Способ ударного бурения с одновременной обсадкой трубами

 

ИЗОБРЕТЕНИЕ ОТНОСИТСЯ К ГОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ,В ЧАСТНОСТИ, К СПОСОБАМ УДАРНОГО БУРЕНИЯ С ОДНОВРЕМЕННОЙ ОБСАДКОЙ ТРУБАМИ /Т/ В ПОРОДАХ, ТРЕБУЮЩИХ ЗАКРЕПЛЕНИЯ, И ПРЕДНАЗНАЧЕНО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН ДИАМЕТРОМ БОЛЕЕ 150 ММ И ГЛУБИНОЙ ДО 50 М. ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ - ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ БУРЕНИЯ ПУТЕМ УВЕЛИЧЕНИЯ ПРЕДЕЛА ГЛУБИНЫ ПОГРУЖЕНИЯ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ ЗА СЧЕТ СНИЖЕНИЯ СИЛ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЮ КОЛОННЫ ПРИ ОДНОВРЕМЕННОМ ЧАСТИЧНОМ ЗАКРЕПЛЕНИИ СТЕНОК СКВАЖИНЫ. СПОСОБ ВКЛЮЧАЕТ РАЗРУШЕНИЕ ЗАБОЯ УДАРНЫМ ДОЛОТОМ, ПРИНУДИТЕЛЬНОЕ ПОГРУЖЕНИЕ ОБСАДНЫХ Т, ИЗВЛЕЧЕНИЕ ПОРОДЫ ИЗ ВНУТРЕННЕЙ ПОЛОСТИ Т И НАРАЩИВАНИЕ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ ПО МЕРЕ УГЛУБЛЕНИЯ СКВАЖИНЫ. ПРИ НАРАЩИВАНИИ ОСЬ КАЖДОЙ ПОСЛЕДУЮЩЕЙ Т СМЕЩАЮТ В ПОПЕРЕЧНОМ НАПРАВЛЕНИИ ОТНОСИТЕЛЬНО ОСИ ПРЕДЫДУЩЕЙ Т НА ВЕЛИЧИНУ ЭКСЦЕНТРИСИТЕТА И ПОВОРАЧИВАЮТ ВОКРУГ ОСИ СКВАЖИНЫ. ДЛИНУ КАЖДОЙ ПОСЛЕДУЮЩЕЙ Т ОПРЕДЕЛЯЮТ В СООТВЕТСТВИИ С СООТНОШЕНИЕМ L<SB POS="POST">0</SB>=2,41C-0,5*98ГНТG(*98П/4-Ψ/2)/0,5*98ГТG(*98П/4-Ψ/2), ГДЕ L<SB POS="POST">0</SB> - РАСЧЕТНАЯ ДЛИНА НАРАЩИВАЕМОЙ Т, СМ

С - СЦЕПЛЕНИЕ ГРУНТА, КГ/СМ<SP POS="POST">2</SP>

Ψ - УГОЛ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ ГРУНТА, ГРАД

*98Г - УДЕЛЬНАЯ МАССА ГРУНТА, КГ/СМ<SP POS="POST">3</SP>

Н - РАССТОЯНИЕ ОТ УСТЬЯ СКВАЖИНЫ ДО НИЖНЕЙ ГРАНИЦЫ РАССЧИТЫВАЕМОГО ИНТЕРВАЛА, СМ., ПРИ ЧАСТИЧНОМ ПОДДЕРЖАНИИ ИХ ТРУБОЙ. СМЕЩЕНИЕ В ПОПЕРЕЧНОМ НАПРАВЛЕНИИ КАЖДОЙ ПОСЛЕДУЮЩЕЙ СЕКЦИИ ОБЕСПЕЧИВАЕТ НЕПОЛНЫЙ КОНТАКТ КОЛОННЫ СО СТЕНКАМИ СКВАЖИНЫ, ЧТО ПОВЫШАЕТ УСТОЙЧИВОСТЬ НЕЗАКРЕПЛЕННОГО УЧАСТКА СТВОЛА И СНИЖАЕТ СИЛУ ТРЕНИЯ, ПРЕПЯТСТВУЮЩУЮ ПОГРУЖЕНИЮ КОЛОННЫ. 6 ИЛ.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (П) (р 4 Е 21 В 7/20, 11/00

3 3 Г3" 3;";

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П.(НТ СССР

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4061732/23-03 (22) 13.02.86 (46) 23.05.89. Бюл. В 19 (71) Московский геологоразведочный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Ю.А.Арсентьев, Г.И.Лукинский и А.П.Полежаева (53) 622.24.051.52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1268711, кл. Е 21 В 7/20, 1985.

