СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИНЫ И ФИКСАЦИИ АНКЕРНОЙ КРЕПИ В БУРОВОЙ СКВАЖИНЕ Российский патент 2006 года по МПК E21B7/20 

Описание патента на изобретение RU2278941C2

Настоящее изобретение относится к способу бурения, в частности ударного или ударно-вращательного бурения скважины в грунте или породе и фиксации анкерной крепи в скважине, причем с помощью установленной на буровых штангах буровой коронки выполняют буровую скважину и одновременно помещают в нее охватывающую буровые штанги на расстоянии от них обсадную трубу, а также к устройству для бурения, в частности ударного или ударно-вращательного бурения скважин в грунте или породе и для изготовления анкерной крепи, причем установленная на буровых штангах буровая коронка выполняет буровую скважину, и предусмотрена охватывающая буровые штанги на расстоянии от них и присоединенная к буровой коронке обсадная труба.

В связи с выполнением скважины или буровой скважины в грунте или породе и последующей фиксацией анкерной крепи или облицовки в буровой скважине, например, из WO 98/21439 и WO 98/58132 известно, что в процессе бурения, например ударного или ударно-вращательного бурения, в буровую скважину помещают обсадную трубу, после чего по завершении бурения при необходимости часть буровой коронки вместе с буровыми штангами извлекают из буровой скважины, тогда как обсадная труба остается в буровой скважине, так что путем заполнения отверждающейся массой в буровой скважине образуется анкер. Согласно WO 98/58132, буровые штанги могут быть выполнены на своей наружной периферии с дополнительными ребрами и желобками, так что при оставлении буровых штанг в буровой скважине и последующем заполнении может быть достигнуто соответственно хорошее анкерующее действие.

В качестве альтернативы после изготовления буровой скважины известно, что буровой инструмент с буровыми штангами удаляют из буровой скважины, после чего в буровую скважину помещают анкер или анкерное устройство, причем, например, из ЕР-В 0241451, US-A 4490074, DE-AS 2105888, US-A 4310266, ЕР-А 0875663 и других литературных источников известны формы выполнения, при которых помещаемую впоследствии трубчатую анкерную крепь посредством соответствующих удерживающих элементов удерживают при уменьшенном относительно конечного состояния диаметре, затем после окончательного ввода в буровую скважину и удаления удерживающих устройств находящаяся под предварительным напряжением труба, имеющая обычно проходящий, по существу, в продольном направлении разрез, расширяется и за счет этого попадает в положение прилегания или прижимается к стенке буровой скважины для достижения желаемого анкерующего действия. Недостатком этого известного уровня техники является, с одной стороны, тот факт, что на первом этапе способа приходится изготовлять буровую скважину, затем после удаления бурового инструмента вместе с буровыми штангами на следующем этапе способа анкерное устройство помещают в имеющую при необходимости большую длину буровую скважину, после чего за счет удаления соответствующего удерживающего устройства при расширении наружного диаметра происходит прилегание к стенке буровой скважины. Совершенно очевидно, что не только для двух отдельных друг от друга операций требуются соответственно увеличенные затраты времени, но и при необходимости последующее размещение подобного анкерного устройства большой длины связано с трудностями. Далее следует исходить из того, что удаление бурового устройства вместе с буровыми штангами и последующее размещение анкерного устройства осуществимы только в сравнительно прочном грунте или породе, где приходится следить за тем, чтобы, например, в процессе бурения или после удаления бурового инструмента и перед окончательным размещением анкерного устройства в буровую скважину не обрушился материал, из-за чего буровая скважина была бы блокирована, и в результате размещение анкерного устройства было бы невозможным.

Из SU 1040108 А известен способ бурения, в частности ударного или ударно-вращательного, согласно которому выполняют скважину с помощью установленной на буровой штанге буровой коронки и одновременно помещают в скважину выполненную с разрезом охватывающую буровые штанги на расстоянии от них обсадную трубу, которую, по меньшей мере, частично приводят в положение прилегания к стенке буровой скважины во время бурения.

