забойное буровое оборудование с независимым струйным насосом

Формула изобретения

1. Забойное буровое оборудование (ЗБО) для использования в обсадной колонне, содержащее устройство со струйным насосом, имеющее струйный насос, причем устройство со струйным насосом прикреплено к обсадной колонне, и буровое долото, прикрепленное к бурильной колонне, в котором при использовании устройство со струйным насосом остается стационарным, когда буровое долото движется, при этом бурильная колонна проходит через устройство со струйным насосом, а буровое долото выполнено с возможностью работы независимо от устройства со струйным насосом.

2. Забойное буровое оборудование по п.1, которое содержит корпус с впускным отверстием для бурового раствора, прикрепленный к внутренней обсадной колонне секции из концентричной обсадной колонны.

3. Забойное буровое оборудование по п.1, которое содержит впускное отверстие для бурового раствора, при этом буровой раствор проходит в устройство со струйным насосом через впускное отверстие для бурового раствора.

4. Забойное буровое оборудование по п.1, которое содержит камеру для бурового раствора.

5. Забойное буровое оборудование по п.1, которое содержит корпус устройства с эластичным вкладышем.

6. Забойное буровое оборудование по п.1, которое содержит корпус насоса.

7. Забойное буровое оборудование по п.1, которое содержит эластичный вкладыш, при этом вкладыш вспучивается из первого положения во второе положение для соприкосновения с бурильной колонной.

8. Забойное буровое оборудование по п.1, которое содержит пакер, при этом пакер отделяет рабочую жидкость от бурового раствора.

9. Забойное буровое оборудование по п.1, которое содержит рабочую жидкость.

10. Устройство, содержащее

секцию из концентричных обсадных колонн, имеющую секцию внутренней колонны и секцию наружной колонны,

устройство со струйным насосом, прикрепленное к секции внутренней колонны,

струйный насос, прикрепленный к устройству со струйным насосом,

секцию бурильной колонны, проходящую через устройство со струйным насосом,

буровое долото, прикрепленное к секции бурильной колонны, причем рабочая жидкость проходит через струйный насос, придавая кинетическую энергию буровому раствору и добываемой текучей среде, так что уменьшается гидростатическое давление, создаваемое столбом жидкости, содержащейся в стволе скважины, а буровое долото выполнено с возможностью работы независимо от устройства со струйным насосом.

11. Устройство по п.10, которое содержит пакерный элемент, прикрепленный к устройству со струйным насосом.

12. Устройство по п.10, которое содержит эластичный вкладыш, прикрепленный к устройству со струйным насосом, при этом вкладыш вспучивается из первого положения во второе положение при соприкосновении с бурильной колонной, обеспечивая направление потока бурового раствора в устройство со струйным насосом.

13. Устройство по п.10, которое содержит устройство для вспучивания эластичного вкладыша, при этом в устройстве для вспучивания эластичного вкладыша используется текучая среда под высоким давлением для вспучивания эластичного вкладыша.

14. Устройство по п.10, в котором в качестве рабочей жидкости используется вода.

15. Устройство по п.10, которое содержит струйный насос, включающий

сопло, выполненное с возможностью резьбового соединения со струйным насосом, так что сопло удаляется и заменяется другим соплом,

и диффузор, выполненный с возможностью резьбового соединения со струйным насосом, так что диффузор удаляется и заменяется другим диффузором.

16. Устройство, содержащее

струйный насос, имеющий сопло, горловину и диффузор,

концентричную обсадную колонну, имеющую секцию внутренней обсадной колонны и секцию наружной обсадной колонны,

эластичный вкладыш, прикрепленный к струйному насосу, при этом эластичный вкладыш направляет поток бурового раствора в струйный насос,

бурильную колонну, проходящую через струйный насос,

буровое долото, соединенное с бурильной колонной,

рабочую жидкость,

буровой раствор,

при этом струйный насос прикреплен к секции внутренней обсадной колонны, а

рабочая текучая среда и буровой раствор не смешиваются до тех пор, пока рабочая текучая среда не пройдет через сопло,

причем в струйном насосе используется рабочая текучая среда для подъема бурового раствора.

17. Устройство по п.16, которое содержит устройство для вспучивания эластичного вкладыша, прикрепленное к струйному насосу, при этом в устройстве для вспучивания эластичного вкладыша используется текучая среда под высоким давлением для вспучивания эластичного вкладыша.

