SU979615A1

SU979615A1 - Apparatus for cleaning drilling mud while drilling

Info

Publication number: SU979615A1
Application number: SU813314759A
Authority: SU
Inventors: Александр Антонович Фурманюк; Билал Насруллаевич Хахаев
Original assignee: за вители .- .;.,
Priority date: 1981-06-26
Filing date: 1981-06-26
Publication date: 1982-12-07

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ(54) DEVICE FOR CLEANING DRILLING EQUIPMENT IN DRILLING PROCESS

1one

Изобретение относитс к горной промышленности , а именно к бурению нефт ных и газовых скважин, а точнее к циркул ционным системам дл буровых растворов, примен ющихс при промывке. Дл очистки буровых растворов от шлама в насто щее врем используютс механические очистные устройства - вибросита, сита - конвейеры , гидроциклоны, и л оот делители, проточные открытые отстойники 1.The invention relates to the mining industry, in particular to the drilling of oil and gas wells, and more specifically to circulation systems for drilling fluids used in flushing. To clean drilling muds from cuttings, mechanical cleaning devices are currently used - vibrating screens, sieve conveyors, hydrocyclones, and splitters, flow-through open sumps 1.

К недостаткам данных очистных устройств относитс невозможность применени их на герметичных циркул ционных системах и, следовательно, невозможность очистки буровых растворов при осложненных услови х бурени , например, при нефтегазонро влени х . Дл работы механических очистных устройств необходимо устанавливать силовой привод. Кроме того, шлам из механических очистных устройств удал етс непрерывно в окружающую среду , его объем не измер етс и не контролируетс .The disadvantages of these cleaning devices include the impossibility of using them on hermetic circulation systems and, consequently, the impossibility of cleaning drilling fluids under complicated drilling conditions, for example, in oil and gas sprays. For operation of mechanical cleaning devices it is necessary to install a power drive. In addition, the sludge from mechanical cleaning devices is continuously removed to the environment, its volume is not measured and not monitored.

Наиболее близким по техническому решению вл етс устройство дл очистки бурового раствора в процессе бурени , включающее герметичный цилиндрическийThe closest in technical solution is a device for cleaning drilling mud during drilling, including a sealed cylindrical

резервуар, с конусным днищем, шламовое отверстие, перекрытое клапаном, св занным с пневмоцилиндром с рычажным механизмом , поплавок, установленный в резервуаре и св занный с золотниковым, рас5 пределителем пневмоцилиндра, тангенциал ный патрубок дл отвода раствора, расположенный в центре цилиндрического .резервуара выше тангенциального патрубка 2.a tank with a tapered bottom, a sludge hole blocked by a valve connected to a pneumatic cylinder with a lever mechanism, a float mounted in the tank and connected to a spool valve of the pneumatic cylinder, a tangential nozzle for removal of the solution located in the center of the cylindrical tank above the tangential pipe 2.

Q Недостатком данного устройства вл етс то, что объем выбуренного плана невозможно проконтролировать в процессе бурени , что необходимо дл определени состо ни ствола скважин.Q A disadvantage of this device is that the volume of the drilling plan cannot be controlled during the drilling process, which is necessary to determine the state of the wellbore.

Так в р де случаев при бурении возникает необходимость не только отделить шлам, но и определить скорость его накоплени и его количество. Определение относительного количества выносимого на поверхность шлама по отношению к объ2Q ему выбуренной породы существенно дл оценки осложненности ствола бур щейс скважины. Зна диаметр примен ющегос долота, величину проходки за рассматриваемый промежуток времени, можно точно рассчитать теоретический объем шлама.Thus, in a number of cases during drilling it becomes necessary not only to separate the sludge, but also to determine the rate of its accumulation and its quantity. Determining the relative amount of cuttings delivered to the surface of the sludge with respect to the volume of drilling to it is essential for assessing the complexity of the wellbore. By knowing the diameter of the drill bit used, the penetration rate over the considered period of time, it is possible to accurately calculate the theoretical volume of sludge.

который может быть накоплен в очистных устройствах. Если фактически накопившийс в очистном устройстве объем шлама больше, чем расчетный, то очевидно, что кроме забо в скважине разрушаютс стенки . Если же фактически вынесенный из скважины объем шлама меньше расчетного, то имеет место неудовлетворительна очистка ствола. В обоих случа х несоответствие фактического объема выбуренной породы расчетному указывает на осложненность процесса промывки скважины.which can be accumulated in cleaning devices. If the volume of sludge actually accumulated in the treatment unit is larger than the calculated one, then it is obvious that in addition to the bottom hole in the well, the walls are destroyed. If, in fact, the volume of sludge removed from the well is less than the calculated one, then the barrel cleaning is unsatisfactory. In both cases, the discrepancy between the actual volume of the drilled rock and the calculated one indicates the complication of the well flushing process.

Цель изобретени - обеспечение возможности определени состо ни ствола скважины.The purpose of the invention is to make it possible to determine the state of the wellbore.

Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве дл очистки бурового раствора в процессе бурени , включающее герметичный цилиндрический резервуар с конусным дниш,ем, шламовое отверстие, перекрытое клапаном, св занным с пневмоцилиндром с рычажным механизмом, поплавок , установленный в резервуаре и св занный с золотниковым распределителем пневмоцилиндра, тангенциальный патрубок дл ввода раствора и патрубок дл отвода раствора, расположенный в центре цилиндрического резервуара выше тангенциального патрубка, поплавок установлен на высоте, равной уровню шлама, объем которого соответствует объему выбурен ,ной породы между нарашивани ми труб.The goal is achieved by the fact that in a drilling mud cleaning device during drilling, including a sealed cylindrical tank with a tapered bottom, a slurry hole blocked by a valve connected to a pneumatic cylinder with a lever mechanism, a float mounted in the tank and connected to the spool valve pneumatic cylinder distributor, a tangential nozzle for entering the solution and a nozzle for withdrawing the solution located in the center of the cylindrical tank above the tangential nozzle, the float is installed ene at a height equal to the level of the sludge, the volume of which corresponds vyburen volume hydrochloric rocks between narashivani mi tubes.

На чертеже представлена схема устройства дл очистки бурового раствора в процессе бурени .The drawing shows a diagram of a device for cleaning drilling mud during drilling.

В герметичном цилиндрическом резервуаре 1 с конусным днищем находитс поплавок , состо щий из пустотелой камеры, образуемой крышкой камеры 2 и корпусом 3, которые установлены с помощью квадратной рейки 4 в. специальной квадратной цапфе 5, укрепленной в резервуаре 1. К крышке камеры 2 поплавка присоединена рейка б, выведенна через сальниковое устройство 7 из резервуара, и поко ща с на пружинах 8 и 9, между которыми находитс тарельчата опора 10. Рейка 6 перемещает в корпусе золотникового распределител 11 поршень 12, образующий между стенками корпуса подвижные полости 13 и 14. К корпусу золотникового распределител 11 подведены трубопроводы А от системы со сжатым воздухом, Б и В от исполнительных механизмов, управл ющих клапаном или заслонкой выпуска щлама из резервуара, и трубопроводы Г и Д дл выпуска воздуха из исполнительных механизмов в атмосферу . Тангенциальный патрубок дл ввода раствора 15 в цилиндрической части резервуара располагаетс ниже патрубка дл отвода раствора 16. На цилиндрическом резервуаре 1 укреплен пневмоцилиндр 17, к которому подведены трубопроводы Б В от золотникового распределител 11. СIn an airtight cylindrical tank 1 with a tapered bottom there is a float consisting of a hollow chamber formed by the lid of the chamber 2 and the body 3, which are mounted with a square rail 4 in. a special square pin 5 fixed in the reservoir 1. To the lid of the chamber 2 of the float there is attached a rail b, removed through the gland device 7 from the reservoir, and resting on springs 8 and 9, between which the support 10 is located. The rail 6 moves in the body of the spool valve the distributor 11 piston 12 forming between the walls of the casing movable cavities 13 and 14. The pipes A from the compressed air system, B and C from the actuators controlling the valve or damper, are connected to the housing of the spool-type distributor 11 Single schlama from the tank and pipelines D and E for discharging air from the actuator to atmosphere. The tangential nozzle for injecting solution 15 in the cylindrical part of the tank is located below the nozzle for withdrawing solution 16. On the cylindrical tank 1, the pneumatic cylinder 17 is fastened, to which the pipelines B B are brought from the spool valve 11.

помоц;ью рычажного механизма 18 поршень пневмоцилиндра 17 управл ет клапаном 19, открывающим или перекрывающим шла.мовое отверстие в конусном днище цилиндрического резервуара 1. Положение камеры поплавка внутри резервуара может измен тьс при перемещении тарельчатой опоры 10 и нат жением пружины 8 и 9 расположенных внутри коробки сальника 20.the piston of the pneumatic cylinder 17 controls the valve 19, which opens or closes the sludge hole in the conical bottom of the cylindrical tank 1. The position of the float chamber inside the tank can change when the disc support 10 is moved and the spring 8 and 9 are located inside Gland boxes 20.

Буровой раствор поступает от усть скважины внутрь резервуара 1 через тангенциальный патрубок 15 и удал етс через патрубок 16. В результате изменени направлени скорости внутри резервуара из потока бурового раствора отдел етс The drilling fluid flows from the wellhead into the reservoir 1 through the tangential nozzle 15 and is removed through the nozzle 16. As a result of a change in the direction of the velocity inside the reservoir, the mud flow

