Способ сооружения дренажных скважин и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к горной промышленности , в частности к способам сооружения дренажных скважин и устройствам, используемым для сооружения дренажных скважин. Цель - повышение производительности и уменьшение энергозатрат при бурении перемежающихся по крепости пород. При бурении перемежающихся по крепости пород осуществляют разрушение породы двумя коаксиально установленными внешним 3 и внутренним 4 породоразрушающими элементами (ПРЭ), которые соответственно связаны с внешней 1 и внутренней 2 колоннами (К). Причем ПРЭ 3 и 4 разъемно связаны с К 1 и 2 и кинематически с автономными вращателями. На внутренней поверхности ПРЭ 3 выполнены открытые с внутреннего торца 5 и пазы 6. На внешней поверхности ПРЭ 4 выполнены выступы 7. Внешние ПРЭ 3 связаны с внешней К 1 с помощью байонетного соединения 8. При встрече с твердыми пропластками перемещают внутреннюю К 2 относительно внешней К 1 для связи между собой ПРЭ 4 и 3 внутренней К 2 и внешней К 1. После этого отсоединяют внешнюю К1 от внешнего ПРЭ 3 и осуществляют разрушение породы при равных угловых скоростях вращения ПРЭ 3 и 4. При этом обеспечивают вращение ПРЭ 3 с большей угловой скоростью, чем угловая скорость внешней К1, что обеспечивает повышение эффективности работы . 2 с.п. ф-лы, 4 ил. со с о 00 к ел VJ 9 7 Ь Фиг 3

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4749115/03 (22) 16,10,89 (46) 07.10.91. Бюл. М 37 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, специальным горным работам, рудничной геологии и меркшейдерскому делу (72) И.И. Бондаренко, В.С. Кузькин и Ю.А. Сазонов (53) 622.24.05.53 (008,8) (56) Заявка Японии М 59 — 37387, кл. Е 21 В 6/00, опублик. 1984.

Авторское свидетельство СССР й. 332208, кл. Е 21С 1/00, 1969. (54) СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ДРЕНАЖНЫХ

СКВАЖИН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам сооружения дренажных скважин и устройствам, используемым для сооружения дренажных скважин. Цель — повышение производительности и уменьшение энергозатрат при бурении перемежающихся по

„„ЯЦ„„1682547 А1 (st)5 Е 21 С 1/00, Е 21 В 7/00 крепости пород. При бурении перемежающихся по крепости пород осуществляют разрушение породы двумя коаксиально установленными внешним 3 и внутренним 4 породоразрушающими элементами (ПРЭ), которые соответственно связаны с внешней

1 и внутренней 2 колоннами (К). Причем ПРЭ

3 и 4 разъемно связаны с К 1 и 2 и кинематически с автономными вращателями. На внутренней поверхности ПРЭ 3 выполнены открытые с внутреннего торца 5 и пазы 6. На внешней поверхности ПРЭ 4 выполнены выступы 7. Внешние ПРЭ 3 связаны с внешней

К 1 с помощью байонетного соединения 8.

При встрече с твердыми пропластками перемещают внутреннюю K 2 относительно ) внешней К 1 для связи между собой ПРЭ 4 и 3 внутренней К 2 и внешней К 1. После этого отсоединяют внешнюю К 1 от внешнего ПРЭ 3 и осуществляют разрушение породы при равных угловых скоростях вращения

ПРЭ 3 и 4. При этом обеспечивают вращение ПРЭ 3 с. большей угловой скоростью, чем угловая скорость внешней К 1, что обеспечивает повышение эффективности рабо- (Ь ты, 2 с.и. ф-лы, 4 ил. ОО

1682547 пород.

Сущность способа заключается в следующем.,10

35

55

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам сооружения дренажных скважин и устройствам для сооружения дренажных скважин.

