Изобретение относится к бурению скважин и может быть использовано для ликвидации прихватов колонны труб в скважине. Кроме того, оно может быть использовано для борьбы с отложениями солей и парафина в трубах при-добыче нефти, для снижения вязкости дисперсных систем при бурении глубоких скважин и для погружения свай в грунт при сооружении строительных объектов всевозможного назначения.

Известен способ возбуждения упругих колебаний в колонне труб, включающий использование механического вибратора, спускаемого в скважину на колонне труб (1).

Однако для осуществления этого способа необходимо отсоединять сво; бодную часть колонны, поднимать ее и затем производить спуск колонны в скважину вместе с механическим вибратором.

Кроме того, этот способ обеспечивает возбуждение в колоние труб только продольных колебаний, которые сПособствуют осевому перемещению прихваченной части колонны и ие ослабляют сил трения в контакте между трубами и стенкой скважины.

Наиболее близким к предлагаемому является способ возбуждения упругих колебаний в скважине путем воздействия на подвижный элемент, прокачиваемой по трубам жидкостью (2).

Недостатком известного способа является то, что он обеспечивает, только продольные колебания прихваченной части бурильной колонны и не ослабляет сил трения в контакте между трубами и стенкой скважины. В то же время из практики ликвидации прихватов хорошо известно, что продольные колебания бурильной колонны за счет ее натяжения илн импульсного движения менее эффективны, чем поперечные колебания

Цель изобретения вЂ” повышение эффективности за счет создания поперечных колебаний в скважине.

Эта цель достигается тем, что согласно способу подвижный элемент удерживают от продольного перемещения, по меньшей мере, в одном направлении, а прокачку жидкости производят со скоростью, при которой

953183 где Re - число Рейнольдса, Re> - критическое число Рей нольдса.

В устройстве укаэанная цель достигается тем, что ограничитель выполнен в форме решетки, 5

Сущность способа заключается в преобразовании энергии турбулентных пульсаций потока рабочего агента в энергию механических колебаний колонны бурильных или эксплуатационных. 10 труб.

В способе используют помещенный в трубы подвижный элемент, который взаимодействует с потоком жидкости, прокачиваемым по трубам. В качестве жидкости может быть использована вода, глинистый раствор, аэрированная жидкость или газ. Подвижный элемент, помещенный внутрь труб, в зоне возбуждения упругих колебаний удерживают от продольного перемеще20 ния, по меньшей мере, в одном направлении. Возможно несколько вариантов удержания подвижного элемента от продольного перемещения вниз: встраивание ограничительной решетки в колонну труб, HG препятствующей осуществлению процесса бурения скважины, сброс ограничительной решетки с устья скважины в случае возникновения прихвата и спуск подвижного элемента в колонну труб на тросе.

Из формулы можно определить среднюю скорость потока рабочего агента

Возможны и другие варианты.

Прокачку жидкости для возбуждения поперечных колебаний в колонне труб 35 производят со скоростью, при которой

Re 7 Reкр. Для поддержания колебательного процесса в колонне труб число Рейнольдса Йе должно быть равным или большим 3.10 4, т.е. должно 4О выполняться требование

О. 1 4 йе = Г- вЂ” вЂ” 3 10 1 где численная величина числа Re взя- 45 та для промывочной жидкости, Г вЂ” учетверенный гидравлический радиус сечения, в котором осуществляется возбуждение колебаний, м, плотность рабочего агента, кг/м3, средняя скорость потока рабочего агента через сечение, в котором осуществляется возбуждение колебаний, вязкость рабочего агента, Па с.

При этом, чем выше значение числа Рейнольдса, тем выше энергия колебаний и эффективность процесса бО ликвидации прихвата колонны труб в скважине. прокачиваемого по трубам, Ойа равна ч - - - - вЂ”

Г р

Зная значение величин, входящих в эту формулу, можно определить величину скорости, при которой в колонне труб возбуждаются поперечные колебания, способствующие освобождению колонны труб от прихвата.

Пусть, например, прихват случился в районе УБТ с диаметром проходного канала D -= -100 мм. При этом диаметр подвижного элемента составляет d = 90 мм, *лотность рабочего агента 1,21 г см и его вязкость

20 сП. Учетверенный гидравлический радиус любого сечения рассчитывается по формуле

Г=4 вЂ” 4 =П-й

Г (D вЂ” Д

T у + Э где F вЂ” площадь сеченИя потока рабочего агента, м, 1 вЂ” смоченный периметр, м.

Таким образом, имеем (в системе

CH) D = 10 -10 м, D = 9 10 м

1,2°, 10> кг/м +, 1t = 20 10 Па- с, Re = 3 10 4.