18. Устройство по п.16, в котором рабочая текучая среда выбрана из группы, состоящей из воды, нефти или дизельного топлива.

19. Устройство по п.16, в котором

сопло выполнено с возможностью резьбового соединения со струйным насосом, так что сопло удаляется и заменяется другим соплом, и

диффузор выполнен с возможностью резьбового соединения со струйным насосом, так что диффузор удаляется и заменяется другим диффузором.

20. Устройство, содержащее

множество секций концентричных обсадных колонн, при этом каждая секция концентричных обсадных колонн состоит из секции внутренней обсадной колонны и секции наружной обсадной колонны, а струйный насос жестко соединен с секцией внутренней обсадной колонны,

эластичный вкладыш, прикрепленный к струйному насосу, при этом эластичный вкладыш направляет поток бурового раствора в устройство, и

устройство для вспучивания эластичного вкладыша, при этом в устройстве для вспучивания эластичного вкладыша используется рабочая текучая среда для вспучивания эластичного вкладыша.

21. Устройство по п.20, в котором рабочая текучая среда выбрана из группы, состоящей из воды, нефти и дизельного топлива.

22. Устройство по п.20, в котором

струйный насос содержит сопло, горловину и диффузор, при этом сопло выполнено с возможностью резьбового соединения со струйным насосом, так что сопло удаляется и заменяется другим соплом, и

диффузор выполнен с возможностью резьбового соединения со струйным насосом, так что диффузор удаляется и заменяется другим диффузором.

23. Способ подъема буровой жидкости, включающий

обеспечение множества секций концентричных обсадных колонн, имеющих секцию внутренней колонны и секцию наружной колонны,

прикрепление устройства со струйным насосом к секции внутренней колонны,

прикрепление струйного насоса к устройству со струйным насосом,

прохождение секции бурильной колонны через устройство со струйным насосом,

прикрепление бурового долота к секции бурильной колонны, причем рабочая жидкость проходит через струйный насос, придавая кинетическую энергию буровому раствору и добываемой текучей среде, так что уменьшается гидростатическое давление, создаваемое столбом жидкости, содержащейся в стволе скважины,

а буровое долото выполнено с возможностью работы независимо от устройства со струйным насосом,

нагнетание текучей среды под давлением в буровой раствор и добываемую текучую среду, используя струйный насос.

24. Способ по п.23, включающий перенаправление потока бурового раствора в струйный насос.

25. Способ по п.23, включающий вспучивание эластичного вкладыша, используя текучую среду под давлением.

26. Способ по п.23, в котором стадия нагнетания включает уменьшение давления в буровом растворе.

27. Способ по п.23, в котором стадия нагнетания включает создание условий бурения при пониженном гидростатическом давлении в стволе скважины.

28. Система, включающая

устройство, содержащее секцию из концентричных обсадных колонн, имеющую секцию внутренней колонны и секцию наружной колонны, устройство со струйным насосом, прикрепленное к секции внутренней колонны,

струйный насос, прикрепленный к устройству со струйным насосом, секцию бурильной колонны, проходящую через устройство со струйным насосом,

буровое долото, прикрепленное к секции бурильной колонны, причем рабочая жидкость проходит через струйный насос, придавая кинетическую энергию буровому раствору и добываемой текучей среде, так что уменьшается гидростатическое давление, создаваемое столбом жидкости, содержащейся в стволе скважины,

а буровое долото выполнено с возможностью работы независимо от устройства со струйным насосом,

причем наружное кольцевое пространство образовано между внутренней обсадной колонной и наружной (эксплуатационной) обсадной колонной,

буровую вышку, при этом буровая вышка обеспечивает вставку бурильной колонны и внутренней обсадной колонны в ствол скважины и вращение бурильной колонны, причем ствол скважины облицован наружной обсадной колонной, а внутренняя обсадная колонна расположена концентрично с наружной обсадной колонной,

насос для бурового раствора, при этом насос для бурового раствора обеспечивает циркуляцию бурового раствора от поверхности к забою ствола скважины и обратно к поверхности,

насос для рабочей текучей среды, при этом насос для рабочей текучей среды нагнетает текучую среду под высоким давлением в кольцевое пространство и вниз него через струйный насос и в буровой раствор и добываемую текучую среду, возвращая к поверхности.

