SU369753A1 - Способ проходки буровых скважин во льду - Google Patents

Description

1

Насто пдее изобретение касаетс  способа проходки буровых скважин во льду, который может быть использован при изыскани х па северном полюсе и па южном полюсе, а также дл  эксплуатации нефт ных полей, наход щихс  под ледовыми покрыти ми.

Известен способ проходки скважин во льду, согласно которому лед на дне скважины оттаивают путем подвода тепла так, что в нижней части скваж акы образуетс  вод ной котел , при этом талую воду частично отвод т.

Однако при известных способах проходки скважин в области головки и бура выдел етс  значительное количество теплоты, котора  вызывает неконтролируемое образование котловин , в результате чего бурение скважины осуществл етс  без соответствующего контрол .

Поэтому целью насто щего изобретени   вл етс  разработка способа проходки скважин во льду, с помощью которого можно получать бездефектные скважины заданной глубигы.

В соответствии с предлагаемым изобретением стенки скважины на заданном рассто нии от дна охлаждают настолько, что из части талой воды образуют лед ную оболочку, ограничивающую буровую скважииу и замыкающую сверху вод ной котел, при это.м в процессе проходки скважины в ней замер ют температуру.

Охлаждение стенок скважины поверх образующегос  вод ного котла обеспечивает то, что этот вод ной котел не расшир етс  бесконтрольно , в результате чего достигаетс  контролируема  проходка скважпны. ОдновреЛ1енно вследствие охлал дени  стенок скван ины и примерзани  к ней части талой воды обеспечиваетс  получение гладкой стенки скважины определенного диаметра.

Дл  охлаждени  стенок скважины прибегают к подаче охлажда ощего агента.

Возможно также в виде варианта реализации способа дл  одновременного охлаждени  и подвода тепла использовать токопровод щие элементы Пельтье, из которых отдающие теплоту Джоул  элементы располагают в области нагревательной головки, а создающие охлаждение - выще вод ного котла.

Далее изобретение по сн етс  описанием примера реализации и прилол енным чертежом , доказывающим схематически продольный разрез нижнего конца бурового устройства , наход щегос  в лед ном масснве.

Изобрал енное на чертеже буровое устройство имеет буровую щтангу / с двойными стенка.ми, котора  находитс  в скважине 2 лед ного массива 3. На нижнем конце щтанги прикреплена пола  нагревательна  головка 4, котора  по направлению вниз переходит в режущую кромку 5, опирающуюс  на дно

скважины 2. Вблизи кромок 5 внутри головки 4 размещен электрический нагревательный прибор 6, соединенный проводом 7 с источником тока (не ноказан), наход щимс  на земной поверхности. Указанный провод проходит между двойными стенами щтанги.

Нагревательна  головка 4 соединена с нижним концом щтанги посредством промежуточного кольца 8 из теплоизолирующего материала . Сверху этого .кольца 8 в промежутке 9 между стенками щтанги находитс  охлаждающа  рубащка JO, котора  выполнена предпочтительно кольцеобразной и прилегает непосредственно к внутренней стороне внещней стенки 11 щтанги. Эта охлаждающа  рубащка разделена перегородкой 12 на две камеры 13 и 14, которые расположены концентрично и соединены между собой в нижней части.

В камеру 13 через трубопровод /5 подают охлаждающий агент, который после протекаПИЯ через камеру 13 поступает в камеру 14 и отводитс  из нее через трубопровод 16. Трубо-проводы 15 и 16 расположены в промежутке между стенками штанги / и соединены с холодильной мащиной (не показана), котора  может быть расположена на земной поверхности или выстроена в штангу.

Бурова  щтанга заполнена внутри теплоизол цией 17, а концентрично щтанге 1 и друг другу в ней размещены трубы 18 и 19, которые доход т приблизительно до нагревательной головки 4.

Как показано на чертеже, вследствие подвода тепла к головке 4 посредством нагревательного прибора 6 в нижней части скважины образуетс  вод ной котел 20, который окружает в некоторой области головку 4 и нижний конец щтанги /. Избыточна  тала  вода поднимаетс  по трубам 18 Е 19 отводитс  в верхнем конце этих труб.

Возможно также посредством подачи сжатого воздуха, например во внещнюю трубу 19, выдавливать воду из щтанги через внутреннюю трубу 18, при этом вода из котла 20 поступает внутрь щтанги через отверсти  21, выполненные в нагревательной головке 4. Расщирение вод ного котла 20 предотвращаетс  тем, что сверху котла вода вновь замерзает в области щтанги благодар  наличию охлаждающей рубащки 10 в той мере, насколько головка 4 опускаетс  в лед пой массив 3. Таким образом, поверх котла 20 оп ть образуетс  лед на  оболочка, котора  плотно прилегает к внещней стенке // щтан-ги /.

В результате получаетс , что посредством управл емого та ни  и нового намерзани  льда скважину можно проходить без существенных отклонений от вертикали, а диаметр ее можно выбирать в требуемых пределах. Собирающиес  в вод ном котле 20 плотные

включени  можно легко удал ть методом промывки , как это делаетс  при вращательном бурении. В дальнейщем можно в случае надобности щтангу / оставл ть как облицовку в скважине 2, хот  замерзщий лед ной слой и создает гладкую облицовку.

Бывает также целесообразно электрические провода и трубопроводы дл  подвода охлаждающего агента, а также трубу/ устанавливать внутри щтанги и отказатьс  от выполнени  ее с двум  стенками. Вместо охлаждающей рубащки 10 возможна установка холодильных змеевиков, которые могут с уменьщающейс  плотностью проходить по всей длине щтанги /.

Как показано на правой стороне чертежа, имеетс  возможность примен ть вместо разобщенных нагревательных и холодильных элементов или дополнительно к ним токопровод щие элементы 22, 23 Пельтье, из которых холодильные эле1менты 22 располагаютс  на конце щтанги, а нагревательные элементы 23 - в области головки 4.

Тепловые чувствительные элементы 24 служат дл  контрол  температуры в зоне вод ного котла 2(9 и в зоне та ни  и дл  управлени  подводимой к забою скважины нагревательной в холодильной мощности.

Предмет изобретени 

Claims (4)

1.Способ проходки буровых скважин во льду, согласно которому лед на дне скважины растапливают посредством подвода тепла так, что в нижней части скважины образуетс  вод ной , котел, а талую воду частично отвод т, отличающийс  тем, что, с целью получени  бездефектной скважины определенной глубины , стенки ее на заданном рассто нии от дна охлаждают настолько, что из части талой воды образуют лед ную оболочку, ограничивающую буровую скважину и замыкающую сверху вод ной котел, при этом в процессе проходки скважины в ней замер ют температуру.

2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что охлаждение стенок буровой скважины осуществл ют подачей охлаждающего агента.

3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что дл  одновременного охлаждени  и подвода тепла примен ют токопровод щие элементы Пельтье, из которых отдающие теплоту Джоул  элементы располагают в области нагревательной головки, а создающие охлаждение- выще вод ного котла.

4.Способ по пп. 1-3, отличающийс  тем, что процессом та ни  и охлаждени  в нижней части скважины управл ют в зависимости от измерений температуры и расщирени  вод ного котла.

23