ЦИРКУЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА БУРОВОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к оборудованию, применяемому для бурения скважин и касается устройств, используемых при циркуляции и очистке бурового раствора.
Предпосылки для создания полезной модели.
Нефтегазовые компании в последние годы уделяют повышенное внимание проблемам обеспечения безопасности, экономии затрат и времени на буровые работы. При бурении с использованием манифольдной линии предъявляются повышенные требования к качеству выполняемых работ.
Существуют нагнетательные манифольды буровых установок, имеющие различные схемы компоновки и параметры в зависимости от требуемых условий.
Схемы оборудованы насосами, задвижками, системой очистки бурового раствора (В.А.Лесецкий, А.Л.Ильский «Буровые машины и механизмы»., М., Недра, 1980., стр.233-240).
Известна схема циркуляции бурового раствора включающая скважину с бурильными трубами, долотом и винтовым забойным двигателем, а наземная часть схемы содержит манифольдную линию, систему очистки с рабочей емкостью и насосом.
Работа данной схемы осуществляется следующим образом: насос нагнетает буровой раствор, который проходит через манифольдную линию в скважину, в результате высокого давления (обычно рабочее давление берут равным 150-200 атмосфер (15,2-20,3 МПа)) и заставляет вращаться ротор винтового забойного двигателя, который в свою очередь приводит в движение долото. Затем буровой раствор по затрубному пространству поднимается на поверхность и попадает в систему очистки, откуда через рабочую емкость он снова оказывается в насосе и проделывает все тот же путь. (В.А.Лесецкий, А.Л.Ильский «Буровые машины и механизмы»., М., Недра, 1980., стр.185-188).
Недостатком этой конструкции является несовершенство обеспечения непрерывной работы при повышении давления в манифольдной линии. Проблема заключается в том, что, во-первых, при повышении давления до предельного значения (>200 атмосфер), срабатывает защита насоса, в результате чего насос выключается, во-вторых, по причине повышения давления, рвется предохранительная диафрагма насоса, в результате чего вытекает некоторое количество бурового раствора и насос выключается, в-третьих, повышение давления в манифольдной линии представляет угрозу с точки зрения безопасности на объекте. Все перечисленные недостатки, в свою очередь, становятся результатом следующих проблем: даже в самом лучшем случае придется заново запускать насос, либо менять предохранительные диафрагмы, а потеря значительного количества бурового раствора негативно сказывается как на самом процессе бурения, так и на экологии окружающей среды, причем на замену диафрагмы и восстановление всего процесса уходит немало времени, что значительно отражается на скорости и затратах при бурении осложненных участков.
Задачей полезной модели является возможность обеспечения непрерывного процесса бурения, повышение его эффективности и качества и выполнение условий охраны окружающей среды.
Поставленная задача решается предлагаемой циркуляционной системой буровой установки, включающей скважину с бурильными трубами, долотом и винтовым забойным двигателем и оборудованную манифольдной линией, системой очистки, содержащей рабочую емкость, насосом и задвижками.
Новым является то, что система оборудована дополнительным отводом, соединяющим манифольдную линию с рабочей емкостью системы очистки, при этом отвод снабжен задвижкой и автоматическим клапаном с интеллектуальным датчиком давления и контроллером. Автоматический клапан установлен с возможностью регулирования и передачи сигнала контроллеру.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где на:
- фиг.1. дана существующая схема циркуляции бурового раствора;
- фиг.2. предлагаемая циркуляционная система буровой установки.
Циркуляционная система буровой установки содержит расположенные в скважине долото 1, винтовой забойный двигатель 2 и бурильные трубы 3, соединенные в единую циркуляционную систему манифольдной линией 5, систему очистки 4 с рабочей емкостью 6 и насосом 7. Манифольдная линия 5 соединена с рабочей емкостью 6 дополнительным отводом 8, на котором установлена задвижка 9 и автоматический клапан 10.
Автоматический клапан 10 включает в себя интеллектуальный датчик давления, который содержит контроллер (на фиг. не обозначены).
Циркуляционная система буровой установки работает следующим образом.
На контроллере задается программа с наивысшим и наименьшим значением давления, и при повышении давления до заданной наивысшей точки, измерительный прибор передает сигнал контроллеру, который в свою очередь, после его обработки, передает сигнал для открытия автоматического клапана 10, следовательно автоматический клапан 10 открывается, и поток бурового раствора направляется в рабочую емкость 6, откуда буровой раствор попадает обратно в насос 7, т.е. поток постоянно циркулирует по кругу, а давление понижается. Затем измеритель автоматического клапана 10 фиксирует заданное наименьшее давление и закрывает автоматический клапан 10, в результате циркуляция бурового раствора не нарушается и процесс бурения продолжается.
Преимущества предлагаемого решения:
- Возможность обеспечения непрерывного процесса бурения, это гарантирует исключение аварийных остановок и тем самым обеспечивает получение запланированных результатов;
- Сохранение циркуляции бурового раствора и непосредственно самого раствора, которое в свою очередь является важнейшим фактором при анализе проведенных буровых работ;
- Значительная экономия материальных затрат и времени, проявляющаяся в полном исключении тех затрат, которые использовались на замену диафрагм и бурового раствора;
- Минимальное участие человека, позволяющее исключить человеческий фактор на производстве и полностью автоматизировать систему циркуляции;
- Безопасность персонала и защита окружающей среды, которое дает возможность исключить несчастные случаи, значительно влияющее как на человека, так и на экологию в целом.