29. Устройство для бурения скважины, содержащее

секцию из концентричных обсадных колонн, имеющую секцию внутренней колонны и секцию наружной колонны, проходящих вдоль буровой скважины,

устройство со струйным насосом, прикрепленное к секции внутренней обсадной колонны и имеющее струйный насос,

секцию бурильной колонны, проходящую вдоль секции внутренней обсадной колонны и через устройство со струйным насосом,

буровое долото, прикрепленное к секции бурильной колонны для работы независимо от устройства со струйным насосом, причем буровой раствор проходит к буровому долоту, а рабочая жидкость проходит через струйный насос для соединения с буровым раствором, придавая кинетическую энергию буровому раствору и добываемой текучей среде, так что уменьшается гидростатическое давление, создаваемое столбом жидкости, содержащейся в стволе скважины.

30. Устройство по п.29, в котором

наружное кольцевое пространство образовано между внутренней и наружной обсадными колоннами,

внутреннее кольцевое пространство образовано между внутренней обсадной колонной и бурильной колонной, при этом устройство содержит

пакер для изолирования наружного кольцевого пространства от бурильного долота, при этом

рабочая жидкость проходит вдоль изолированного наружного кольцевого пространства к струйному насосу,

буровой раствор проходит вдоль буровой колонны к буровому долоту, а буровой раствор и добываемая текучая среда из бурового долота проходят в устройство со струйным насосом для соединения с рабочей жидкостью из струйного насоса и прохождения во внутреннее кольцевое пространство при сниженном гидростатическом давлении.

31. Устройство по п.30, содержащее

эластичный вкладыш, размещенный в устройстве со струйным насосом между бурильной колонной и внутренней обсадной колонной, при этом эластичный вкладыш выполнен с возможностью работы между первым положением, когда буровой раствор и добываемая текучая среда проходят через струйный насос, и вторым положением, когда буровой раствор и добываемая текучая среда проходят в устройство со струйным насосом.

32. Устройство по п.31, в котором эластичный вкладыш выполнен с возможностью работы между первым положением и вторым положением, когда применяется рабочая жидкость.

33. Устройство по п.30, содержащее насос бурового раствора для подачи бурового раствора в буровое долото и насос рабочей жидкости для подачи отфильтрованного бурового раствора в качестве рабочей жидкости в струйный насос.

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к устройству и способу бурения нефтяных месторождений и, в частности, к устройству и способу бурения при пониженном гидростатическом давлении в стволе скважины посредством искусственного подъема бурового раствора и пластовой жидкости при помощи устройства со струйным насосом, прикрепленного к отрезку внутренней обсадной колонны, с одновременным бурением буровым долотом и бурильной колонной, которая проходит через устройство со струйным насосом.

ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для того чтобы добывать текучие среды, такие как нефть, газ и вода из подземных горных пород, бурят скважину в нефте-, газо- или водоносной зоне. Большинство скважин обычно бурят с использованием буровой установки, бурового долота, бурильной колонны и насоса для циркуляции жидкости в стволе скважины и из него. Буровая установка вращает и опускает бурильную колонну и буровое долото для проникновения в породу. Буровой раствор, иногда называемый глинистым раствором, прокачивают внизу бурильной колонны через буровое долото для охлаждения и смазывания бурового долота во время разрушения им породы. Кроме того, буровой раствор удаляет частицы породы, известные как буровой шлам, который образуется вследствие вращения бурового долота. Шлам оказывается увлеченным в столб бурового раствора, когда он возвращается на поверхность для разделения и повторного использования. Столб бурового раствора служит также для второй цели - созданию давления для предотвращения просачивания из горных пород в скважину. Если при использовании давления от столба бурового раствора для предотвращения просачивания гидростатическое давление столба бурового раствора превышает давление, имеющееся в горных породах, то условия бурения называют бурением при пониженном гидростатическом давлении в стволе скважины.

Необходимое условие при бурении - это предотвращение проникновения буровых растворов в окружающую горную породу и загрязнения пласта. Другое необходимое условие - это обеспечение любой текучей среде, как, например, нефти, возможности течь из пробуриваемого пласта в ствол скважины выше бурового долота, так чтобы можно было осуществлять добычу во время процесса бурения. Оба эти условия могут быть достигнуты понижением забойного давления или, другими словами, понижением гидростатического давления, которое прилагается столбом текучих сред в стволе скважины, до величины, которая ниже порового давления, существующего в горных породах. Понижение забойного давления в стволе скважины во время бурения ниже пластового давления для достижения любой из этих целей называется бурением при пониженном гидростатическом давлении в стволе скважины.

