулирующие pH.When chemicals are added, the pH of the drilling fluid is measured, since the dosage of the drilling chemicals may depend on it, and if the pH is incorrect, some chemicals may not mix with the drilling fluid or may not function properly. The measured pH of the drilling fluid can be changed as desired by adding pH adjusting chemicals to the drilling fluid.

Буровая машина всасывает необходимый ей для бурения буровой раствор либо из последней осадительной камеры указанного очистного устройства, либо из последнего вспомогательного резервуара указанного аппарата для добавления химикатов. После этого очищенный и обработанный буровой раствор подают в буровую скважину, причем он после достижения коронки возвращается между скважиной и защитной трубой в буровую машину, где он снова течет в сборную емкость, ожидая открытия осадительной камеры и начала нового цикла обработки.The drilling machine sucks the drilling fluid it needs to drill either from the last sedimentation chamber of the specified treatment device, or from the last auxiliary tank of the specified apparatus for adding chemicals. After that, the purified and treated drilling fluid is fed into the borehole, and after reaching the crown, it returns between the borehole and the protective tube to the drilling machine, where it again flows into the collection tank, waiting for the opening of the precipitation chamber and the start of a new treatment cycle.

Несмотря на рециркуляцию, часть бурового раствора теряется, например, за счет испарения теплой воды, поглощения трещиноватыми породами, потерь на границе между защитной трубой и породой или потерь, связанных с удалением твердого вещества из камеры. Это компенсируют традиционным методом, доливая новый исходный раствор, который берут из естественного водного источника, из ранее пробуренной скважины, из автоцистерны или другой емкости. Новый буровой раствор добавляют в процесс бурения в буровой машине, или же очистное устройство оборудуется приспособлением, например, соединяющимся с какой-либо осадительной камерой штуцером, через который новый буровой раствор добавляют к циркулирующему буровому раствору.Despite recirculation, part of the drilling fluid is lost, for example, due to evaporation of warm water, absorption by fractured rocks, losses at the boundary between the protective pipe and the rock, or losses associated with the removal of solid matter from the chamber. This is compensated by the traditional method, adding a new initial solution, which is taken from a natural water source, from a previously drilled well, from a tanker truck or other tank. A new drilling fluid is added to the drilling process in a drilling machine, or the treatment device is equipped with a device, for example, a fitting connecting to some precipitation chamber, through which a new drilling fluid is added to the circulating drilling fluid.

На фиг.7 в продольном разрезе показано предлагаемое очистное устройство 501, содержащее очистной аппарат, показанный на фиг.6. Указанный очистной аппарат расположен внутри каркаса 704. Каркас обладает достаточной прочностью для его транспортировки и перемещения, а также снабжен необходимыми люками, дверьми, вентиляционными отверстиями и прочими средствами. Стены каркаса теплоизолированы в мере, достаточной для климатических условий использования очистного устройства. Например, стены очистного устройства, предназначенного для использования в холодное время года, сильно теплоизолированы, хотя очистные устройства, применяемые в руднике, целесообразнее изготавливать компактными и с небольшими размерами. Внутри каркаса также предусмотрены системы, необходимые для обеспечения движущей силы очистного аппарата. К таким системам относятся двигатели, батареи, кабельная разводка и прочие подобные средства. В предпочтительном варианте изобретения все соединения очистного устройства, впуск и выпуск бурового раствора, узел добавления нового бурового раствора, электрические провода и прочее могут быть отсоединены и защищены на время перемещения очистного устройства. Очистное устройство имеет средства регулировки, например ножки, позволяющие регулировать его пространственное положение. Благодаря таким средствам регулировки очистное устройство можно удерживать в рабочем положении на любых уклонах местности или рельефе земной поверхности. Предпочтительным пространственным положением является горизонтальное положение.In Fig.7 in a longitudinal section shows the proposed cleaning device 501, containing the cleaning device shown in Fig.6. The specified cleaning device is located inside the frame 704. The frame has sufficient strength for its transportation and movement, and is also equipped with the necessary hatches, doors, ventilation holes and other means. The walls of the frame are insulated to the extent sufficient for the climatic conditions of use of the treatment device. For example, the walls of the treatment device intended for use in the cold season are highly insulated, although the treatment devices used in the mine are more suitable to be compact and small in size. Inside the frame also provides the necessary systems to provide the driving force of the treatment apparatus. Such systems include motors, batteries, cabling and other similar means. In a preferred embodiment of the invention, all the connections of the treatment device, the inlet and outlet of the drilling fluid, the node for adding new drilling fluid, electrical wires and the like can be disconnected and protected while the treatment device is moving. The cleaning device has adjustment means, for example legs, which make it possible to adjust its spatial position. Thanks to such adjustment means, the cleaning device can be held in working position on any incline or terrain. The preferred spatial position is horizontal.