Данному известному способу бурения присущи в основном уже упомянутые недостатки.

Задачей настоящего изобретения является создание способа описанного выше рода, при котором в процессе бурения обеспечивается, по меньшей мере, временная защита от обрушения грунта, а непосредственно после изготовления буровой скважины достигается анкеровка на внутренней стенке буровой скважины.

Поставленная задача в способе бурения, в частности ударного или ударно-вращательного, согласно которому выполняют скважину с помощью установленной на буровой штанге буровой коронки и одновременно помещают в скважину выполненную с разрезом охватывающую буровые штанги на расстоянии от них обсадную трубу, которую, по меньшей мере, частично приводят в положение прилегания к стенке буровой скважины во время бурения, согласно изобретению решается тем, что обсадную трубу изготавливают из предварительно напряженного материала, разрез выполняют продольным, при этом обсадную трубу в процессе бурения погружают в скважину посредством растягивающей нагрузки через соединение с буровой коронкой и/или ударной нагрузкой, а после изготовления буровой скважины осуществляют фиксацию обсадной трубы в скважине в виде анкерной крепи.

После изготовления буровой скважины и удаления буровых штанг внутрь обсадной трубы помещают расширяемый элемент и расширяют его.

Расширяемый элемент расширяют посредством ударной нагрузки.

После изготовления буровой скважины отделяют, по меньшей мере, одно образованное местом заданного разрушения соединение обсадной трубы с башмаком буровой коронки.

Отделение или разделение места заданного разрушения производят путем незначительного отвода назад, по меньшей мере, ударного башмака и установленной на нем обсадной трубы и нагружения ударного башмака.

После изготовления скважины осуществляют заполнение внутреннего пространства обсадной трубы отверждающейся массой.

Поскольку выполненная с продольным разрезом обсадная труба во время бурения, по меньшей мере, частично прилегает к стенке буровой скважины, становится возможным обеспечить, по меньшей мере, временную защиту в процессе бурения, причем за счет продольного разреза гарантируется достаточная упругость или податливость обсадной трубы, с тем чтобы даже при, по меньшей мере, частичном прилегании к стенке буровой скважины не оказывать чрезмерно большого сопротивления размещению обсадной трубы, например, за счет растягивающей или ударной нагрузки. Кроме того, благодаря имеющей продольный разрез обсадной трубе гарантируется возможность достижения непосредственно после изготовления скважины соответствующей анкеровки за счет, по меньшей мере, частичного прилегания к стенке буровой скважины, так что для выполнения подобной анкерной крепи достигается экономия времени по сравнению с известными выполнениями, причем после изготовления скважины буровые штанги были удалены и в буровую скважину был помещен отдельный анкер. Кроме того, способ, согласно изобретению, можно применять независимо от пробуриваемого грунта или породы, поскольку обсадную трубу помещают в буровую скважину непосредственно при выполнении буровой скважины, так что даже при рыхлой породе, в случае которой пришлось бы опасаться обрушения, по меньшей мере, после удаления бурового инструмента и перед размещением анкерной крепи, не следует опасаться никаких трудностей, как у изготовляемых впоследствии анкерных крепей, поскольку помещенная при бурении обсадная труба всегда, даже при рыхлой породе, поддерживает свободное проходное сечение буровой скважины. После изготовления буровой скважины можно либо удалить буровой инструмент, по меньшей мере, частично с буровыми штангами через внутреннее пространство остающейся в буровой скважине обсадной трубы, либо для повышения анкерующего действия буровые штанги вместе с буровым инструментом могут остаться в буровой скважине, так что не только за счет прилегания обсадной трубы к стенке буровой скважины возникает анкерующий эффект, но и за счет оставшегося в буровой скважине бурового инструмента и буровых штанг можно повысить анкерующее действие. При приведении обсадной трубы, имеющей продольный разрез, в положение, по меньшей мере, частичного прилегания к стенке буровой скважины следует далее исходить из того, что при подаче промывочной жидкости в зону буровой коронки и происходящем, тем самым, выносе вынутой породы также в зоне наружной периферии обсадной трубы имеется соответственно жидкий или вязкожидкий слой породы, который при размещении обсадной трубы создает смазочный эффект или эффект скольжения. После изготовления скважины и тем самым прекращения дальнейшей подачи промывочной жидкости следует исходить из того, что при отверждении слоя породы в зоне наружной периферии обсадной трубы происходит соответствующее повышение трения между наружной периферией обсадной трубы и внутренней стенкой буровой скважины, так что достигается соответственно хорошее анкерующее действие прилегающей к внутренней стенке буровой скважины обсадной трубы.

