CC BY
34
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА _ИМЕНИ С. 1Н. КИРОВА _
Том Ж 1975
ЭЖЕКТОРНЫЙ КОЛОНКОВЫЙ СНАРЯД ДЛЯ БУРЕНИЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ СКВАЖИН
С. С. СУЛАКШИН, В. Г. ХРАМЕНКОВ, В. П. РОЖКОВ (Представлена научным (семинаром кафедры техники разведки)
При разведке »некоторых типов месторождений ¡полезных ископаемых острой проблемой является вопрос опробования. К такому типу относятся месторождения, представленные породами и полезными .ископаемыми, легко размывающимися '.потоком ¡промывочной жидкости; месторождения, сложенные сильно нарушенными и трещиноватыми ■породами; .месторождения с селективно истирающимися прожилками полезных (Компонентов. Для получения необходимого .количества керна в этих условиях прибегают к использованию двойных колонковых снарядов и к обратной промывке. Применение двойных колонковых снарядов для бурения*по всему разрезу скважины -снижает темпы проходки, так как такие -снаряды ¡предназначены для прорезки только единичных пластов полезного ископаемого. Применение обратной промьтки позволяет использовать простые колонковые снаряды с обычными рабочими наконечниками, тем самым не снижать темпы бурения и положительно решать вопрос опробования.
Для создания обратной промывки, кроме известного способа нагнетания промывочной .жидкости в затрубное ¡пространство с поверхности и обратного вывода ее по бурильным трубам, в практике используются разные методы и средства, обеспечивающие местную циркуляцию: эрлифтные установки, глубинные насосы с пневмоприводом, безнасосное бурение (с расходной снаряда или с пульсирующей подачей сжатого воздуха в бурильные трубы) и, наконец, эжекторные снаряды. Наиболее простым по своей организации и тем не менее весьма эффективным является применение эжекторных 'снарядов.
В последнее время для создания обратной циркуляции в призабой-ной зоне применяются специальные снаряды с пакером, в которых вывод промывочной жидкости из центрального канала в затрубное пространство производится ниже шакера, поток омывает забой и по внутренним каналам снаряда снова выводится в затрубное пространство, но уже выше пакера. Применение пакера позволяет получить более стабильную обратную циркуляцию промывочной жидкости, что является во многих -случаях недостатком эжекторных снарядов, особенно в конце рейса. Но снаряды с пакером более сложны в эксплуатации и пока не получили широкого распространения.
Анализируя работу эжекторных снарядов и учитывая условия разведки полезных ископаемых, можно определить основные требования, которым должны удовлетворять новые конструкции эжекторных снарядов:
1) минимальный перепад давления в снаряде;
2) стабильная обратная циркуляция промывочной жидкости;
3) достаточная ¡проходка за рейс при равномерной и высокой скорости бурения;
4) возможность обора шлама пород и полезного .ископаемого;
5) максимальная очистка призабойной циркулирующей ¡промывочной жидкости;
6) простота изготовления, настройки и эксплуатации;
7) надежность в эксплуатации;
8) возможность применения обычных коронок;
9) .возможность контроля обратной циркуляции в процессе бурения;
10) возможность .перехода с обратной циркуляции на прямую при необходимости провести эффективную чистку скважины;
11) возможность засьгпки заклиночно-го материала с поверхности;
12) невысокая стоимость снаряда.
На рис. '1 представлены схемы эжекторных снарядов: простого, с двойной последовательной и с двойной параллельной эжекцией. Принцип создания обратной местной циркуляции промывочной жидкости при применении эжекторных снарядов заключается в следующем. Нагнетаемая с поверхности промывочная жидкость, выходя с большой скоростью из насадки 1 (рис. 1, а), образует поджатую струю с депрессией в месте поджатия. Из приемной камеры «а» жидкость за счет депрессии поступает вместе со струей потока в диффузор 2 и камеру смешения 3. Вследствие неразрывности потока в приемную камеру жидкость поступает из затрубной зоны по внутренним каналам «б» и «в», создавая обратную циркуляцию. В затрубном пространстве жидкость, выходя из канала «а», разделяется на поток, идущий к забою и идущий на поверхность.
Коэффициент эжекции (отношение интенсивности обратного потока к расходу струи) определяется геометрией и размерами эжектора, расходом струи и 1гидр авличеакими сопротивл ения ми каналов для обратного потока.
При расходах ¡промывочной жидкости в пределах 120—Л80 л/мин. уже практически найдены пределы изменения геометрических размеров элементов насоса (эжектора) [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]. При конструировании новых эжекторных снарядов принятые »размеры элементов ¡насоса уточняются путем лабораторных доводочных испытаний.