Во время обычного бурения при пониженном гидростатическом давлении в стволе скважины намеренно уменьшают плотность текучих сред, содержащихся в стволе скважины. При обычном бурении при пониженном гидростатическом давлении в стволе скважины уменьшение плотности текучих сред приводит к гидростатическому давлению столба текучих сред ниже, чем давление, имеющееся в порах пробуриваемых горных пород. Когда уменьшение плотности приводит к гидростатическому давлению столба текучих сред ниже, чем давление, имеющееся в порах пробуриваемых горных пород, текучие среды в пласте могут течь в ствол пробуриваемой скважины. Бурение при пониженном гидростатическом давлении в стволе скважины стало распространенным в современной нефтегазовой промышленности, потому что оно не позволяет буровым растворам проникать в окружающую горную породу и ухудшить проницаемость пласта.

Состояние пониженного гидростатического давления в стволе скважины обычно достигается нагнетанием агента для уменьшения плотности, как например, воздуха, азота, отработанного или природного газа в текучей среде, который закачивают вниз бурильной колонны во время процесса бурения скважины. Нагнетаемый газ объединяется с буровым раствором и уменьшает его плотность, что таким образом, понижает гидростатическое давление, которое существует в кольцевом пространстве между бурильной колонной и стенкой ствола скважины. Технология с концентричными обсадными трубами - это распространенный способ подачи газа к забою скважины посредством использования второй колонны обсадных труб, подвешенной в стволе скважины внутри эксплуатационной обсадной колонны. Нагнетаемый газ проходит вниз к забою скважины через наружное кольцевое пространство, образованное двумя колоннами обсадных труб. Буровой раствор, подаваемый по бурильной колонне, и любая добываема текучая среда объединяются с нагнетаемым газом, когда он проходит вверх через внутреннее кольцевое пространство между второй или концентричной колонной обсадных труб и бурильной колонной. Этот процесс может быть обратным, так чтобы внутреннее кольцевое пространство использовалось для нагнетания газа, а наружное кольцевое пространство - для отвода жидкости и газа из скважины. Использование газа в качестве агента для уменьшения плотности имеет определенные недостатки. Во-первых, при использовании воздуха существуют риск пожаров в скважине и проблемы коррозии. Во-вторых, при использовании инертного газа, как, например, азота, расходы могут быть чрезмерно высокими. В любом случае велики затраты на сжатие на поверхности, которые требуются при всех видах газа.

Другой способ понижения забойного давления - это удаление текучих сред из скважины искусственным вызыванием подъема посредством использования струйного насоса и рабочей текучей среды. Использование струйных насосов является обычным при операциях добычи в том случае, когда прекращено бурение. В этом случае извлекают бурильную колонну и буровое долото и опускают струйный насос в скважину на конце колонны труб. Насос на поверхности под высоким давлением нагнетает рабочую текучую среду вниз колонны труб и через сопло, горловину и диффузор струйного насоса. Давление рабочей текучей среды преобразуется в кинетическую энергию посредством сопла, которое образует струю текучей среды с очень высокой скоростью. Буровой раствор и добываемая текучая среда втягиваются в горловину струйного насоса потоком рабочей текучей среды, выходящей с высокой скоростью из сопла в горловину струйного насоса. Буровой раствор и добываемая текучая среда смешиваются с рабочей текучей средой, когда они проходят через диффузор. По мере того, как происходит смешивание текучих сред, смешанные текучие среды, движущиеся с высокой скоростью, в диффузоре преобразуются обратно в текучие среды, находящиеся под давлением. Текучие среды, находящиеся под давлением, имеют достаточную энергию для того, чтобы проходить к поверхности через кольцевое пространство между эксплуатационной обсадной колонной и колонной труб, которая доставила струйный насос в скважину.