Для поддержания анкерующего эффекта обсадной трубы, прилегающей к внутренней стенке буровой скважины, по меньшей мере, частично уже при размещении, согласно одной предпочтительной форме выполнения, предложено, что после изготовления буровой скважины и удаления буровых штанг внутрь обсадной трубы помещают расширяемый элемент и расширяют его. Подобное размещение расширяемого элемента обеспечивает то, что обсадная труба на отдельных участках при необходимости надежно фиксируется на внутренней стенке буровой скважины, так что анкерующий эффект повышается.

Особенно простым образом расширяемый элемент можно фиксировать внутри обсадной трубы за счет того, что расширяемый элемент расширяют посредством ударной нагрузки, как это соответствует одной предпочтительной форме выполнения способа согласно изобретению. Подобный расширяемый элемент обеспечивает не только надежное прилегание обсадной трубы к внутренней стенке буровой скважины, но и противодействует также уменьшению сечения в свету обсадной трубы, например при сжимающей нагрузке окружающим материалом или растягивающей нагрузке в продольном направлении образованного обсадной трубой анкера, поскольку за счет продольного разреза, в частности, растягивающие нагрузки в продольном направлении образующей анкерную крепь обсадной трубы могли бы привести в противном случае к уменьшению анкерующего сечения обсадной трубы, из-за чего анкерующее действие соответственно ухудшилось бы.

В зависимости от окружающего материала и, тем самым, также от характера обсадной трубы для ее размещения в процессе бурения предпочтительно предложено, что обсадную трубу помещают в буровую скважину за счет растягивающей нагрузки через соединение с буровой коронкой и/или ударной нагрузки. Тем самым, согласно изобретению, обсадная труба может быть связана, например, с буровой коронкой подходящим образом и помещена в буровую скважину в процессе бурения только за счет растягивающей нагрузки. В частности, у обсадных труб, имеющих большее сечение материала и, тем самым, более высокую прочность и используемых для образования соответственно более стойкой анкерной крепи, дополнительно или в качестве альтернативы обсадная труба может быть, однако, помещена в буровую скважину посредством ударной нагрузки одновременно с процессом бурения, с тем чтобы не пришлось прикладывать чрезмерные усилия к буровой коронке для захвата обсадной трубы.

Для надлежащего размещения обсадной трубы в процессе бурения в этой связи, согласно одной предпочтительной форме выполнения, предложено после изготовления скважины отделять, по меньшей мере, одно образованное местом заданного разрушения соединение вдоль разрезной, по существу, в продольном направлении обсадной трубы.

Особенно простое отделение или разделение места заданного разрушения осуществляют, согласно изобретению, предпочтительно за счет того, что отделение или разделение места заданного разрушения производят путем незначительного отвода назад, по меньшей мере, ударного башмака и установленной на нем обсадной трубы и нагружения ударного башмака. Таким образом, после изготовления скважины путем незначительного отвода назад, по меньшей мере, ударного башмака и при необходимости установленной на нем кольцевой бурильной коронки и последующего повторного нагружения ударного башмака при фиксированной или, по меньшей мере, частично установленной с фрикционным замыканием в изготовленной буровой скважине обсадной трубе можно за счет расширения внутреннего диаметра разрезной в продольном направлении обсадной трубы посредством ударного башмака, например, предусмотрев согласованные между собой опорные поверхности в зоне переднего конца обсадной трубы, достичь разделения или отделения места заданного разрушения с расширением или разжимом переднего конца обсадной трубы, так что, в целом, достигается надлежащее прилегание наружного диаметра расширенной обсадной трубы к стенке изготовленной буровой скважины.

