Наконечник для водяного термобура

Авторы патента:

E21B7/15 - вырабатываемого с помощью электричества

E21B7/00 - Особые способы или устройства для бурения (опоры для буровой машины, например деррик-краны, буровые вышки или мачты, E21B 15/00)

Владельцы патента RU 2684537:

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Арктический и антарктический научно-исследовательский институт" (ФГБУ "ААНИИ") (RU)

Изобретение относится к устройствам для теплового бурения скважин во льду и может быть использовано для исследования внутреннего строения ледников и нагромождений морского льда - торосов и стамух. Устройство для бурения скважин во льду, присоединяющееся к водяному термобуру в виде наконечника, содержит полый конусообразный корпус. На конце наконечника соосно расположен клапан, открывающийся при наличии некоторого усилия, направленного против движения термобура, и перекрывающий поток воды, если усилие на него отсутствует. Тем самым устройство позволяет при одновременной записи на компьютер или логгер скорости бурения и расхода воды в зависимости от глубины и последующей обработке записей по нулевому расходу воды фиксировать выход наконечника термобура изо льда в полость, что совместно с данными по скорости бурения дает положение границ и размеров пустот в ледяных образованиях. Обеспечивается определение границ и размеров пустот в ледяных нагромождениях во время их бурения горячей водой.

Изобретение относится к устройствам для теплового бурения скважин во льду и может быть использовано для исследования ледников и нагромождений морского льда -торосов и стамух. Способ определения структуры торосов и стамух, свойств льда и границы льда и грунта путем теплового бурения скважин описан в [4]. При бурении скважин в торосах и стамухах на компьютер записываются скорость бурения, подводимая мощность, температура и давление талой воды на забое.

Известно керновое и бескерновое бурение электротермобурами, разработанными в Арктическом и Антарктическом НИИ [1, 2], которые используются для исследования ледников и морского льда с 1970 г.Достоинством электротермобуров являются сравнительно небольшой вес, возможность бурения скважин на всю глубину торосов, возможность определения величины и расположения пустот во льду с высокой точностью. Недостатком является низкая скорость бурения льда.

Известно устройство для водяного бурения скважин во льду [3], представляющее собой теплоизолированную трубу, через которую с помощью насоса по резиновым шлангам подается горячая вода на забой. Вода растапливает лед, и труба под действием своей тяжести опускается. По мере углубления в лед труба, имеющая резьбовое соединение, наращивается. Недостатком устройства является большой расход воды и невысокая производительность, т.к. за счет свободного вытекания горячей воды образуется широкая скважина.

Известно устройство для водяного бурения скважин во льду [5]. Недостатком устройства является недостаточно высокая производительность.

Наиболее близким, принятым прототипом, является устройство для теплового бурения льда струей горячей воды [6], в котором горячая вода выпускается из конусообразного наконечника на конце бура. Такой наконечник значительно вытянут (до 30 см в длину). Струя выпускаемой из наконечника горячей воды образует забой во льду, а дальнейшее расширение скважины происходит за счет расплавления льда боковой поверхностью наконечника. Достоинство такого наконечника для водяного термобура заключается в высокой скорости бурения. Недостатком является то, что при использовании его для исследования внутреннего строения крупных ледяных образований, когда наличие или отсутствие пустот определяется по скорости погружения бура, невозможно зафиксировать пустоты, размер которых по вертикали менее 15-20 см, из-за большой длины наконечника термобура, на котором происходит зависание снаряда при выходе носка бура в пустоту. Плавление стенок скважины продолжается горячей конической частью наконечника термобура, и движение термобура остается равномерным до последующего провала в пустоту, если ее вертикальный размер больше длины наконечника. Во время плавления льда боковой частью наконечника термобура струя воды из центрального отверстия продолжает бить вперед и разрушает нижележащие блоки льда, искажая тем самым реальную картину конфигурации ледяных блоков в теле торосистого образования. При малых размерах пустоты провала термобура не происходит, и наличие пустоты не фиксируется.

Цель изобретения - повышение чувствительности при использовании устройства для определения положения границ и размеров пустот в ледяных нагромождениях во время их бурения горячей водой.

Указанная цель достигается следующими действиями:

1. На конце конусообразного наконечника термобура установлен клапан, открывающийся при наличии некоторого усилия, направленного против движения термобура, и перекрывающий поток воды, если давление на него отсутствует. Таким образом, если наконечник термобура упирается в лед, клапан открывается, и происходит бурение. Как только наконечник термобура выходит в полость, клапан перекрывает поток воды, и плавление происходит боковой поверхностью наконечника.

2. В процессе теплового бурения-плавления льда производят запись на компьютер или логгер скорости бурения и расхода воды в зависимости от глубины скважины.

3. При последующей обработке этих данных на компьютере сопоставляется зависимость скорости бурения с зависимостью расхода воды. Нулевой расход воды соответствует выходу наконечника термобура в полость, независимо от того, что скорость бурения за счет зависания термобура на боковых стенках наконечника на записях соответствует движению термобура в плотном льду.