Технология и техника геологоразведочных работ. — M., MI PH, 1982, вып. 5, рис. 1б. (54) СПОСОБ УДАРНОГО БУРЕНИЯ С ОДНОВРЕМЕННОЙ ОБСАДКОЙ ТРУБАМИ (57) Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам ударного,бурения с одновременной обсадкой трубами (Т) в породах, требующих закрепления. Оно предназначено для бурения скважин диаметром более 150 мм и глубиной до 50 м, Цель изобретения — повышение эффективности бурения путем увеличения предела глубины погружения обсадной колонны за счет снижения сил сопротивления движению колонны при одновременном частичном закреплении стенок сква—

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам ударного бурения с одновременной обсадкой трубами в породах, требующих закрепления, и предназначается для бурения скважин диаметром более

150 мми глубиной до 50 м. жины. Способ включает разрушение за- боя ударным долотом, принудительное погружение обсадных Т, извлечение породы из внутренней полости Т и наращивание обсадной колонны по мере углубления скважины. При наращивании ось каждой последующей Т смещают в поперечном направлении относительно оси предыдущей Т на величину эксцентриситета и поворачивают вокруг оси скважины. Длину каждой последующей

Т определяют в соответствии с соотношением Ь = 2,4IÑ вЂ” 0,5$Hс8 й/4

- Ч)/2)/0,5 gtg((/4 †(p /2), где ܄— расчетная длина наращиваемой Т, см;

С вЂ” сцепление грунта, кг/см,( угол внутреннего трения грунта, град; — удельная масса грунта, кг/см, Н вЂ” расстояние от устья скважины до нижней границы рассчитываемого интер- С вала, см при частичном поддержании их трубой. Смещение в поперечном направлении каждой последующей секции обеспечивает неполный контакт колонны со стенками скважины, что повышает устойчивость незакрепленного участка ствола и снижает силу трения, препятствующую погружению колонны.

6 ил.

Цель изобретения — повышение эффективности бурения путем увеличения предела глубины погружения обсадной колонны за счет снижения сил сопротивления движению колонны при одновременном частичном закреплении стенок скважины.

1481370

На фиг. 1 показан пример сборки обсадной колонны для осуществления предлагаемого способа, на фиг. 2-5последовательно наращиваемые трубы, сечение", на фиг, 6 — номограмма для

5 определения параметров бурения.

Способ осуществляют следующим образом.

Сбрасывая подвешенное на канате долото (не показано), диаметр которого меньше внутреннего диаметра обсадной трубы 1, производят бурение на определенную глубину. Извлекают долото иэ скважины и устанавливают первую 15 обсадную трубу 1,связанную через соединительный элемент 2 с коротким переходником, оканчивающимся башмаком

3. Установленная обсадная труба будет иметь частичный контакт с поверхностью ствола скважины. По верхнему торцу установленной трубы наносят удары свободно падающим забивным снарядом (не показан), в результате чего происходит срезание выступа в породе, образующегося за счет разницы в диаметрах долота и башмака, и погружение обсадной трубы t. Elo мере продвижения внутренняя полость трубы заполняетсH разрыхленным грунтом, который извлекают с помощью буровой желонки (не показана).

При наращивании обсадной трубы 1 ось второй трубы 4 смещают в поперечном направлении относительно оси предыдущей трубы и поворачивают вокруг оси скважины. Для определения длины труб, составляющих обсадную колонну, и последовательности их наращивания используется метод расчета, основан40 ный на предпосылке о возможности проходки без закреплении определенного интервала ствола скважины при условии частичного закрепления вы" шележащих участков. Длина устанавливаемой на данном интервале обсадной

45 трубы должна быть меньше или равна предельной высоте незакрепленного интервала и определяется в соответствии с соотношением

2 41С вЂ” 0 5(Htg(9 Э

4 2

L о

О 5

4 2 где 1., — расчетная длина наращиваемой обсадной трубы, см;

С вЂ” сцепление грунта, кг/см ; угол внутреннего трения грунта, град;

1 н — удельный вес грунта, кг/см ; — расстояние от устья скважины до нижней границы рассчитываемого интервала, см.