Для дальнейшего повышения анкерующего действия, в частности при рыхлой породе или во взаимодействии с анкерной плитой, фиксируемой при необходимости на выступающем из буровой скважины конце, согласно другой предпочтительной форме выполнения, предложено после изготовления скважины известным образом осуществлять заполнение внутреннего пространства обсадной трубы отверждающейся массой. Отверждающийся материал может при этом, в частности, в передней зоне и вдоль продольного разреза расширяемой обсадной трубы выступать в окружающий материал, в результате чего улучшается анкеровка обсадной трубы. За счет выхода отверждающегося материала и последующего схватывания с предусматриваемой на внешнем конце обсадной трубы анкерной плитой может быть, кроме того, достигнуто укрепление возможно рыхлых пластов материала грунта или породы.

Из SU 1040108 А известно также устройство для бурения, в частности ударного или ударно-вращательного, включающее буровую коронку, связанную через буровые штанги с буровым станком, и охватывающую буровые штанги на расстоянии от них и примыкающую к буровой коронке выполненную с разрезом обсадную трубу.

Задачей изобретения является создание устройства для бурения, которым при более простой конструкции в процессе бурения обеспечивается, по меньшей мере, временная защита от обрушения грунта, а непосредственно после изготовления буровой скважины достигается анкеровка на внутренней стенке буровой скважины.

Поставленная задача в устройстве для бурения, в частности ударного или ударно-вращательного, включающем буровую коронку, связанную через буровые штанги с буровым станком, и охватывающую буровые штанги на расстоянии от них и примыкающую к буровой коронке выполненную с разрезом обсадную трубу, согласно изобретению решается тем, что обсадная труба изготовлена из предварительно напряженного материала, например металла, а разрез в ней выполнен продольным, при этом обсадная труба выполнена с возможностью ее соединения посредством тягового захвата с буровой коронкой или с возможностью взаимодействия посредством ее анкерной головки с переходной муфтой бурового станка, а также с возможностью ее фиксации в скважине посредством анкерного крепления.

Обсадная труба выполнена с возможностью размещения в ней после изготовления буровой скважины расширяемого в положении прилегания к внутренней стенке обсадной трубы элемента.

Расширяемый элемент представляет собой гильзу, расширяемую посредством ударной нагрузки за счет размещения в ней, в частности, конического элемента.

Внутренняя стенка обсадной трубы выполнена с возвышениями или выступами для позиционирования расширяемого элемента.

Конец обсадной трубы фиксирует ударный башмак буровой коронки.

Обсадная труба вдоль разреза имеет, по меньшей мере, одно место заданного разрушения.

По меньше мере, одно место заданного разрушения обсадной трубы образовано местом сварки обсадной трубы с ударным башмаком буровой коронки для перекрытия продольного разреза.

На выступающем из грунта конце обсадной трубы зафиксирована анкерная плита.

Обсадная труба в зоне примыкающего к буровой коронке конца имеет, по меньшей мере, одно сквозное отверстие для размещения вынутого грунта или породы внутри обсадной трубы.

За счет выполненной с продольным разрезом обсадной трубы гарантируется возможность размещения обсадной трубы в буровой скважине с соответственно низким сопротивлением трения и ее приведения, по меньшей мере, частично в положение прилегания к внутренней стенке буровой скважины в процессе бурения, после чего по окончании процесса бурения за счет непосредственного, по меньшей мере, частичного прилегания обсадной трубы к внутренней стенке буровой скважины достигается соответствующее анкеруюшее действие.

