СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БУРОВОГО РАСТВОРА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ДОЛОТА ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR PREPARING DRILLING AGENT TO COOL BIT DURING WELL DRILLING, AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Группа изобретений относится к способам приготовления бурового раствора для охлаждения долота при бурении скважин и устройствам для их осуществления в процессе сооружения горной выработки.
Известны способы для увеличения проходки скважин на его рейс (полное время работы долота в скважине до его подъема на поверхность и замены на новый) путем приготовления охлаждающей жидкости - воды, других промывочных растворов, дисперсионных смесей с водой, предварительно обработанных различными химическими способами для увеличения показателя рН, увеличения их теплопроводности, теплоемкости, уменьшения их внутреннего трения с целью понизить температуру трущихся поверхностей долота, продлить его ресурс работы, дать возможность увеличить скорость бурения [см. Справочник по бурению геологоразведочных скважин. - СПб.: ООО «Недра», 2008. - 160 стр.].
Недостатком способов-аналогов является недостаточное увеличение проходки скважины на рейс долота.
Известны устройства для осуществления способов приготовления бурового раствора для охлаждения долота при бурении скважин, включающие емкости для приготовления охлаждающей жидкости - воды, других промывочных растворов, дисперсионных смесей с водой, предварительно обработанных различными химическими способами для увеличения показателя их рН, увеличения их теплопроводности, теплоемкости, уменьшения их внутреннего трения с целью понизить температуру трущихся поверхностей долота, продлить их ресурс работы, дать возможность увеличить скорость бурения [см. Справочник по бурению геологоразведочных скважин. - СПб.: ООО «Недра», 2008. - 160 стр.].
Недостатком устройств-аналогов является недостаточное с их помощью увеличение проходки скважины на рейс долота.
Известен способ приготовления бурового раствора для охлаждения долота при бурении скважин, по совокупности существенных признаков и максимально достижимому положительному эффекту являющийся наиболее близким техническим решением того же назначения к заявляемой техническому решению и потому выбранным в качестве прототипа. Способ включает введение в емкость воды и порошка минералов - глины, получение дисперсионной смеси (ДС), закачку ДС в скважину в качестве промывочной жидкости для охлаждения долота [см. Справочник по бурению геологоразведочных скважин. - СПб.: ООО «Недра», 2008. - 160 стр.].
Недостатком известного способа-прототипа является недостаточное увеличение проходки скважины на рейс долота, высокая стоимость и низкая скорость проходки за рейс долота.
Известно устройство для осуществления способа приготовления бурового раствора для охлаждения долота при бурении скважин, по совокупности существенных признаков и максимально достижимому положительному эффекту являющееся наиболее близким техническим решением того же назначения к заявляемой техническому решению и потому выбранным в качестве прототипа. Устройство-прототип включает емкость для получения дисперсионной смеси (ДС) порошков минералов - глины - с водой, приспособление для закачки ДС в скважину в процессе работы долота [см. Справочник по бурению геологоразведочных скважин. - СПб.: ООО «Недра», 2008. - 160 стр.].
Недостатком известного устройства-прототипа является его высокая стоимость, недостаточное увеличение скорости проходки скважины на рейс долота, получаемое с помощью данного устройства.
Единым техническим результатом группы изобретений является уменьшение стоимости, увеличение скорости проходки скважин за рейс долота.
-5
-7
Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту-способу достигается тем, что в дезинтеграторе обрабатывают пластовую воду с содержанием в ней солей 30-60 г/л и минералы, измельчая их в порошок до размеров частиц 10-10 м; емкость разделяют на первую камеру и вторую камеру равных объемов электропроводной и заземленной диафрагмой; в первую камеру вводят катод, во вторую камеру вводят анод таким образом, что катод расположен от диафрагмы в 5-20 раз дальше, чем анод; в первую камеру вводят обработанные в дезинтеграторе пластовую воду и порошок минералов в пропорции 5-30 об.%, получают тем самым дисперсионную смесь (ДС); подают на катод и анод напряжение постоянного тока, создающее напряженность электрического поля величиной 50-200 В/м; причем на анод подают потенциал по модулю в 5-20 раз меньший, чем на катод; смешивают ДС в первой камере; смешивают воду во второй камере; закачивают ДС в скважину в качестве промывочной жидкости для охлаждения долота.
Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту-устройству достигается тем, что включает дезинтегратор; емкость; первую камеру и вторую камеру равных объемов в емкости; электропроводную и заземленную диафрагму между первой камерой и второй камерой; катод в первой камере, анод во второй камере, причем катод расположен от диафрагмы в 5-20 раз дальше, чем анод; дозатор для введения в первую камеру обработанных в дезинтеграторе пластовой воды и порошка минералов; приспособление-смеситель в первой камере; приспособление-смеситель во второй камере; приспособление для закачки ДС в скважину в процессе работы долота.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
Устройство для осуществления способа охлаждения при бурении скважин долота включает дезинтегратор 1; емкость 2, первую камеру 3 и вторую камеру 4 равного объема в емкости 2; электропроводную и заземленную диафрагму 5 между первой и второй камерами; катод 6 в первой камере 3 и анод 7 во второй камере 4, выполненные таким образом, что на них можно подавать напряжение постоянного тока, создающее напряженность электрического поля величиной 50-200 В/м, причем катод 6 расположен от диафрагмы 5 в 5-20 раз дальше, чем анод 7; дозатор 8 для введения в первую камеру 3 обработанных в дезинтеграторе пластовой воды и порошка минералов; приспособление-смеситель 9 в первой камере 3; приспособление-смеситель 10 во второй камере 4; приспособление 11 для закачки ДС в скважину в процессе работы долота.
Указанные в формуле пределы величин параметров обработки выбраны по следующим соображениям. При нижнем пределе содержащихся в пластовой воде солей 30 г/л в первую камеру вводят максимальное количество порошка минералов 30 об.%, подают на катод и анод максимальное напряжение постоянного тока, создающее напряженность электрического поля величиной 200 В/м; при верхнем пределе содержащихся в пластовой воде солей 60 г/л в первую камеру вводят минимальное количество порошка минералов 5 об.%, подают на катод и анод напряжение постоянного тока, создающее минимальную напряженность электрического поля величиной 50 В/м.
-5
-7
2
3
3
Пример. Пластовую воду с общим содержанием растворенных в ней солей 45 г/л и минералы - порошки цеолита (50 об.%), монтмориллонита (50 об.%) концентрацией 20 об.% - пропускают через дезинтегратор 1, механически измельчая минералы в порошок до размеров частиц величиной 10-10 м; емкость 2, состоящую из корпуса и с крышкой из пластиката толщиной стенок 0,015 м, в виде параллелепипеда внутренними размерами: высотой 1,5 м, сечением в плане 1,7×2,6 м разделяют на первую камеру 3 и вторую камеру 4, устанавливая внутри большей по поперечному сечению камеры 4 первую камеру 3 из пластиката толщиной стенок 0,015 м в виде куба с ребрами размером 1,5 м, одна из боковых сторон которого выполнена таким образом, что имеет сквозные отверстия диаметром 0,005 м, с шагом 0,01 м, обтянута заземленной графитовой тканью и потому является перегородкой между камерами со свойствами фильтра тонкой очистки воды - электропроводной диафрагмой 5; диафрагму 5 заземляют; в первую камеру 3 около стенки, противоположной стенке со сквозными отверстиями, вводят плоский графитовый электрод - катод 6; во вторую камеру 4 против стенки камеры 3 со сквозными отверстиями вводят второй плоский графитовый электрод - анод 7, таким образом создают конструкцию двухкамерного диафрагменного электролизера, катод 6 и анод 7 которого разнесены от диафрагмы 5 на различные расстояния, а именно: в первой камере 3 катод 6 расположен от диафрагмы 5 в 15 раз дальше, чем анод 7, соответственно этому по поперечному сечению перпендикулярно катоду 6, аноду 7 и диафрагме 5 первая камера 3 в 15 раз по размеру длиннее, чем вторая камера 4, при равенстве общих объемов обоих камер (по 3,375 м), и анод 7 выполнен с возможностью подачи на него напряжения постоянного тока, в 15 раз меньшего по величине, чем на катод 6; в первую камеру 3 дозатором 8 вводят обработанные в дезинтеграторе пластовую воду и порошок минералов, получают их дисперсионную смесь (ДС); подают на катод 6 и анод 7 напряжение постоянного тока величиной 256 В, создающее напряженность электрического поля величиной 160 В/м; причем, на катод 6 подают потенциал - 240 В, на анод 7 подают потенциал +16 В, по модулю на анод 7 подают в 15 раз меньший потенциал, чем на катод 6; приспособлением 9 - электромотором с гребенкой - перемешивают в первой камере 3 ДС, содержащую щелочи концентрацией 20%, образовавшиеся под действием электрического поля из солей, содержавшихся в пластовой воде; перемешивают приспособлением 10 - водяным насосом погружного типа «Малышок» с шлангом длиной один метр - воду во второй камере 4; сливают ДС в приспособление 11 для закачки в скважину ДС, которое представляет собой емкость объемом 5 м, водяной насос мощностью 100 кВт для закачки ДС в скважину.
Использование предлагаемой группы изобретений позволяет активировать ДС, повышать ее теплопроводность, теплоемкость, что позволяет эффективнее охлаждать режущие кромки долот, увеличивать скорость проходки скважин за рейс долота на 20%.