Хотя струйные насосы используют для удаления текучей среды из скважины посредством понижения забойного давления в эксплуатационных скважинах, преимущества бурения при пониженном гидростатическом давлении в стволе скважины были бы значительно усилены, если можно было бы объединить струйный насос с операциями бурения. Струйный насос можно было бы применять для достижения пониженного гидростатического давления в стволе скважины при опущенной в ствол бурильной колонне и работающем буровом долоте. Используя рабочую текучую среду, например воду, можно было бы вообще избежать недостатков, связанных с газом, тем самым повышая безопасность и уменьшая расходы. Предпринимались попытки поместить струйные насосы в буровые долота. Однако, когда струйный насос помещен в буровое долото, буровой раствор служит двойной цели и становится рабочей текучей средой перед вхождением в сопло струйного насоса. Когда рабочая жидкость и буровой раствор являются одной и той же текучей средой и входят в сопло струйного насоса, чрезвычайно высокая абразивность бурового раствора может вызвать преждевременный износ струйного насоса.

Таким образом, необходимо создать струйный насос, соединенный с концентричной колонной обсадных труб, который будет вызвать искусственный подъем, при этом допуская работу бурового долота независимо от струйного насоса. Кроме того, необходимо, чтобы струйный насос, соединенный с концентричной колонной обсадных труб, отделял текучую рабочую среду от бурового раствора до тех пор, пока рабочая текучая среда не пройдет через сопло струйного насоса.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение, которое удовлетворяет вышеуказанным требованиям, относится к забойному буровому оборудованию /ЗБО/ для обеспечения искусственного подъема бурового раствора и пластовой текучей среды посредством гидравлического струйного насоса, прикрепленного к концентричной колонне обсадных труб, и бурильной колонны, содержащей буровое долото и проходящей через струйный насос. При такой конструкции буровой раствор и добываемая текучая среда не смешиваются с рабочей текучей средой до тех пор, пока рабочая жидкость не пройдет через сопло струйного насоса. Струйный насос соединен с отрезком внутренней концентричной колонны обсадных труб. Струйный насос состоит из сопла, горловины и диффузора. Устройство со струйным насосом содержит также эластичный вкладыш, который вспучивается для перенаправления потока бурового раствора из внутреннего кольцевого пространства к горловине струйного насоса.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - вид предпочтительного варианта выполнения струйного насоса, прикрепленного к концентричной обсадной колонне /СНКОК/, и забойного бурового оборудования /ЗБО/, показывающий невспученный эластичный вкладыш. Положение вспученного эластичного вкладыша обозначено пунктирной линией,

фиг.2 - вид предпочтительного варианта выполнения СНКОК и ЗБО в разрезе по линии 2-2 на фиг.1, показывающий струйные насосы, камеры для бурового раствора, внутреннее кольцевое пространство и наружное кольцевое пространство,

фиг.3 - вид предпочтительного варианта выполнения ЗБО в разрезе по линии 3-3 на фиг.1, показывающий впускное отверстие для струи, камеры для бурового раствора, внутреннее кольцевое пространство и наружное кольцевое пространство,

фиг.4 - вид предпочтительного варианта выполнения ЗБО в разрезе по линии 4-4 на фиг.1, показывающий патрубок устройства с эластичным вкладышем, корпус устройства с эластичным вкладышем, камеру для бурового раствора, внутреннее кольцевое пространство, наружное кольцевое пространство и бурильную колонну,

фиг.5 - вид предпочтительного варианта выполнения ЗБО в разрезе по линии 5-5 на фиг.1, показывающий эластичный вкладыш, впускное отверстие устройства с эластичным вкладышем, патрубок устройства с эластичным вкладышем, трубку устройства с эластичным вкладышем, внутреннее кольцевое пространство, наружное кольцевое пространство и бурильную колонну,

фиг.6 - вид предпочтительного варианта выполнения ЗБО в разрезе по линии 6-6 на фиг.2, показывающий вспученный эластичный вкладыш и удлинение камер для бурового раствора к насосной камере,

фиг.7 - альтернативный вариант выполнения ЗБО, показывающий цельную конструкцию насосов и их корпуса,

фиг.8 - вид альтернативного варианта выполнения ЗБО в разрезе по линии 8-8 на фиг.1, показывающий струйное сопло, диффузор, насосную камеру, внутреннее кольцевое пространство и наружное кольцевое пространство,

фиг.9 - подробный вид ЗБО, показывающий струйный насос, горловину и диффузор,

фиг.10 - вид в разрезе альтернативного варианта СНКОК и ЗБО, в котором внутренняя и наружная стенки камеры для бурового раствора действуют как диффузор,