Для поддержания анкерующего действия, согласно одной предпочтительной форме выполнения, предложено после изготовления буровой скважины и удаления буровых штанг внутрь обсадной трубы помещать расширяемый элемент и расширять его в положении прилегания к внутренней стенке обсадной трубы. За счет подобного расширяемого элемента, расширяемого в положении прилегания к внутренней стенке обсадной трубы, достигается надежная анкеровка обсадной трубы в буровой скважине, причем подобный расширяемый элемент противодействует, например, уменьшению сечения обсадной трубы, в частности при растягивающей нагрузке на образованную обсадной трубой анкерную крепь и надежно поддерживает, тем самым, желаемое анкерующее действие.

Для особенно благоприятной фиксации расширяемого элемента внутри обсадной трубы, согласно одной предпочтительной форме выполнения, предложено расширяемый элемент образовать гильзой, расширяемой за счет размещения, в частности, конического элемента посредством ударной нагрузки, причем, в частности, за счет нескольких расширяемых элементов внутри обсадной трубы и для их подходящего позиционирования, согласно одной предпочтительной форме выполнения, предложено обсадную трубу на своей внутренней стенке снабдить возвышениями или выступами для позиционирования расширяемого элемента.

Для особенно простого размещения предпочтительно предложено, чтобы обсадная труба имела вдоль своего, проходящего, по существу, в продольном направлении обсадной трубы продольного разреза, по меньшей мере, одно место заданного разрушения. За счет предусмотренного согласно изобретению, по меньшей мере, одного места заданного разрушения вдоль продольного разреза обсадной трубы обсадную трубу можно простым образом поместить в процессе бурения в буровую скважину, в то время как после изготовления буровой скважины, по меньшей мере, одно место заданного разрушения отделяют или разделяют, с тем чтобы привести обсадную трубу в положение прилегания к внутренней стенке буровой скважины с целью достижения анкеровки.

После изготовления скважины, по меньшей мере, одно место заданного разрушения должно иметь возможность отделения при приложении соответствующего усилия. Кроме того, однако, место заданного разрушения должно обеспечивать в процессе бурения достаточную прочность проходящего, по существу, по всей длине обсадной трубы продольного разреза. Для этой цели, согласно одной предпочтительной форме выполнения, предложено, что, по меньшей мере, одно место заданного разрушения образовано вдоль продольного разреза обсадной трубы местом сварки для перекрытия продольного разреза. За счет соответствующего позиционирования и выполнения, а также при необходимости определенного числа мест сварки в качестве мест заданного разрушения можно при этом удовлетворить различные требования, касающиеся как сопротивляемости в процессе бурения, так и разделения или отделения места заданного разрушения после изготовления скважины.

Для надлежащего размещения обсадной трубы в процессе бурения, кроме того, предложено, чтобы обсадная труба на обращенном к буровой коронке конце была фиксирована на ударном башмаке буровой коронки, как это соответствует одной предпочтительной форме выполнения устройства согласно изобретению. Помимо подобного размещения обсадной трубы посредством растягивающей нагрузки за счет фиксации обсадной трубы на буровой коронке или на ударном башмаке может быть, кроме того, предусмотрено, чтобы на выступающий из буровой скважины конец обсадной трубы оказывали ударную нагрузку, причем это возможно, в частности, для обсадных труб, имеющих большую прочность.

Для достижения соответствующего анкерующего действия расширяемой после изготовления скважины обсадной трубы согласно одной предпочтительной форме выполнения предложено, чтобы обсадная труба была выполнена из находящегося под предварительным натяжением материала, в частности металла.

Для изготовления анкера или для повышения анкерующего действия, в частности при частично рыхлых пластах материала породы, кроме того, согласно изобретению предпочтительно предложено, чтобы после изготовления буровой скважины на обсадной трубе на выступающем из материала грунта или породы конце фиксировали анкерную плиту.

