Устройство для бурения скважин в рыхлых породах с одновременной обсадкой

 

Использование: в горном деле. Сущность изобретения: устройство включает буровую и защитную колонны со смещенными осями в призабойной части, породоразрушающий инструмент на буровой колонне, который соединен с буровой колонной эксцентричным переходником. На последнем размещен эксцентричный центратор. На центраторе выполнен продольный паз для взаимодействия с внутренним продольным выступом защитной колонны. Величину эксцентриситета переходника определяют по зависимости с ,5 (Отр-Од), где ЬТр и Од -диаметры защитной колонны и породоразрущающего инструмента соответственно. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕсПУБлик (51) 5 Е 21 В 7/20

ГОСУДАРСТВЕ ННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 (1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ (21) 4861719/03 (22) 27.08,90 (46) 28.02,93.Бюл.№ 8 (71) Научно-производственное обьединение по осушению месторождений полезных ископаемых и специальным горным работам (72) В,П.Петриченко, В.Г.Королев, П.М.Сиваев и В.А.Шеметов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1143825, кл, Е 21 В 7/20, (54) УСТРОЙ@„ВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН В РЫХЛЬЬ ПОРОДАХ С ОДНОВРЕМЕННОЙ ОБСАДКОЙ

Изобретение относится к горному делу, в частности бурению замораживающих гориэоктальных (наклонных), дренажных скважин при осушению бортов карьеров и промплощадок, Целью изобретения является повышение эффективности бурения горизонтальных и наклонных скважин за счет управления углублением забоя в заданном направлении, На фиг,1 — изображено устройство продольный вид; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1.

Устройство состоит иэ обсадной колонны 1 с внутрекним продольным выступом 2 на ней высотой h (фиг,1), Внутри обсадной колонны расположена буровая колонна 3 с породоразрушающим инструментом 4, на котором выполнены пазы 5; позволяющие породоразрушающему инструменту 4 при бурении выходить за пределы обсадной колонны 1. Породоразрушающий инструмент соединен с буровой колонной эксцентрич„„ Ц„„1798467 А1

2 (57) Использование; в горном деле. Сущность изобретения: устройство включает буровую и защитную колонны со смещенными осями в приэабойной части, породораэрушающий инструмент на буровой колонне, который соединен с буровой колонной эксцентричным переходником, На последнем размещен эксцентричный центратор. На центраторе выполнен продольный паз для взаимодействия с:внутренним продольным выступом защитной колонны. Величину эксцентриситета переходника определяют по зависимости с

Р>0,5 (астр-Од), где 0тр и 0д — диаметры защитной колонны и породоразрушающего инструмента соответственно. 2 ил. ным переходником 6 с ограничителями 7 и

8, расположенными соответственно ка тор. це буровой колонны 3 и на переходнике 6.

На переходнике 6 размещен эксцентричный центратор 9, состоящий иэ двух втулок 10 и

11, установленных с зазором для обеспечения циркуляции промывочной жидкости. На втулке 11 выполнен продольный паз 12 с ОО наклонным срезом 13 для взаимодействия с: фь выступом 2 обсадной колонны 1 (фиг.2), Цен- О трата р 9 служит для смещения оси 14 буровой колонны 3 относительно оси 15 обсадной колонны 1. Буровая и обсадная колонны установлены со смещекными осями 14 и 15 соответственно относительно друг друга в забойкой части;

Ось 16 породоразрушающего инструмента 4 смещена относительно оси 14 буровой колонны 3 на величину эксцентриситета е, определяемую зависимостью е>0,5 (О р-0д), где Ютр и 0д — диаметры обсадной колонны

1798467 породоразрушающего инструмента 4, так 20 величина этого выступа не будет препятствовать установке в скважине после оконча- 25

Ос=4е+2Од-Рв, 50

55 и породоразрушающего инструмента, соответственно, и относительно оси 15 обсадной колонны 1 — на величину ер (фиг.1), Устройство работает следующем образом.

В скважину 17 устанавливают башмачную трубу обсадной колонны 1 с выступом

2, буровую колонну 3 с эксцентричным переходником 6, породоразрушающим инструментом 4 и эксцентричным центратором 9.

Подают вперед буровую колонну, Породоразрушающий инструмент 4 выходит из башмачной трубы 1 и занимает положение

18 (фиг.1). При этом выступ 2 обсадной колонны совмещается с пазом 12 центратора

9 при помощи среза 13 и поворота обсадной колонны 1 относительно буровой 3. Выступ

2 башмачной трубы не препятствует выходу как промывочные пазы 5 серийно выпускаемых инструментов имеют глубину, большую высоты h выступа 2. Кроме того; ния бурения под прикрытием обсадной колонны эксплуатационной колонны, например замораживающей или фильтровой, так как высота h не превышает разности внутреннего диаметра обсадной колонны и внешнего эксплуатационной.