шлам, который скапливаетс над шламовым отверстием перекрытым клапаном 19. На камеру поплавка действует выталкивающа сила, пропорциональна удельному весу окружающего ее вещества. Враща крышку камеры 2 поплавка относительно корпуса 3, фиксированного в цапфе 5, и контролиру при этом нат жение пружин 8 и 9, объем камеры измен ют так, чтобы плотносте.мер тонул в циркулирующем буровом растворе, но всплывал при наполнении камеры шламом. Когда поплавок находитс в нижнем положении, воздух от пневмосистемы буровой по трубопроводу А через полость 13 и трубопровод Б поступает в верхнюю часть пневмоцилиндра 17, закрыва с помощью рычажногоthe sludge that accumulates over the sludge hole blocked by the valve 19. An ejection force acts on the float chamber, which is proportional to the specific gravity of the surrounding substance. Rotating the cover of the chamber 2 of the float relative to the housing 3 fixed in the trunnion 5, while controlling the tension of the springs 8 and 9, the volume of the chamber is changed so that the density is drowned in the circulating drilling mud, but pops up when the chamber is filled with sludge. When the float is in the lower position, the air from the pneumatic system of the drill through pipe A through the cavity 13 and pipe B enters the upper part of the pneumatic cylinder 17, closing it with a lever

механиз.ма 18 и клапана 19 шламовое отверстие в цилиндрическом днище резервуара 1. Шлам горных пород как правило имеет плотность значительно больщую чем буровые растворы. По мере запо.тнени ре5 зервуара шламом, выталкивающа сила, действующа на поплавок, увеличиваетс и она, измен нат жение пружин 8 и {{ перемещаетс вверх, толка поршень золотникового распределител 13. При этом через полость 14 по трубопроводам А и В mechanizma.ma 18 and valve 19 sludge hole in the cylindrical bottom of the reservoir 1. The sludge of rocks as a rule has a density much greater than drilling mud. As the tank slurry retracts, the buoyant force acting on the float increases and it changes the tension of the springs 8 and {{moves up, pushing the spool of the distributor 13. At the same time, through the cavity 14 through pipelines A and B

0 сжатый воздух от пнев.мосистемы буровой поступает в нижнюю часть пневмоцилиндра 17 и его поршень перемещаетс вверх, открыва с помощью рычажного .механизма 18 клапан 19 дл выпуска шла.ма из конусного0 the compressed air from the pneumatic system of the drill enters the lower part of the pneumatic cylinder 17 and its piston moves upwards, opening the valve 19 to release the slug from the cone using the lever mechanism 18.

5 днища резервуара 1. Воздух из верхней части пнев.моцилиндра 17 по каналу Б, через переместившуюс вверх полость 13 по трубопроводу 7 выйдет в атмосферу. Выпуск шлама через шла.мовое отверстие, перекрывае .мое клапано.м 19 происходит до тех пор,5 tank bottoms 1. Air from the upper part of the pneumatic cylinder 17 through channel B, through the upwardly moved cavity 13 through the pipeline 7 will be released into the atmosphere. The release of sludge through the slug.movoy hole, shutting off. My valve.m 19 takes place until

0 пока поплавок не опуститс в свое начальное положение.0 until the float is lowered to its initial position.

Claims

For drilling, when drilling wells, drill pipes are usually used of the same length, on average equal to 12.5 m. Each wellbore section is drilled with bits of the same size. Under normal conditions, flushing between drill string extensions, the bit produces a rock volume equal to v .h / where, 14, do is the nominal bit diameter, h is the length of the drill pipe. The volume and dimensions of the sealed cylindrical tank are chosen so that the drilled sludge under normal washing conditions fills the tank space below the float. From the same considerations, the height of the float chamber and the diameter of the cylindrical part of the tank are chosen, considering that the difference between the levels to which the float moves when the sludge is discharged should correspond to the volume of cuttings between the drill string extensions. Providing such conditions, when the release of sludge from the cleaning device coincides with the build-up, it indicates that there are no complications in the well. If the sludge is released more often than the drill string is being built up, it is obvious that the destruction of its walls occurs in the well - complications. If sludge production occurs less frequently than a build-up, then gaps and a solid phase accumulate in the well and in the drilling fluid. Thus, the proposed drilling mud cleaning device during the drilling process is not only automatically cleaned of debris from the drilled rock, but also simultaneously controls the relative volume of cuttings carried to the surface, signaling the occurrence of complications in the drilling hole. When using this device, the risk of contamination by drilling tools is reduced. environmental solutions. v Formula of the Invention A device for cleaning drilling mud during the drilling process, comprising a sealed cylindrical tank with a tapered bottom, a slit hole blocked by a valve connected to a pneumatic cylinder with a lever mechanism, a float mounted in the tank and connected to a spool valve of a pneumatic cylinder, a tangential nozzle for the introduction of the solution and the nozzle for removal of the solution, located in the center of the cylindrical tank above the tangential nozzle, characterized in that, in order to provide the ability to determine the state of the wellbore, the float is set at a height equal to the level, the volume of which corresponds to the volume of cuttings between the j pipe build-up. Sources of information taken into account during the examination 1. A. A. Volokitenov and others. well drilling. M., “Nedra, 1973. 2; USSR author's certificate number 643621, cl. E 21 V 21/06, 1974 (prototype).