Для надлежащего удаления вынутой породы, кроме того, согласно одной предпочтительной форме выполнения, предложено, чтобы обсадная труба в зоне примыкающего к буровой коронке конца имела, по меньшей мере, одно сквозное отверстие для размещения вынутого материала грунта или породы внутри обсадной трубы, так что вынутый материал может быть извлечен из скважины также в образованном между буровыми штангами и обсадной трубой свободном пространстве, в частности кольцевом пространстве.

Изобретение более подробно поясняется ниже с помощью схематично изображенных на прилагаемых чертежах примерах выполнения.

На чертежах представлено:

фиг.1: вид сбоку, частично в разрезе, первая форма выполнения устройства согласно изобретению для осуществления способа согласно изобретению;

- фиг.2: разрез в увеличенном виде, повернутый по линии II-II на фиг.1;

- фиг.3: в аналогичном фиг.1 виде модифицированная форма выполнения устройства согласно изобретению для осуществления способа согласно изобретению;

- фиг.4: также в аналогичном фиг.1 виде другая модифицированная форма выполнения устройства согласно изобретению для осуществления способа согласно изобретению;

- фиг.5(a-d): различные этапы осуществления способа согласно изобретению с использованием устройства согласно изобретению, причем фиг.5а показывает в аналогичном фиг.1 виде процесс изготовления буровой скважины способом согласно изобретению, фиг.5b - удаление буровых штанг после изготовления буровой скважины, фиг.5с - размещение расширяемого элемента внутри обсадной трубы после изготовления буровой скважины и удаления буровых штанг, а фиг.5d - процесс расширения расширяемого элемента;

- фиг.6: вид сбоку другой модифицированной формы выполнения устройства согласно изобретению для осуществления способа согласно изобретению.

На фиг.1 в целом поз. 1 обозначен буровой инструмент или буровая коронка, который или которая через промежуточный элемент 2 и схематично обозначенный поз. 3 ударный башмак соединен или соединена с проходящими внутри обсадной трубы 4 буровыми штангами 5. Буровая коронка 1 через буровые штанги 5 нагружена ударным или ударно-вращательным буровым станком (не показан), расположенным вне обрабатываемого грунта или породы, поверхность которых обозначена поз. 6. Внутренний контур выполненной буровым инструментом или буровой коронкой 1 буровой скважины схематично обозначен на фиг.1 поз.7.

Как видно из фиг.1, обсадная труба 4 имеет проходящий, по существу, в продольном направлении продольный разрез 8, как это хорошо видно также из фиг.2. Из фиг.2 видно также, что гильза 4 изготовлена из предварительно напряженного материала, в частности металла, причем материал в своем обозначенном сплошными линиями ослабленном состоянии вне буровой скважины имеет большую наружную периферию, чем в обозначенном тонкими штриховыми линиями состоянии в буровой скважине, причем разрез обозначен поз. 8'. Тем самым, обсадную трубу 4 помещают в буровую скважину с предварительным напряжением, в результате чего обсадная труба 4, по меньшей мере, частично прилегает к внутренней стенке 7 буровой скважины, с тем чтобы обеспечить таким образом, по меньшей мере, временную безопасность уже в процессе бурения.

Из фиг.2 далее видно, что буровые штанги 5 снабжены центральным сквозным каналом 9, по которому в зону буровой коронки 1 подают промывочную жидкость, так что вынутый материал, по меньшей мере, частично извлекают в зоне наружной периферии обсадной трубы 4 между ней и внутренней стенкой буровой скважины 7, причем за счет подачи промывочной жидкости к граничной поверхности между наружной периферией обсадной трубы и внутренней стенкой буровой скважины 7 достигается смазочный эффект или эффект скольжения. Благодаря этому смазочному эффекту или эффекту скольжения снижается сопротивление трения между наружной периферией обсадной трубы 4 и внутренней стенкой буровой скважины 7 в процессе бурения, тогда как после изготовления буровой скважины 7 и, тем самым, прекращения подачи промывочной жидкости в зону буровой коронки 1 за счет отверждения может быть достигнуто соединение с фрикционным замыканием между обсадной трубой 4 и внутренней стенкой буровой скважины 7.