Цель изобретения — повышение производительности и уменьшение энергозатрат при бурении перемежающихся по крепости

С целью повышения производительности и уменьшения энергозатрат при бурении перемежающихся rio крепости пород осуществляют разрушение породы двумя соосными внешним и внутренним вращающимися породоразрушэющими элементами при приложении осевых усилий и вращающейся обсадной колонне и удаление разрушенной породы из скважины, разрушение породы осуществляют при равных угловых скоростях вращения породоразрушающих элементов, причем обеспечивают вращение внешнего породоразрушающего элемента с большей угловой скоростью, чем угловая скорость обсадной KopoHHbl, а осевое усилие на породоразрушающие элементы передают одинаковое по величине.

Нэ фиг.1 изображено устройство для сооружения дренажных скважин, продольный разрез, в момент связи породоразрушающих элементов между собой и колоннами; на фиг,2 — то же, в момент связи коронок с к6лоннэми; на фиг.3 — то же, в момент связи коронок между собой и с внутренней колонной; нэ фиг.4 — вид А на фиг.3.

Устройство для осуществления способа содержит внешнюю (обсадную) 1 и внутреннюю (бурильную) 2 колонны труб, соосно расположенные и установленные с возможностью осевого смещения. Внешняя колонна 1 оснащена порадоразрушающим элементом 3, а внутренняя — породоразрушающим элементом 4, Породоразрушак)щие элементы 3 и 4 разьемно связаны с колоннами 1 и 2 соответственно и кинематически с автономными вращателями (не показаны). На внутренней поверхности внешнего породоразрушающего элемента 3 выполнены открытые с внутреннего торца 5 пазы 6. На внешней поверхности породоразрушающего элемента 4 выполнены выступы 7. Внешний породораэрушающий элемент 3 связан с внешней колонной 1 с помощью байонетного соединения 8.

Устройство работает следующим образом.

При бурении по мягким породам внутреннюю колонну 2 труб подают назад до выхода выступов 7 иэ пазов 6. После этого колонны 1 и 2 труб приводят во вращение и

30 прикладывают осевое усилие на породоразрушающие элементы 3 и 4.

При бурении по крепким породам внутреннюю колонну 2 подают вперед до осуществления контакта передней кромки 9 выступов 7 и внутренней торцевой части 5 внешнего породоразрушающего элемента

3. Создавая в месте контакта небольшое давление и проворачивая внутреннюю колонну 2 труб, вводят в зацепление выступы

7 и пазы 6. Выключают вращение и вводят выступы 7 внутреннего породоразрушэющего элемента 4 в пазы 6 внешнего породоразрушающего элемента 3. После этого внутреннюю колонну 2 труб вращаю s обратную сторону, включают подачу вп,.ед и осуществляют разъем байонетного -соединения 8. Затем приводят во вращение обе колонны труб, на породоразрушающие элементы 3 и 4 прикладывают осевое усилие и осуществляют бурение.

Способ сооружения дренажных скважин осуществляют следующим образом.

Приводят во вращение внутреннюю колонну 2 и соосно расположенную с ней внешнюю колонну 1 и создают одинаковое осевое усилие на породоразрушающие элементы 3 и 4.

При бурении по мягким породам разрушение породы производят породоразрушающими элементами 3 и 4, имеющими такие же угловые скорости вращения, как и у колонн 1 и 2, так как угловая скорость породоразрушающего элемента 3 в этом случае не играет столь существенной роли, как при бурении по твердым породам. Для предотвращения прорыва водопесчаной смеси внутрь внешней колонны 1 в пространстве между породоразрушающими элементами 3 и 4 создают породную пробку 10.