Подлежащий очистке буровой раствор подают в очистное устройство 501 через впускную трубу 701, которая находится в контакте с соплом 601. Указанное сопло может представлять собой сопло Коанда. Во впускной трубе имеется достаточное давление, чтобы поток раствора поступал в сопло с заданной скоростью. Это давление можно регулировать, например, клапанами.The drilling fluid to be cleaned is supplied to the treatment device 501 through an inlet pipe 701 that is in contact with the nozzle 601. Said nozzle may be a Coanda nozzle. There is sufficient pressure in the inlet pipe so that the flow of solution enters the nozzle at a given speed. This pressure can be regulated, for example, by valves.

Четыре осадительные камеры очистного аппарата, в частности первая осадительная камера 604, вторая осадительная камера 605, третья осадительная камера 606 и четвертая осадительная камера 607, геометрически выполнены с коническим дном или так, что некоторая часть дна находится ниже остальных частей дна, причем геометрические контуры дна наклонены относительно указанной его части. Осадительные камеры могут быть открыты или снабжены крышками. Между осадительными камерами предусмотрен перепускной соединитель 610 для перемещения бурового раствора из одной осадительной камеры в другую. Перепускной соединитель забирает буровой раствор из верхней части осадительной камеры. Впускное отверстие переходного соединителя задает уровень верхней поверхности раствора в осадительной камере, так как буровой раствор, уровень которого поднялся до впускного отверстия, всегда перетекает в следующую осадительную камеру. Впускные отверстия переходных соединителей между разными осадительными камерами могут располагаться на различной высоте, и при этом поверхности раствора в разных осадительных камерах будут находиться на различной высоте. В показанном на иллюстрации случае перепускной соединитель представляет собой трубу, направляющую буровой раствор, поступающий из предыдущей осадительной камеры, к дну осадительной камеры. Выпускной конец трубы в осадительной камере находится по существу ниже впускного конца. Так как раствор через перепускной соединитель течет достаточно медленно, твердое вещество, содержащееся в указанном растворе, имеет достаточно времени, чтобы опуститься на дно осадительной камеры.The four precipitation chambers of the treatment apparatus, in particular the first precipitation chamber 604, the second precipitation chamber 605, the third precipitation chamber 606 and the fourth precipitation chamber 607, are geometrically configured with a conical bottom or so that some part of the bottom is below the remaining parts of the bottom, and the geometric contours of the bottom inclined relative to the specified part. Precipitation chambers can be opened or provided with covers. A bypass connector 610 is provided between the precipitation chambers to move the drilling fluid from one precipitation chamber to another. The bypass connector picks up drilling fluid from the top of the sedimentation chamber. The inlet of the adapter connector sets the level of the upper surface of the fluid in the sedimentation chamber, since the drilling fluid, the level of which has risen to the inlet, always flows into the next precipitation chamber. The inlets of the adapter connectors between different precipitation chambers can be located at different heights, and the solution surfaces in different precipitation chambers will be at different heights. In the case shown in the illustration, the bypass connector is a pipe guiding the drilling fluid coming from the previous settling chamber to the bottom of the settling chamber. The outlet end of the pipe in the settling chamber is substantially below the inlet end. Since the solution flows rather slowly through the bypass connector, the solid contained in the solution has enough time to sink to the bottom of the precipitation chamber.

В днище осадительных камер, по существу в его нижней точке, имеется клапан 703. Он соединен с фильтром 609 так, что при необходимости клапан может быть открыт, а буровой шлам, скопившийся на дне осадительной камеры и содержащий много твердого вещества, может быть выпущен через указанный клапан. Клапан может открываться либо вручную, либо автоматически. Так как в разных осадительных камерах твердое вещество скапливается с разными скоростями, например, в первой камере 604 быстрее, чем в последней камере 607, клапаны осадительных камер открываются в различные моменты времени. Кроме того, клапаны могут отличаться в разных осадительных камерах. Буровой раствор, отделенный от бурового шлама, через клапан попадает в нижнюю емкость, которая может быть открытой или закрытой. Из нее буровой раствор попадает обратно в осадительную камеру. В четвертой, последней осадительной камере имеется выпускной соединитель 611, соединяющийся со сливной трубкой 702 для очищенного бурового раствора, по которой буровой раствор возвращается в буровую машину.At the bottom of the settling chambers, essentially at its lower point, there is a valve 703. It is connected to a filter 609 so that, if necessary, the valve can be opened, and drill cuttings that accumulate at the bottom of the settling chamber and contain a lot of solid can be discharged through specified valve. The valve can be opened either manually or automatically. Since solid accumulates at different rates in different precipitation chambers, for example, in the first chamber 604 faster than in the last chamber 607, the valves of the precipitation chambers open at different times. In addition, the valves may differ in different settling chambers. The drilling fluid, separated from the drill cuttings, through the valve enters the lower tank, which can be open or closed. From it, drilling fluid enters the sedimentation chamber. In the fourth, last sedimentation chamber, there is an outlet connector 611 that connects to a drain pipe 702 for cleaned drilling fluid, through which the drilling fluid is returned to the drilling machine.