У изображенной на фиг.1 формы выполнения размещение обсадной трубы 4, которая в примыкающей к буровой коронке 1 зоне 4' имеет конически сужающуюся внешнюю форму, происходит за счет растягивающей нагрузки, оказываемой через ударный башмак 3 на обсадную трубу 4.

Поз. 10 на фиг.1 обозначена переходная муфта, которая обеспечивает фиксацию приводного устройства (не показано) для ударного или ударно-вращательного бурения.

У изображенной на фиг.3 видоизмененной формы выполнения дополнительно к оказываемой на ударный башмак 3 растягивающей нагрузке обсадную трубу 4 в зоне анкерной головки 6 подвергают через переходную муфту 10 ударной нагрузке, так что обсадную трубу 4 помещают внутрь буровой скважины 7 как под растягивающей, так и под ударной нагрузкой.

Обсадная труба 4 имеет продольный разрез 8 и выполнена на участках своей наружной периферии уступчатой или с уменьшенным сечением, причем подобные уступчатые участки обозначены на фиг.3 поз. 11. Таким образом, достигается лишь частичное прилегание обсадной трубы 4, в частности в процессе размещения, причем это благоприятно, например, при ожидаемом высоком сопротивлении трения между наружной периферией обсадной трубы 4 и внутренней стенкой буровой скважины 7 для достижения надлежащей скорости бурения.

У другой видоизмененной формы выполнения на фиг.4 видно, что обсадную трубу 4 помещают внутрь буровой скважины 7 только посредством ударной нагрузки на анкерную головку 6 через переходную муфту 10, в то время как тягового захвата за счет соединения обсадной трубы 4 с буровой коронкой 1 не происходит. Подобное размещение обсадной трубы 4 за счет ударной нагрузки возможно, в частности, у соответственно более массивной обсадной трубы или у обсадной трубы 4, имеющей более высокую прочность.

На фиг.5а показано выполнение или изготовление буровой скважины 7, причем обсадную трубу 4 помещают, например, аналогично форме выполнения по фиг.4 посредством ударной нагрузки на анкерную головку 6, в то время как соединение между обсадной трубой 4 и буровой коронкой 1 не предусмотрено.

На фиг.5а в зоне выступающего из материала 12 грунта или породы конца обозначена анкерная плита 13.

После изготовления буровой скважины 7, как показано на фиг.5b, буровые штанги 5 удаляют по стрелке 14 из буровой скважины 7, в то время как буровая коронка 1 остается в буровой скважине 7.

После удаления буровых штанг внутрь обсадной трубы 4 по стрелке 16 помещают обозначенный, в целом, поз. 15 расширяемый элемент. Расширяемый элемент 15 состоит из гильзы 17, которая выполнена конически сужающейся и имеет, по меньшей мере, частично, продольный разрез 18, причем внутрь гильзы 17 помещают конический элемент 19.

После размещения или вдвигания расширяемого, состоящего из двух частей элемента 15 внутрь обсадной трубы 4, например, в зону упоров или выступов 20 для позиционирования расширяемого элемента на конический элемент 19 через переходную муфту 10 оказывают ударную нагрузку, так что состоящий из двух частей расширяемый элемент 15 оказывается позиционированным в желаемом положении внутри обсадной трубы 4 и фиксированным на ее внутренней стенке.

Этот размещенный расширяемый элемент 15 гарантирует, что не произойдет уменьшения сечения обсадной трубы 4, например, за счет сжимающей нагрузки окружающим материалом или при оказании растягивающей нагрузки в направлении движения извлечения или ослабления анкерной крепи, так что желаемое анкерующее действие надежно поддерживается. При растягивающей нагрузке на образованный обсадной трубой 4 анкер в том случае, если расширяемый элемент 15 не предусмотрен, возможно уменьшение сечения за счет продольного разреза 8 обсадной трубы 4, причем при подобном уменьшении сечения анкерующее действие ухудшилось бы.