После установки второй обсадной трубы 4 снова продолжают операции разрушения забоя долотом, принудительного погружения второй обсадной трубы, извлечения желонированием разрушенной породы и т.д.

Пример. Проектная глубина скважины Н „ составляет 2200 см, а физико-мехайические свойства пород характеризуются следующимипокаэателями: С = 0,5 кг/см ; ф 30

= 0,0018 кг/см . Тогда длина самой нижней трубы обсадной колонны на проектной глубине равна: L = 117 см= о

1,2 м.

Предельная высота вышележащего интервала скважины определяется так;

Н = Н п — Lо 2083 см.

Тогда L = 234 см 2,3 м.

Продолжив расчет, получим следующие длины секций: 4,7 м на глубине

18,5 м и 9,4 м на глубине 13,8 м от поверхности земли.

Общая глубина скважины 22 м разбивается, считая от забоя, на интервалы длиной 1,2; 2,3; 4,7; 9,4 м и оставшийся до устья скважины интервал длиной 4,4 м, Эти оставшиеся

4,4 м ствола скважины могут поддерживаться секцией трубы, укороченной по сравнению с расчетной длиной до

4,4 м.

На основе полученных данных общая длина обсадной колонны составляет

22 м.

В соответствии с расчетным рядом длин обсадных труб после погружения первой трубы на всю длину (1,2 м) к ней присоединяют с помощью соединительного элемента вторую обсадную трубу (2,3 м).

Если первая труба занимала, например, позицию, как показано на фиг. 2, то вторая труба должна быть установлена в позиции, как показано на фиг. 3. Дальнейший процесс бурения с последовательным наращиванием и поворотом (фиг. 4 и 5) обсадных труб расчетной длины проходит аналогично.

Так как значения длин труб зависят от физико-механических свойств разбуриваемых пород, то для их определения может быть использован график, представленный на фиг. 6. С по5 t4 мощью графика могут быть также определены предельные глубины погружения обсадной колонны, соответствующие заданным параметрам грунта.

При наращивании обсадной колонны поперечное смещение каждой последующей трубы относительно оси предыдущей на величину зксцентриситета е и поворот вокруг оси скважины по отношению к оси предыдущей трубы с учетом допустимой длины трубы, опреде,ляемой из условий устойчивости стенок скважины при частичном поддержании их трубой, обеспечивают увеличение предела глубины погружения обсадной колонны за счет снижения сопротивления продвижению колонны при устойчивости состоянии свободной от закрепления поверхности ствола скважины.

81370 6 скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности бурения путем увеличения предела глубины погружения обсадной

5 колонны за счет снижения сил сопротивления движению колонны при одновременном частичном закреплении сте-. нок скважины, при наращивании обсадной колонны ось каждой последующей трубы смещают в поперечном направлении относительно оси предццущей трубы и поворачивают вокруг оси скважины, причем длину каждой последующей трубы определяют в соответствии с соотношением

2 41С вЂ” 0 5)Htg(- — -1

Я Cf

У Э

4 2

Ь о, ср

20 0,5 сД(- — -) где Ь

25

Формула изобретения

Способ ударного рурения с одновременной обсадкой трубами, включающий разрушение забоя ударным долотом, принудительное погружение обсадных труб, извлечение породы из внутренней полости трубы и наращивание обсадной колонны по мере углубления расчетная длина наращиваемой трубы, см, сцепление грунта, кг/см $ угол внутреннего трения грунта, град; удельный вес грунта, кг/смз; расстояние от устья скважины до нижней границы рассчитываемого интервала, см.

1481370

Составитель С.Длуголенский

Техред А.Кравчук Корректор M Васильева

Редактор Н. Тупица

Заказ 2647/30 Тираж 515 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина, 101