При встрече с твердыми пропластками пород механическая скорость бурения падает, поэтому для повышения ее перераспределяют связи между породоразрушающими элементами 3 и 4 и внешней колонной 1. Для этого внутреннюю колонну 2 подают вперед и породоразрушающим элементом 4 входят в зацепление с породоразрушающим элементом 3, производят рассоединение байонетного соединения 8 породораэрушающего элемента 3 с колонной 1 и продолжают бурение скважины, В этом случае угловая скорость породорэзрушающего элемента 3 повышается и становится равной угловой скорости породоразрушающего элемента 4. В результате механическая скорость бурения повышается. Поскольку угловая скорость вращения внешней колонны 1 не изменяется, вращение внешнего породоразрушаю185

"До 15

До 0,9

2. Устройство для сооружения дренажных скважин, включающее коаксиально установленные внешнюю и внутреннюю колонны труб, связанные с породоразрушающими элементами и вращателями, механизм подачи, отл и ча ю щ еес я тем,что, с целью повышения производительности и уменьшения энергозатрат при бурении перемещающихся по крепости пород, внутренняя колонна труб установлена с возможностью поступательного перемещения относительно внешней колонны труб, а внутренняя поверхность породоразрушающего элемента внешней колонны имеет пазы для взаимодействия с выступами, выполненными на внешней поверхности породоразрушающего элемента внутренней колонны, при этом породораэрушающий элемент внешней колонны связан с последней посредством байонетного соединения.

35 щего элемента происходит с большей угловой скоростью, чем угловая скорость внешней колонны. Поэтому затраты энергии на вращение внешней колонны 1 не увеличиваются, это позволяет при расходовании од- 5 ного и того же количества энергии увелиить глубину бурения, Пример. Скважина сооружается в сеноман-альбском водоносном горизонте, сложенном мелкозернистыми песками, на 10 отметке+ 93 м, Напор водоносного горизонта 10 м. Глубина скважины 70 м. 8$ мощности пласта (по глубине скважины) составляют включения твердых пропластков (деревья с пиритом). Бурение скважины 15 ведется установкой УКД-70, имеющей следующие параметры:

Глубина бурения, м 70

Диаметр бурения (внешнего породора— 20 зрушающего инструмента— коронки), мм

Диаметр внутреннего породоразрушаю щего инструмента (коронки), мм 140 25

Усилие подачи, кН До 80

Усилие для извлечения, кН До 120

Крутящий момент на трубах, кН м

Крутящий момент на шнеках, кН м

Угловая скорость вращения внешней колонны, с 1 0,03

Угловая скорость вращения бурильной колонны, с 0,6

Вид привода вращателей и подачи (регулирование бесступенчатое) — гидравлический, привод редуктора маслонасосов — вал. 40 отбора мощности бульдозера ДЗ-110А.

Внешняя коронка связана с колонной с помощью байонетного соединения. Между внутренней коронкой и колонной соединение резьбовое. Связь между коронками 45. разъемная (с помощью выступов на внутренней коронке и пазов на внешней коронке). Размеры пазов 180 х 20 х 8 мм, выступов — 150 х 16 х 30 мм.

При бурении по включениям твердых 50 пропластков угловая скорость вращения внешней колонны 0,03 с, угловая скорость

-1 вращения бурильной колонны и обеих коронок 0,6с

Формула изобретения

1. Способ сооружения дренажных скважин, включающий разрушение породы двумя связанными с внутренней и наружной колоннами труб породоразрушающими элементами и ри приложении крутящего момента к каждой из колонн и одинакового по величине осевого усилия подачи, удаление разрушенной породы из скважины, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности и уменьшения энергозатрат при бурении перемежающихся по крепости пород, перемещают внутреннюю колонну относительно внешней для связи между собой породоразрушающих элементов внутренней и внешней колонн труб, после чего отсоединяют внешнюю колонну от внешнего породоразрушающего элемента и осуществляют разрушение породы при равных угловых скоростях вращения породоразрушающих элементов, при этом обеспечивают вращение внешнего породоразрушающего элемента с большей угловой скоростью, чем угловая скорость внешней колонны, 1682547 у 1 7

Составитель М, Неснова

Редактор И, Шмакова Техред М,Моргентал Корректор M. Максимишинец

Заказ 3390 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., 4/5

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