Вращают буровую и обсадную колонны с одновременным поступательным движением их к забою.

Буровая колонна 3 вращает породоразрушающий инструмент 4 вокруг своей оси

14, а обсадная колонна 1 вращается вокруг своей оси t5 и посредством эксцентричного центратора 9 вращает буровую колонну по окру>кности радиусом е1е вокруг своей оси 15.

Породоразрушающий инструмент 4 при этом будет занимать крайние положения 19 и 20 и аналогичные другие радиальные, образуя скважину 17 диаметром Ов, равным е где Ов — диаметр буримой скважины;

Од — диаметр породоразрушающего инструмента;

Ов — внутренний диаметр обсадной колонны.

Обсадная колонна вместе с GypoaoA колонной двигаются по образованию скважине. При отклонении скважины от заданного направления приступают к исправлению отклонения, т.е. к бурению в направлении, противоположном направлению имеющего отклОнения.

Для этого останавливают вращательное движение обсадной колонны, фиксируют ее в положении выступа 2, противоположном имеющемуся направлению искривления скважины. Продолжают бурение без вращения обсадной колонны. но при поступательном движении к забою при фиксированном поло>кении выступа 2, Буровая колонна вращается вокруг оси

14 и породоразрушающий инструмент 4 занимает положение 21 (крайнее верхнее) и 22 (крайнее нижнее) и разбуривает скважину

23 диаметром D«, равным

Ос1=2е+Од

Ось 24 скважины 23 смещается на величину е1 (фиг.1) и совпадает с осью буровой колонны 3. Для того чтобы обсадная колонна входила в эту скважину необходимо, чтобы ее диаметр D«был больше внешнего диаметра обсадной колонны О р, т.е Ос»Отр

При заданных Д р и Од необходимо выполнение условия е>0,5(D»-Од) л,1.

Соотношение диаметров образуемой скважины (О«) и обсадной колонны (О р) определяется опытным путем для конкретных условий, которые зависят как от характеристики пород, так и от диаметра и длины обсадной колонны. После углубления скважины на некоторую длину, определяемую опытным путем и достаточную для получения заданной траектории скважины, бурение в этом направлении прекращают, для чего вновь начинают вращение обсадной колонны., При этом будет происходить бурение по прямой линии в заданном направлении.

Предлагаемое устройство реализуется следующим образом.

Пример, Для бурения наклонных и горизонтальных дренажных скважин в неустойчивых породах в настоящее время используется установка с двумя колоннами труб: буровой диаметром 89 мм с долотом диаметром 140 мм и обсадной диаметром

168 мм. Высота выступа на обсадной колонне составляет 8 мм. Величина е эксцентриситета переходника должна быть е>0,5 . (168-140), т.е, е>14 мм. Принимаем 15 мм. Бурение замораживающих скважин производят под углом 30 к горизонту. Требования.к ним по допустимым отклонениям — менее 1 м на 100 м длины скважины, 1798467

Формула изобретения

Для получения минимальных отклонений скважины вначале задаются некоторым углом подъема ее оси и бурят. При определенной глубине (близкой к половине проектной длины скважины) начинают направленное бурение в противоположном направлении искривлению оси скважины. При этом диаметр скважины составит

0 1=2 15+140=170 мм

Составитель В.Перриченко

Техред М.Моргентал Корректор - Н.Бучок, Редактор Т.Ходакова

Заказ 757 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН С и и ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

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

После бурения некоторого интервала (10-15 м) направленное бурение прекращают и продолжают бурение с вращением обеих колонн по прямой линии.

Использование изобретения при бурении, например замораживающих скважин для проходки наклонных эскалаторных тоннелей позволит исключить перебуривание замораживающих скважин,.которое в настоящее время в Метрострое доходит до 50%. Это снизит стоимость сооружения и сроки их строительства.

Устройство для бурения скважин в рыхлых породах с одновременной обсадкой, 5 включающее буровую и обсадную колонны со смещенными осями относительно друг друга в нижней части, породоразрушающий инструмент на буровой. колонне и внутренний выступ на обсадной колонне, о т л и ч а ю10 щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности бурения горизонтальных и наклонных скважин за счет управления углублением забоя в заданном направлении, буровая колонна снабжена эксцентричным пе15 реходником и эксцентричным центратором, размещенным на переходника и выполненным с продольным пазом, в котором размещен выступ обсадной колонны, при этом величина эксцентриситета е переходника

20 определяется зависимостью е>0,5 (Отр-Од), где D ð и Од — диаметры обсадной колонны и породоразрушающего инструмента соответст-. венно.