фиг.11 - изображение наземного оборудования, используемого для приведения в действие ЗБО.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как видно на фиг.1, ствол 160 скважины облицован эксплуатационной обсадной колонной 120, которая отделяет наружное кольцевое пространство 210 от земли 130. Пакер 140 проходит до соединения с эксплуатационной обсадной колонной 120. Внутренняя обсадная колонна 150 концентрична с эксплуатационной обсадной колонной 120 и имеет диаметр меньше, чем у нее. Внутренняя обсадная колонна 150 проходит вниз от поверхности и прикреплена к пакеру 140. Внутренняя обсадная колонна 150 и эксплуатационная обсадная колонна 120 образуют наружное кольцевое пространство 210, которое простирается до поверхности и у забоя закрыто пакером 140. В наружном кольцевом пространстве 210 содержится рабочая текучая среда 100, которую с поверхности поддерживают под давлением. Во внутреннюю обсадную колонну вставлена бурильная колонна 110, так что образуется внутреннее кольцевое пространство 230 между бурильной колонной 110 и внутренней обсадной колонной 150. Буровой раствор 101 проходит с поверхности по бурильной колонне 110 к забою ствола 160 скважины и затем проходит вверх через кольцевую область между бурильной колонной 100 и эксплуатационной обсадной колонной 120. Когда буровой раствор достигает пакера 140, он проходит вверх через внутреннее кольцевое пространство 230. Возможно обратное прохождение потока бурового раствора 101 вдоль бурильной колонны 110 по внутреннему кольцевому пространству 230.

ЗБО 300 прикреплено к внутренней обсадной колонне 150 и расположено над пакером 140. Используемый здесь термин «струйный насос» обозначает устройство, которое имеет сопло, горловину и диффузор, который передает энергию от рабочей текучей среды к буровому раствору и добываемой текучей среде для искусственного подъема и удаления бурового раствора и добываемой текучей среды из скважины, при этом уменьшая гидростатическое давление столба объединенной жидкости в кольцевом пространстве между концентричной колонной обсадных труб и бурильной колонной выше струйного насоса. Корпус 310 с впускным отверстием для бурового раствора навинчен на внутренний корпус 150 и проходит вверх от него. Корпус 310 с впускным отверстием для бурового раствора имеет приблизительно такой же внутренний диаметр, как и у внутреннего корпуса 150, так что при необходимости буровой раствор 101 может продолжать проходить вверх к поверхности через внутреннее кольцевое пространство 230. Кроме того, корпус 310 содержит впускное отверстие 240 для бурового раствора, которое является окном в корпусе 310 и позволяет буровому раствору 101 проходить в камеру 242 для бурового раствора. Камера 242 для бурового раствора представляет собой кольцевую область, которая позволяет буровому раствору 101 проходить от впускного отверстия 240 для бурового раствора к насосной камере 216.

Как видно на фиг.4, камера 242 для бурового раствора снаружи ограничена наружной стенкой 312 этой камеры, которая навинчена на корпус 310 с отверстием для бурового раствора и проходит вверх от него. Камера 242 для бурового раствора изнутри ограничена корпусом 318 устройства с эластичным вкладышем, внутренней стенкой 314 камеры для бурового раствора и корпусом 320 насоса. Внутренняя стенка 314 камеры для бурового раствора проходит вверх вдоль камеры 242 для бурового раствора и приварена к корпусу 318 устройства с эластичным вкладышем. Корпус 318 включает эластичный вкладыш 316 и состоит из двух цилиндров у верхнего и нижнего концов эластичного вкладыша 316, которые имеют такой же наружный диаметр, как и у внутренней поверхности внутренней стенки 314 камеры для бурового раствора. Используемый здесь термин «устройство с эластичным вкладышем» означает устройство, эластичный вкладыш которого вспучивается из первого положения во второе положение для соприкосновения с бурильной колонной и отвода обратного потока жидкостей через струйный насос. Нижний цилиндр корпуса 318 устройства с эластичным вкладышем приварен к корпусу 310 с впускным отверстием для бурового раствора. Верхний цилиндр корпуса 318 устройства с эластичным вкладышем приварен к внутренней поверхности внутренней стенки 314 камеры для бурового раствора.