На фиг.8A и фиг.8B показано сопло, в котором используется эффект Коанда. Оно имеет впускную часть 801, горловину 803 и изогнутую выступающую часть. Согласно эффекту Коанда поток жидкостей и газов, проходящий вблизи твердой поверхности, стремиться следовать вдоль этой поверхности, даже если направление поверхности изменяется относительно направления потока. При правильном выборе формы сопла направление потока бурового раствора можно изменять столь быстро, что содержащиеся в нем твердые вещества будут покидать поток и эффективно отделяться от раствора. Впускная часть соединена с трубой, по которой неочищенный буровой раствор подают в очистное устройство. Форма горловины позволяет сделать скорость потока бурового раствора, проходящего через указанную горловину, такой, чтобы эффект Коанда происходил на изогнутой выступающей части, где буровой раствор начнет в своем движении повторять профиль ее поверхности. При этом поток бурового раствора испытает неожиданное изменение направления вследствие эффекта Коанда, и содержащееся в буровом растворе твердое вещество будет эффективно покидать поток непосредственно при попадании в осадительную камеру, где скорость потока раствора быстро снижается. Сопло расположено так, что отклоненный соплом поток раствора находится вблизи уровня поверхности раствора в осадительной камере и по существу параллелен этой поверхности. Иногда поток бурового раствора может быть направлен немного диагонально вверх или диагонально вниз по отношению к поверхности раствора. Твердые частицы движутся по существу по направлению к дну осадительной камеры. Это показано на фиг.8B, где поток следует по изогнутой выступающей части, а твердые частицы выпадают из потока. Сразу после выхода из сопла поток замедляется на поверхности бурового раствора в осадительной камере. Буровой раствор движется к перепускному соединителю на втором конце осадительной камеры, при этом твердое вещество, которое все же осталось в буровом растворе, имеет достаточно времени для того, чтобы опуститься на дно и отделиться из медленного потока, идущего по верхней поверхности осадительной камеры.On figa and figv shows a nozzle that uses the Coanda effect. It has an inlet portion 801, a neck 803 and a curved protruding portion. According to the Coanda effect, the flow of liquids and gases passing near a solid surface, tend to follow along this surface, even if the direction of the surface changes relative to the direction of flow. With the right choice of nozzle shape, the direction of flow of the drilling fluid can be changed so quickly that the solids contained in it will leave the stream and effectively separate from the solution. The inlet is connected to a pipe through which the crude drilling fluid is supplied to the treatment device. The shape of the neck allows you to make the flow rate of the drilling fluid passing through the specified neck so that the Coanda effect occurs on the curved protruding part, where the drilling fluid begins to repeat its surface profile in its movement. At the same time, the mud flow will experience an unexpected change in direction due to the Coanda effect, and the solid substance contained in the mud will effectively leave the fluid directly when it enters the sedimentation chamber, where the fluid flow rate decreases rapidly. The nozzle is positioned so that the solution flow deflected by the nozzle is near the level of the surface of the solution in the precipitation chamber and is substantially parallel to this surface. Sometimes the flow of the drilling fluid may be directed slightly diagonally upward or diagonally downward with respect to the surface of the mud. The solids move substantially towards the bottom of the settling chamber. This is shown in FIG. 8B, where the flow follows a curved protruding portion and solid particles fall out of the flow. Immediately after exiting the nozzle, the flow slows down on the surface of the drilling fluid in the settling chamber. The drilling fluid moves to the bypass connector at the second end of the sedimentation chamber, while the solid substance that still remains in the drilling fluid has enough time to sink to the bottom and separate from the slow stream traveling along the upper surface of the sedimentation chamber.

Выше были описаны некоторые предпочтительные варианты осуществления изобретения. Изобретение не ограничивается вышеописанными решениями, и идея изобретения может быть воплощена в многочисленных вариантах в пределах объема, определенного формулой изобретения.Some preferred embodiments of the invention have been described above. The invention is not limited to the solutions described above, and the idea of the invention can be embodied in numerous variations within the scope defined by the claims.