Предлагаемое устройство обеспечивает получение большого объема необходимой объективной информации о внутреннем строении торосистых образований. Экономический эффект от использования предлагаемого способа состоит из экономии времени высококвалифицированных специалистов при полевых работах. Учитывая повышенный интерес к строению торосистых образований в районах добычи углеводородов на шельфах замерзающих морей, настоящее предложение можно считать актуальным.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. А.с. №350945, б.и. №27, оп. 13.11.72 г.

2. А.с. №439601, б.и. №30, оп. 15.08.74 г.

3. Астафьев В.Н., Сурков Г.А., Трусков П.А. Торосы и стамухи Охотского моря. - Санкт-Петербург: Пресс-Погода, 1997. - 208 с.

4. Патент России №2153070 от 20.07.2000. Бюллетень №20.

5. Патент России №2640605 от 22.09.2015. Бюллетень №1.

6. Taylor Ph. L. A Hot Water Drill for Temperate Ice. CRREL Special Report 84-34, 1984. p. 105-117.

Устройство для бурения скважин во льду, присоединяющееся к водяному термобуру в виде наконечника, содержащее полый конусообразный корпус, отличающееся тем, что на конце наконечника соосно расположен клапан, открывающийся при наличии некоторого усилия, направленного против движения термобура, и перекрывающий поток воды, если усилие на него отсутствует, тем самым позволяющее при одновременной записи на компьютер или логгер скорости бурения и расхода воды в зависимости от глубины и последующей обработке записей по нулевому расходу воды фиксировать выход наконечника термобура изо льда в полость, что совместно с данными по скорости бурения дает положение границ и размеров пустот в ледяных образованиях.

Изобретение относится к техническим средствам для бурения скважин в крепких горных породах, мерзлых грунтах электроимпульсным способом высоковольтными разрядами, развивающимися внутри горных пород, и может быть использовано в горнодобывающей и строительной отраслях промышленности, а также при бурении нефтегазовых, гидрогеологических и гидротермальных скважин.

Электроимпульсное буровое долото // 2631749

Изобретение относится к электроимпульсному буровому долоту. Техническим результатом является повышение эффективности бурения.

Электроимпульсное невращающееся буровое долото // 2580860

Изобретение предназначено для бурения колонковых скважин и скважин без отбора керна с обратной внутренней промывкой в крепких горных породах и может найти применение при геологоразведочных работах, в горнодобывающей промышленности, при строительных работах.

Способ электроимпульсного бурения скважин, электроимпульсной буровой наконечник // 2524101

Изобретение относится к области бурения скважин и стволов. Способ бурения твердых тел электрическими импульсными разрядами включает разрушение твердых тел непосредственно высоковольтными импульсными электрическими разрядами в твердых телах между высоковольтным и заземленным электродами электроимпульсного бурового наконечника.

Способ и система для проходки ствола скважины с использованием лазера большой мощности // 2522016

Группа изобретений относится к области бурения с использованием энергии лазера большой мощности. Система бурения с использованием лазерного излучения большой мощности для использования совместно с буровой установкой, буровой платформой, буровой вышкой, платформой спуска в скважину под давлением или буровой установкой с гибкой насосно-компрессорной трубой для проходки ствола скважины в твердой горной породе, содержащая генератор лазерного излучения большой мощности, способный создавать лазерный пучок, имеющий мощность, по меньшей мере, 20 кВт, компоновку низа бурильной колонны, имеющую оптический блок, выполненный с возможностью создания заданного профиля энергетического воздействия на поверхность ствола скважины и с возможностью создания заданного рисунка пятен падения лазерного пучка, средство для спуска компоновки низа бурильной колонны в ствол скважины и перемещения в нем при продвижении вниз ствола скважины, скважинный кабель передачи лазерного пучка большой мощности, имеющий длину, по меньшей мере, около 1000 фут (305 м), оптически связанный с генератором и с компоновкой низа бурильной колонны.

Электроимпульсный буровой снаряд // 2500873

Изобретение относится к области проходки скважин и стволов высоковольтными разрядами в крепких горных породах и может найти применение в горнодобывающей промышленности, а также в строительной отрасли.

Электроимпульсный способ бурения скважин и буровое долото // 2464402

Изобретение относится к области разрушения горных пород высоковольтными электрическими разрядами, развивающимися внутри горной породы, и доразрушения твердосплавными резцами вращающегося бурового долота.

Установка и способ для электроимпульсного бурения и каротажа и устройство для электроимпульсного бурения (варианты) // 2454524

Электроимпульсная буровая установка // 2445430

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и предназначено для проходки вертикальных и наклонных скважин и стволов. .

Электроимпульсное породоразрушающее устройство // 2441127

Изобретение относится к области горного дела, в частности к техническим средствам со стержневыми электродами для разрушения непосредственно высоковольтными разрядами горных пород и искусственных токонепроводящих материалов при бурении скважин, отверстий и т.п., а также при ремонтно-строительных работах.