Необходимая для возбуждения поперечных колебаний в колонне труб средняя скорость потока рабочего агента определяется из приведенной выше формулы

Re Re .

Г Р г3 . 10, 20,10-3 а обеспечивающий эту скорость расход рабочего агента получится умножением ее на площадь сечения потока рабочего агента

Q = V ° Г = V вЂ” (D вЂ” и ) 2 L

9g . вЂ” 50 (100 вЂ” 80) ° 10

-4

353,5 10 м /с 35 и/с

- 4 Ь

Как видно из расчета одного бурового насоса вполне достаточно для ликвидации прихвата предлагаемым способом.

На фиг. 1 изображено устройство для возбуждения упругих колебаний в скважине, работающее при наличии в трубах циркуляции рабочего агента, разрез, на фиг. 2 вЂ” разрез A-A на фиг. 1, на фиг. 3 вЂ” устройство для возбуждения упругих колебаний в колонне труб, работающее при отсутствии в них циркуляции рабочего агента, продольный разрез.

Устройство состоит из корпуса 1, внутри Которого жестко закреплена ограничитеЛьная решетка 2 для сбрасываемого с поверхности шара 3. Кор" пус имеет на концах резьбы для при953183 соединения к нему труб 4 и 5, на которых устройство спускают в скважину.

Устройство (фиг.1) предназначено для ликвидации прихвата колонны труб в скважине при наличии в них циркуляции рабочего агента. Устройство (фиг.3) предназначено для ликвидации прихвата колонны труб в скважине при отсутствии в них циркуляции рабочего агента. Оно отличается от первого тем, что под его ограничительной решеткой 2 внутри корпуса 1 установлена заглушка б, над которой в последнем выполнены сквозные отверстия 7.

Ликвидацию прихвата колонны труб в скважине при помощи предлагаемого способа и устройства осуществляют следующим образом.

Устройство (фиг.1) встраивают в колонну труб и вместе с ним после спуска в скважину осуществляют ее бурение. Если в процессе бурения произойдет прихват бурильной колонны, то отвинчивают ведущую квадратную штангу и в полость колонны труб забрасывают металлический шар 3, имеющий диаметр несколько меньший, чем внутренний диаметр утяжеленных ,бурильных труб. Шар прокачивают вниз до посадки его на ограничительную решетку 2. После посадки шара

3 рабочий агент прокачивают по трубам в-турбулентном режиме при

Ке Ке . Leap при этом совершает .:оперечные колебания в горизонтальной плоскости, которые передаются на стенки труб. Поперечные колебания труб обеспечивают освобождение их от прихвата или заклинки.

В практике бурения скважин возможны случаи, когда нельзя осуществить циркуляцию рабочего агента через прихваченную часть бурильной колонны. В этих случаях трубы над зоной прихвата отворачивают и поднимают их на поверхность скважины, а затем спускают в скважину с устройством по фиг.3, имеющем отверстия. 7 для обеспечения циркуляции . рабочего агента при его прокатке по трубам. Затем присоединяют трубы и устройство к прихваченной части колонны, Последующие операции по ликвидации прихвата колонны труб в скважине проводят аналогично операциям, производимым при работе с устройством по фиг.1.

Положительный эффект от использования предлагаемых способа возбуждения упругих колебаний в скважине и устройства для его осуществления, по сравнению с известными способами и устройствами, заключается в повышении эффективности возбуждения упругих колебаний в колонне труб за

10 счет создания поперечных колебаний, которые, как известно, значительно эффективнее, чем продольные воздействуют на прихваченную в скважине колонну труб.

Предлагаемые способ и устройство позволяют получить значительный экономический эффект.

Формула изобретения

1, Способ возбуждения упругих колебаний в скважине путем воздействия на подвижный элемент прокачиваемой жидкостью, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения его эффективности за счет создания поперечных колебаний в скважине, подвижный элемент удерживают от продольного перемещения, по меньшей мере в одном направлении, а прокачку жидкости производят со скоростью, при которой

Re ) Re>< где Re вЂ” число Рейнольдса, Re вЂ” критическое число РейХР нольдса.

2. Устройство для возбуждения упругих колебаний в скважине, вклю40 чающее полый корпус с ограничителем< над которым установлен подвижный элемент, выполненный в форме шара, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что ограничитель выполнен. в форме решет45 ки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.,Мищевич В.И., и др. Справочник 0 инженера по бурению. Т. II. М., "Недра", 1973, с. 81-82, рис, XVI, 19.

2. Авторское свидетельство СССР

9209350, кл. Е 21 В 5/00, 1965 (прототип) .

953183

Составитель Т.Войтух

Техред Т.Фанта Корректор М. Демчик

Редактор Л.Филиппова

Заказ 6228/54 Тираж б23 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета. СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал IIIIII "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4