Эластичный вкладыш 316 имеет цилиндрическую форму и соединен с корпусом 318 устройства с эластичным вкладышем. Эластичный вкладыш 316 имеет наружный диаметр, равный диаметру внутренней поверхности внутренней стенки 314 камеры для бурового раствора. Эластичный вкладыш 316 изготовлен из растяжимого материала, как например, резины, который во время вспучивания эластичного вкладыша растягивается внутрь от внутренней стенки 316 камеры для бурового раствора до бурильной колонны 310. В корпус 310 с впускным отверстием для бурового раствора ввинчена трубка 332 устройства с эластичным вкладышем. Она проходит вверх через камеру 242 для бурового раствора и ввинчена в патрубок 334 устройства с эластичным вкладышем. Этот патрубок 334 приварен к внутренней стенке 314 камеры для бурового раствора. Как видно на фиг.1 и 5, впускное отверстие 222 устройства с эластичным вкладышем позволяет рабочей текучей среде 100 проходить через внутреннюю стенку 314 камеры для бурового раствора, расположенную между патрубком 334 и эластичным вкладышем 316. Рабочая текучая среда 100 проходит из наружного кольцевого пространства 210 через трубку 332, патрубок 334 и впускное отверстие 222 к эластичному вкладышу 316. С увеличением давления рабочей текучей среды 100 она будет наполнять наполнительную зону 224 устройства с эластичным вкладышем и эластичный вкладыш 316 будет вспучиваться, пока не будет соприкасаться с бурильной колонной 310. Когда эластичный вкладыш 316 соприкасается с бурильной колонной 110, он отклоняет поток бурового раствора 101 во внутреннем кольцевом пространстве 230 и заставляет буровой раствор 101 проходить через впускное отверстие 240 в камеру 242 для бурового раствора.

Как видно на фиг.1, корпус 320 насосной части навинчен как на внутреннюю стенку 314, так и на наружную стенку 312 камеры для бурового раствора. Камера 242 для бурового раствора при своем прохождении вверх через корпус 320 насосной части разделяется на четыре секции, как это видно на фиг.6. Буровой раствор 101 проходит вверх через камеру 242 для бурового раствора и входит в насосную камеру 216. Насосная камера 216 представляет собой кольцевое пространство, ограниченное внутри насосом 322 и снаружи - корпусом 320 насосной части. В насосной камере 216 буровой раствор 101 окружает насос 322 и втягивается в горловину 217 под действием рабочей текучей среды 100, выходящей из сопла 214 насоса.

Как видно на фиг.3, корпус 320 насосной части содержит четыре впускных отверстия 212, которые позволяют рабочей текучей среде 100 проходить из наружного кольцевого пространства 210 к насосу 322. ЗБО 300 содержит четыре насоса 322, которые ввинчены в корпус 320 насосной части. Каждый насос 322 выполнен цилиндрическим по форме и имеет сопло 214, жестко соединенное с верхним концом насоса 322. Сопло 214 насоса имеет коническую форму с отверстием в его вершине для возможности прохождения потока рабочей текучей среды 100 из насоса 322 в горловину 217.

Как видно на фиг.9, рабочая текучая среда 100 и буровой раствор 101 смешиваются в горловине 217 с образованием вытекающего потока 102. Вытекающий поток 102 проходит вверх через горловину 217 и входит в диффузор 218. Диффузор 218 представляет собой коническое отверстие в корпусе 324 диффузора, который ввинчен в корпус 320 насосной части. Вытекающий поток 102 проходит вверх из диффузора 218 в камеру 244 для вытекающего потока. Камера 244 для вытекающего потока представляет собой кольцевое пространство, ограниченное снаружи переходной муфтой 326 внутренней обсадной колонны и внутри - бурильной колонной 110. Переходная муфта 326 внутренней обсадной колонны ввинчена в корпус 320 насосной части и навинчена на внутреннюю обсадную колонну 150. Вытекающий поток 102 проходит из камеры 244 во внутреннее кольцевое пространство 320 и далее к поверхности.