Способ разработки залежи высоковязкой нефти с водонасыщенными зонами // 2684262

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Технический результат – исключение непроизводительной эксплуатации и нагрева водонасыщенных зон пласта, создание локальной гидродинамической связи между скважинами и расширение ее вдоль горизонтальных стволов парных скважин, увеличение эффективности работы погружных скважинных насосов за счет исключения попадания водоизолирующего состава на элементы насоса.

Способ разработки обводненной нефтяной залежи // 2683460

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам разработки нефтяной залежи пластового типа, и может быть использовано для добычи остаточной продукции пласта в обводненной залежи.

Автономная подповерхностная океанографическая буйковая станция // 2681816

Изобретение относится к самовсплывающим подповерхностным океанографическим буйковым станциям, которые могут быть использованы в покрытых льдом акваториях, преимущественно в условиях Арктики.

Способ разработки залежи сверхвязкой нефти с глинистой перемычкой // 2681796

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Технический результат - повышение нефтеотдачи залежи сверхвязкой нефти, повышение коэффициента охвата неоднородного участка залежи за счет разрушения глинистой перемычки.

Способ разработки участка залежи сверхвязкой нефти // 2681758

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Технический результат - повышение нефтеотдачи участка залежи сверхвязкой нефти.

Способ разработки залежи сверхвязкой нефти с водоносными интервалами // 2680089

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и, в частности, к термическим способам добычи высоковязкой нефти и/или битума при наличии водоносных интервалов или водонефтяного контакта.

Способ разработки залежи сверхвязкой нефти с водоносными интервалами // 2679423

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при термическом способе добычи высоковязкой нефти и/или битума при наличии водоносных интервалов или водонефтяного контакта.

Управляемая в режиме реального времени система кислотной проходки туннелей // 2679403

Группа изобретений относится к системе и способу управляемого создания боковых подземных тоннелей и мониторинга с поверхности их формирования в режиме реального времени.

Способ разработки залежи сверхвязкой нефти // 2678739

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Технический результат – повышение эффективности пароциклического метода за счет выравнивания прогрева области дренирования горизонтальной добывающей скважины, снижение обводненности добываемой продукции из пласта за счет исключения прорыва теплоносителя в добывающую скважину, а также снижение материальных затрат за счет отсутствия необходимости строительства дополнительных горизонтальных нагнетательных скважин.

Способ разработки неоднородного пласта сверхвязкой нефти // 2678738

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Технический результат - повышение эффективности разработки неоднородного пласта сверхвязкой нефти в уплотненных и заглинизированных коллекторах, исключение неравномерности прогрева и прорыва теплоносителя в добывающую скважину.

Способ расширения зоны дренирования горизонтального ствола скважины кислотной обработкой дальних участков пласта с созданием боковых каналов // 2684557

Изобретение относится к области бурения боковых стволов нефтяных и газовых скважин. Способ расширения зоны дренирования горизонтального ствола скважины кислотной обработкой дальних участков пласта с созданием боковых каналов включает бурение основного горизонтального и боковых стволов, кислотную обработку боковых стволов. До бурения боковых стволов на устье горизонтальной скважины с открытым стволом снизу вверх собирают компоновку: телесистема, одна утяжеленная бурильная труба - УБТ, клин-отклонитель, спускают компоновку на колонне насосно-компрессорных труб - НКТ в горизонтальный открытый ствол так, чтобы клин-отклонитель находился в интервале зарезки бокового ствола. Производят ориентирование клина-отклонителя в направлении вправо относительно основного открытого горизонтального ствола скважины. На устье скважины снизу вверх собирают компоновку: фреза, винтовой забойный двигатель - ВЗД, одна УБТ, спускают компоновку в колонну НКТ на колонне гибких труб – ГТ. Производят зарезку вправо и бурение бокового ствола длиной 10 м под углом 2,5° по отношению к открытому горизонтальному стволу скважины с нагрузкой на фрезу до 1,0 т. Останавливают процесс бурения и поднимают компоновку на колонне ГТ. Спускают в колонну НКТ колонну ГТ с ВЗД и долотом на конце и продолжают бурение бокового ствола до заданного забоя. После достижения забоя бокового ствола останавливают процесс бурения и поднимают компоновку на ГТ из колонны НКТ. Спускают в колонну НКТ колонну ГТ со сферической насадкой на конце до глубины пробуренного забоя бокового ствола и производят кислотную обработку призабойной зоны бокового ствола закачкой раствора соляной кислоты в колонну ГТ с одновременным перемещением колонны ГТ вверх до интервала зарезки бокового ствола. В зависимости от количества боковых стволов повторяют вышеописанные технологические операции, причем давление обработки призабойной зоны боковых стволов скважины может быть различным для каждого бокового ствола. Обеспечивается создание боковых стволов скважины в правом направлении относительно основного открытого горизонтального ствола, исключение отклонения траектории бокового ствола скважины при бурении вниз, повышение эффективности и качества кислотной обработки боковых стволов скважины. 6 ил.