Существенным недостатком применения эжекторных снарядов является резкое снижение эжектируемого потока при возрастании гидравлических потерь в обратных 'кандалах, 'что может происходить по причине подклинок керна, заипламования призабойной зоны и что, в свою очередь, ведет к усугублению вызвавших тидр,авличес1К1ие потери причин и в конечном итоге прекращению обратного потока, что логически приводит к прижогу коронтаи.
Рис. 1. Схемы эжекторных колонковых снарядов. 1—насадка; 2 — диффузор; 3 — смесительная камера; 4 — шламовая труба; 5 — колонковая труба.
х
гл
'I
• >
В связи с этим всеми конструктора^! ■при создании эжекторных снарядов уделяется большое внимание максимальному сечению обратных каналов ¡и созданию дополнительного подпара путем, например, постанов™ пакера и дополнительных каналов для Ш1Г——НН с вывода жидкости выше ¡пакера. "глй В связи с этим представляется ¡интерес-
ным для интенсификации эжектируемого потока применение последовательной 1, [б) и параллельной (рис. 1, в) эжекции.
Применение .местной обратной промывки позволяет применять внутренние шламовые трубы и собирать дополнительно материал для опробования. Данный момшт является особенно важным при поглощениях промывочной жидкости, ¡когда невозможно ¡собрать шлам на поверхности. Применение шламовых труб нужно считать даже обяза-тел ын ьгм при интерв ал ьно м о пробованиш пластов или толщи 'полезного ископаемого, когда наблюдается сильное истирание и вымывание полезного компонента (¡например, молибденита) и полное ¡искажение результатов опробования при улавливании частиц полезного компонента на поверхности без применения дополнительных 'средств и про-[ '¿¿>\'. ведения работ (чистка отстойной системы,
обсадка скважины, ликвидация поглощений, промывка скважины до ¡и после рейсовой уг-—ч уп^- лубки, применение 'Специальных отстойни-
^; : ков, сепараторов и т. п.).
На рис. 1 показаны два типа внутренних шламовых труб. Применение того или иного типа шламовых труб можно рекомендовать, ¡исходя из условия максимума объема для осаждения шлама при соответствующих диаметрах и стандарте труб.
На рис. 2 представлен эжекторный снаряд, удовлетворяющий большинству ¡выработанных требований. Основным его достоинством является: применение винтового па-!кера 3, создающего дополнительно сопротивления потоку, выходящему из отверстия «а» и отбрасывающего его к забою, за счет чего облегчается обратная промывка; применение шдроциклонного шнекового шламо-уловителя 5, способствующего резкому повышению количества собранного шлама от крупных до мелких фракций.
Такой эжекторный снаряд одинарного типа может применяться при алмазном, твердосплавном и дробовом бурении с промывкой и продувкой, вписывается в минимальный диаметр 57 мм. При алмазном бурении роль пакера может выполнять расширитель. Достоинством снаряда является простота конструкции и легкость извлечения собранного
Г
^Ьг
У///////2'
2. Эжекторный -колонко-
1 • - насадка; 2
Рис.
вый снаряд смеситель; 3 — винтовой пакер; 4 — сальник; 5 — шнековый гидроциклоннын шламоулови-тель; 6 — шламовая труба; 7 — решетка; 8 - - колонковая труба
Шлама; стабильность эжекти'руемого потока -й достаточная длина рейса при максимальном сборе выбуренной мелочи пород и полезного ископаемого.
ЛИТЕРАТУРА
1. 'Ватутин Ю. А., Давыдов А. С. Бурение скважин с применением эрлиф-товых снарядов. «Разведка и охрана недр», № 3, 1967.
2. Бурение скважин, добыча и транспорт нефти и газа. Труды Тюменского индустриального института, вып. 2. Тюмень, 1968.
3. Гребенюк А. А. (Моисеев Г. Г. Результаты испытания двойного водоструйного колонкового снаряда для дробового 'бурения ВКС-ГМ. («Разведка и охрана недр», №2, 1966.
4. Гребенюк А. А., М о и с е е в Г. Г. Еще раз о работе эжекторных колонковых снарядов. «Разведка и охрана недр», № 5, .1968.
5. Зайонц О. Л. Работа эжекторных колонковых снарядов. «Разведка и охрана недр», № 9, 1967.
6. Соколов Е. Я., Зингер Н. М. Струйные аппараты. Госэнергоиздат, 1960.
7. Суманеев Н. Н., 'Плеханов М. И. Эжекторные снаряды для алмазного бурения. Разведка и охрана недр», № 6, 1967.
8. Фр.и д м а н Б. Э. Гидроэлеваторы. ¡Машшз, М,, 1960.
/