СНКОК и ЗБО 300 действуют так, как описано выше, только тогда, когда эластичный патрубок 316 вспучен так, как это показано на фиг.6. Когда эластичный патрубок 316 не вспучен, буровой раствор 101 будет проходить вверх через внутреннее кольцевое пространство 230, а не во впускное отверстие 240 для бурового раствора. Когда будет увеличено давление рабочей текучей среды 100 для вспучивания эластичного патрубка 316 до его соприкосновения с бурильной колонной 110, буровой раствор 101 больше не будет иметь возможности проходить через внутреннее кольцевое пространство 320, а вместо этого будет продавливаться во впускное отверстие 240 для бурового раствора. На фиг.10 показан альтернативный вариант выполнения ЗБО 300, где трубка 332 к эластичному вкладышу передвинута вверх, а насос 322 объединен с впускным отверстием 240 для бурового раствора. Альтернативный вариант на фиг.10 является предпочтительным, так как требуется меньшее количество частей. В другом альтернативном варианте возможно также объединение частей ЗБО 300 в цельную конструкцию. На фиг.7 струйные насосы 322 и корпус 320 насосной части имеют цельную конструкцию. Кроме того, количество струйных насосов не должно ограничиваться тем количеством, которое показано в предпочтительном варианте осуществления изобретения. На фиг.8 показан альтернативный вариант выполнения ЗБО 300, в котором используется шесть струйных насосов. Кроме того, на фиг.8 представлен вид сверху струйных насосов при рассмотрении вниз к диффузорам, на котором показаны сопла, горловины и диффузоры струйных насосов.

Способ подъема для удаления бурового раствора и добываемой жидкости 101 заключается в нагнетании рабочей текучей среды 100 через сопло, так чтобы при выходе рабочей текучей среды из сопла создавался перепад давления, обеспечивающий втягивание бурового раствора и добываемой текучей среды 101. Рабочая текучая среда входит в диффузор, где рабочая текучая среда объединяется с буровым раствором и добываемой текучей средой. Когда рабочая текучая среда объединяется с буровым раствором и добываемой текучей средой, рабочая текучая среда, проходящая с высокой скоростью, преобразует буровой раствор и добываемую текучую среду в объединенную, находящуюся под давлением текучую среду, которая теперь имеет энергию для прохождения к поверхности. При таком процессе уменьшается давление выходящего потока 102 вследствие понижения гидростатической нагрузки столба текучей среды ЗБО 300. Понижение гидростатической нагрузки, в свою очередь, понижает давление в стволе 160 скважины ниже ЗБО 300 и дает возможность добываемой текучей среды в коллекторе проходить в ствол 160 скважины. Этот способ подъема может быть использован во время процесса бурения и связан скорее с внутренней обсадной колонной 150, чем с бурильной колонной 110.

На фиг.11 показано наземное оборудование, которое необходимо для бурения скважины при пониженном гидростатическом давлении в стволе скважины, используя концентричный струйный насос. Некоторое оборудование, как, например, буровая вышка 400, насос 402 для бурового раствора и резервуар для запасного бурового раствора/оборудование для регулирования содержания твердой фазы в буровом растворе 406, применяется при большинстве обычных операциях бурения. Кроме того, показано другое оборудование для бурения при пониженном гидростатическом давлении в стволе скважины, как, например, четырехфазный (нефть, вода, буровой шлам и газ) сепаратор 404, факельная стойка 405, складские резервуары 409 для нефти, резервуары 408 для попутно добываемой воды и резервуары 407 для бурового раствора. Дополнительным наземным оборудованием, необходимым для работы концентричного струйного насоса, является насос 401 для рабочей текучей среды и оборудование 403 для фильтрования рабочей текучей среды. Необходим отдельный насос для нагнетания рабочей текучей среды 100 вниз по кольцевому пространству. Насос 402 для бурового раствора невозможно использовать по двум причинам. Во-первых, насос 401 для рабочей текучей среды должен работать при намного более высоких давлениях, чем насос 402 для бурового раствора. Во-вторых, рабочую текучую среду 100 необходимо фильтровать, так чтобы она не вызывала преждевременную эрозию сопел в ЗБО 300. Буровой раствор 101, который заканчивается и циркулирует вниз по бурильной колонне 110 с помощью насоса 402 для бурового раствора, содержит «буровую мелочь», которая образуется из пробуриваемой горной породы, отсюда именуемая грязью, и не был бы приемлем для пропуска через небольшое сопло струйного насоса.

В отношении вышеизложенного описания необходимо учесть, что оптимальные размерные зависимости согласно изобретению, включая изменения в размере, материалах, конфигурации, форме, функции и принципе действия, сборке и применении, считаются вполне ясными и очевидными для специалиста в данной области, и что все зависимости, эквивалентные тем, которые показаны на чертежах и изложены в описании, считаются охватываемыми настоящим изобретением.