Claims

1. The method of cleaning drilling fluid during drilling with sampling of rocks, which use a drilling machine (100) containing a hollow drill pipe (101), a cylindrical crown (401) located on the drilling end of the specified drill pipe, and a protective pipe (201 ; 903), covering the part of the drill pipe closest to the earth's surface (103) so that there is an empty space between the drill pipe and the protective pipe, according to this method, drilling fluid is supplied into the drill pipe to provide lubrication during drilling, moreover urs solution flows between the drill pipe and the borehole wall towards the opening of the borehole formed during drilling transporting solid
characterized in that it also contains the following steps:
- a drilling fluid containing a solid substance and leaving the space between the protective pipe and the drill pipe in the drilling machine, is removed by means of a device in the specified drilling machine,
- the extracted drilling fluid is sent to the cleaning device (501), and the specified cleaning device has two or more successive precipitation chambers (604, 605, 606, 607), in which the solid is separated from the drilling fluid, and a bypass connector is provided between the precipitation chambers, having an inlet and outlet end, and the outlet ends of the bypass connectors are located closer to the bottom of the precipitation chambers than the inlet ends, and
- the drilling fluid purified in the treatment device is sent to the drilling machine and fed into the drill pipe.

2. The method according to claim 1, characterized in that the drill cuttings containing a solid that accumulates at the bottom of the sedimentation chamber (604, 605, 606, 607) are removed from the chamber.

3. The method according to claim 2, characterized in that the drill cuttings containing a solid that accumulates at the bottom of the precipitation chamber (604, 605, 606, 607) are filtered and returned to one of the precipitation chambers.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the drilling fluid is fed into the first sedimentation chamber through a nozzle (611) having a neck (803) and a curved protruding part, the curved protruding part being made so that the solution stream essentially follows it, and the solids contained in the solution are separated from the stream.

5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that when cleaning the drilling fluid, an ion-containing polymer mixture, ferrous sulfate or ferric sulfate or another chemical added to the drilling fluid is used to accelerate the process and helps to separate the solid from the solution.

6. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that, if necessary, a new drilling fluid is added to the circulating drilling fluid.

7. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that substances or chemicals that contribute to the drilling process are added to the drilling fluid before returning it to the borehole.

8. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the treatment device (501) is placed in a container or other mobile structure.

9. A cleaning device (501) for cleaning drilling fluid during drilling with sampling, characterized in that said cleaning device is located in one or more containers or corresponding mobile structures and contains:
a connector (701) for supplying the crude drilling fluid to the treatment device,
- at least two sedimentation chambers (604, 605, 606, 607), made so that the solid substance contained in the drilling fluid accumulates at the bottom of the chamber in the form of drill cuttings, and a valve is provided at the bottom of at least one sedimentation chamber (703) for removing said solid-containing drill cuttings from the sedimentation chamber, and
- a bypass connector (610) between the precipitation chambers having inlet and outlet ends and designed to move the drilling fluid between the precipitation chambers, the outlet ends of the bypass connectors being closer to the bottom of the precipitation chambers than the inlet ends, while the last of the successive sedimentation chambers is provided an outlet connector (611) for removing purified drilling fluid from the treatment device.

10. A cleaning device (501) according to claim 9, characterized in that it provides the possibility for a solid-containing drill cuttings passed through a valve (703), then pass through a filter (609) to remove solid matter.

11. The cleaning device (501) according to claim 10, characterized in that the filter (609) is removable to allow replacement or cleaning, or is configured to clean in place.

12. A cleaning device (501) according to any one of claims 9 to 11, characterized in that in the bottom of the sedimentation chamber (604, 605, 606, 607) there is a point below the rest of the bottom, and the valve (703) is installed in this point.

13. A cleaning device (501) according to any one of claims 9 to 11, characterized in that it provides the possibility of directing the drilling fluid, separated by the filter (609) from the drill cuttings, back into the sedimentation chamber (604, 605, 606, 607 )

14. A cleaning device (501) according to any one of claims 9 to 11, characterized in that under the sedimentation chamber or under the precipitation chambers (604, 605, 606, 607) there is a lower tank (608) designed to collect the filtered mud from drill cuttings by means of a filter (609), said lower reservoir containing means for transferring drilling fluid to the settling chamber.

15. A cleaning device (501) according to any one of claims 9 to 11, characterized in that it delivers the crude drilling fluid to the first sedimentation chamber through a nozzle (611) having a neck (803) and a curved protruding portion, such that the solution stream essentially follows the protruding part, and the solids contained in the solution leave the stream.

16. A cleaning device (501) according to any one of claims 9 to 11, characterized in that the outlet ends of the bypass connectors (610) between the precipitation chambers are shaped so that the drilling fluid can move substantially towards the bottom of the precipitation chamber.

17. A cleaning device (501) according to any one of claims 9 to 11, characterized in that it is configured to add an ion-containing polymer mixture, ferrous sulfate or ferric sulfate, or another chemical to the drilling fluid, which facilitates the separation of the solid from the solution.

18. A cleaning device (501) according to any one of claims 9 to 11, characterized in that it has a device for supplying substances that contribute to the drilling process, into the drilling fluid before the drilling fluid returns to the drilling process.