§ 3. Бурение скважнн с местной циркуляцией жидкости, создаваемой с помощью сжатого воздуха

При наличии в скважине естественного водопритока с образованием столба жидкости достаточной высоты (статическим уровнем), обратная схема циркуляции жидкости может быть реализована с помощью специальных устройств (снарядов) и сжатого воздуха (рис. 13.2). Эрлифтное устройство представляет собой буровой снаряд с одной или двумя шламовыми трубами и встроенный в колонну БТ смеситель. Циркуляция жидкости в призабойной части скважины возникает при подаче сжатого воздуха по бурильным трубам в смеситель, располагающийся ниже статического уровня столба жидкости. Воздух, поступающий через отверстия перфорированной трубки в смеситель, насыщает жидкость. Образующаяся водовоздушная смесь плотностью меньше единицы поднимается вверх и изливается в полость скважины через отверстия, расположенные в трубе выше статического уровня. Это вызывает приток жидкости внутрь колонкового снаряда через коронку и движение ее к смесителю. Захваченные при этом крупные частицы разрушенной на забое породы оседают в закрытой шламовой трубе, а более мелкие — в открытой трубе при движении потока жидкости к забою по стволу скважины.

В практике применяют эрлифтные наборы конструкции ВИТРаСЭ-63,5 и НЭ-50П, треста «Кривбассгеология», СГИ, характеристики которых приведены в табл. 13.2. Все эрлифтные установки делятся на два типа: изготовленные из труб диаметром 63,5/51,5 мм и больше с металлическими воздухоподводящими трубами, размещаемыми внутри бурильных (водоподъемных); второй тип — из бурильных труб диаметром 50 или 63,5 мм с полиэтиленовыми внутренними трубками. В первом случае применяют специальные быстроразъемные замковые соединения, а во втором — замковые соединения обычной конструкции.

Успех работы эрлифтной установки, применяемой при бурении, зависит от целого ряда факторов. Величина гидравлических сопротивлений в бурильных трубах эрлифта и в снаряде должна быть минимальной. По данным ВИТРа она не должна превышать разность Я - 0,45/»!, где Я—глубина погружения смесителя ниже статического уровня жидкости; h_l — длина эрлифтной трубы до излива (см. рис. 13.2). Все это достигается применением бурильных труб и соединений с наибольшим внутренним диаметром, коронок с увеличенным сечением промывочных каналов и значительным

Рис. 13.2. Схема бурения с эрлифтом и конструкция снаряда:

1 — коронка; 2 — колонковая труба, 3 — переходник; 4 — закрытии шпамаулавливающая труба; S г- открытая шламоулавливающая труба; 6 — шаровой клапан; 7 — бурильная труба;

8. — перфорированная труба; Я — воздухоподводящая трубка; 10 — смеситель

выходом резцов. Промывочная жидкость должна хорошо очищаться от шлама, для чего в снаряд включают шламовые трубы закрытого и открытого типа. Над шламоприемником рекомендуется устанавливать шаровой клапан, предохраняющий керн от выдавливания столбом жидкости при подъеме снаряда.

Возможность применения эрлифтной установки для бурения скважин определяется расходом воздуха при заданных геометрических размерах труб, необходимой интенсивности циркуляции промывочной жидкости (исходя из условий обеспечения нормаль-

Показатель	СЭ-63,5	НЭ-50П
Диаметр водоподъемных труб, мм	634/51,5	50/39
Диаметр воздухоподводящих труб, мм	22/16	16/12
Наружный диаметр замковых соединений, мм	86	65
Длина колонны эрлифта, м	60-70	70
Площадь проходного кольце- вого сечения Бодоподъемных труб, см	17,0	10,35
Площадь проходного сечения замков, см	9,4	5,05
Производительность эрлифта, л/мин	100-55	50-40
Интервал бурения (ниже статического уровня), м	100-600	150—500
Расход воздуха, м3/мии	<4 1 00 о	0,5-0,7

Примечание. В числителе — наружный диаметр, в знаменателе

НЭ-60.3П	НЭ-63.5П-1	НЭ-63,5ПП	«Кривбассгео- логия»	СГИ
60,3/50	63,5/51,5	63,5/51,5	63,5/51,5	63,5/51,5
16/12	16/12	20/15	21,5/16	21,5/16
83	83	83	83	83
70	70	70	60-70	60-70
17,6	18,8	17,6	17,2	17,2
4,15	11,8	10,5	7,5	6,5
70-45	120-60	110-60	80-50	70-50
100—600	100-650	100-575	100-550	100-475
0 Ъ 1 о 00	0,8-1,5	0,75-1,25	0,75-1,2	0,7-1,0

— внутренний.

ного режима бурения) и глубиной скважины (ниже статического уровня). При выборе эрлифтной установки для бурения скважин можно воспользоваться методикой расчета эрлифтных водоподъемников, применяемых для откачки воды из скважины.

(13.1)

Глубина погружения смесителя Н, зависящая от уровня жидкости в скважине, определяется выражением

2. = k/i,

где It — высота подъема жидкости.

Опытным путем установлена примерная зависимость между коэффициентом к и высотой подъема жидкости в скважине h над статическим уровнем.

Высота подъема жидкости,

й, м 5 7 14 20 25 2S 32

Коэффициент погружения,

к 2,85 2,5 2,2 2,0 1,8 1,7 1,55

Глубина погружения эрлифта должна быть такой, при которой давление воздуха в момент пуска эрлифтной установки не превышало бы максимального давления, которое может создать выбранный компрессор.

Порядок работы при бурении с эрлифтной установкой заключается в следующем. Перед спуском бурового снаряда замеряют глубину уровня жидкости Н_х. Определяют длину колонны труб Н₂ (в м) ниже эрлифта по формуле

(13.2)

Н₂ = L - (Н + Hj),

где L — глубина скважины, м; Н — глубина погружения эрлифта, м; Н₁ — глубина уровня жидкости, м.

Затем спускают буровой снаряд, смеситель и колонну бурильных труб с соблюдением установленных правил. После спуска всех труб и подключения компрессора снаряд приподнимают над забоем на 0,5 м и подают воздух в колонну. При достижении пускового давления произойдет выброс водовоздушной смеси из бурильных труб, сопровождаемый хлопком. После этого давление упадет до рабочего, и эрлифт начнет работать. Снаряд осторожно ставят на забой с вращением, не допуская снижения давления воздуха более чем на 0,025 МПа.

Бурение ведут в установленном для конкретных условий режиме с учетом прочности колонны, характера пород, конструкции забойного инструмента и нормальной работы эрлифта. Последнее контролируется по показанию воздушного манометра. Уменьшение или прекращение расхода жидкости сопровождается падением давления. По мере заполнения колонкового снаряда керном давление воздуха будет плавно снижаться, но к концу рейса не более чем на 0,05—0,08 МПа. Если по каким-либо причинам прекращается циркуляция жидкости (работа эрлифта) и ее нельзя восстановить

путем расхаживания снаряда или ограничением подачи инструмента и частоты вращения, рейс прерывается, и снаряд поднимается на поверхность.

Взятие керна можно осуществлять затиркой всухую, заклиниванием шламом или с помощью кернорвательных устройств, в зависимости от характера проходимых пород и условий в скважине, как и при обычных способах бурения. При затирке керна, как и при бурении с прекращением циркуляции жидкости, может происходить прижог коронки. Во избежание сложной аварии по этой причине затирку керна следует производить весьма осторожно, а в процессе бурения внимательно следить за показаниями приборов, своевременно прекращая углубку.