Вместо позиционирующих выступов 20 расширяемый элемент 15 может быть приведен в положение непосредственного прилегания к оставшейся в буровой скважине 7 буровой коронке 1, как это показано на фиг.5d. Кроме того, может быть предусмотрено, что внутрь обсадной трубы 4 помещают несколько расширяемых элементов 15, с тем чтобы достичь в разных местах соответствующей поддержки анкерного действия обсадной трубы 4. Несколько подобных расширяемых элементов 15 могут быть расположены за счет соответствующего выполнения, в частности, конической гильзы 17 и согласования с соответствующими позиционирующими выступами 20.

В качестве альтернативы или дополнительно к размещению расширяемых элементов 15 может быть предусмотрено, что после изготовления буровой скважины 7 и при необходимости удаления буровых штанг 5 внутреннее пространство обсадной трубы 4 заполняют отверждающейся массой.

На фиг.6 у другой видоизмененной формы выполнения поз. 1 обозначен буровой инструмент или буровая коронка, который или которая через промежуточный элемент 2 и схематично обозначенный поз. 3 ударный башмак соединен или соединена с проходящими внутри обсадной трубы 4 буровыми штангами 5. Буровая коронка 1 через буровые штанги 5 нагружена ударным или ударно-вращательным буровым станком (не показан), расположенным вне обрабатываемого грунта или породы, поверхность которого или которой обозначена поз. 6. Внутренний контур выполненной буровым инструментом или буровой коронкой 1 буровой скважины схематично обозначен на фиг.6 поз. 7.

Как видно из фиг.6, обсадная труба 4 имеет проходящий, по существу, в продольном направлении продольный разрез 8, причем вдоль продольной протяженности продольного разреза 8 предусмотрено, по меньшей мере, одно место 29 заданного разрушения, причем это место заданного разрушения образовано, например, местом 29 сварки. Обсадная труба 4 фиксирована при этом на ударном башмаке 3 через промежуточный элемент или захватывается ударным башмаком 3 в процессе бурения, так что непосредственно в процессе бурения выполненную с продольным разрезом 8 обсадную трубу 4 помещают в буровую скважину 7.

Для удаления вынутого буровой коронкой 1 материала в передней зоне обсадной трубы 4 предусмотрено сквозное отверстие 31, причем сквозное отверстие 31 выполняют с образованием увеличенного проходного сечения в свету продольного разреза 8. Через это сквозное отверстие 31 вынутый буровым инструментом 1 материал попадает в образованное между обсадной трубой 4 и буровыми штангами 5 свободное или кольцевое пространство и извлекается на обращенном от буровой коронки 1 конце. В случае необходимости, например, симметрично сквозному отверстию 31 на радиально противоположном участке периферии в обсадной трубе 4 может быть предусмотрено второе сквозное отверстие.

После изготовления скважины за счет отделения или разделения образованного местом 29 заданного разрушения места сварки происходит расширение находящейся под натяжением обсадной трубы 4, в результате чего достигается желаемое анкерующее действие.

После изготовления скважины обсадную трубу 4 и, по меньшей мере, ударный башмак 3, а также установленные на нем части буровой коронки, например кольцевую буровую коронку при наличии центральной буровой коронки и радиально охватывающей ее кольцевой буровой коронки, незначительно отводят назад против направления 26 бурения или проходки, а затем после отвода назад осуществляют повторное нагружение ударного башмака 3 через буровые штанги 5 в направлении процесса 26 бурения, в результате чего место 29 заданного разрушения отделяется.

Похожие патенты RU2278941C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ С ОДНОВРЕМЕННЫМ КРЕПЛЕНИЕМ СКВАЖИН 2008
  • Литвиненко Владимир Стефанович
  • Соловьев Георгий Никифорович
RU2365732C1
СПОСОБ БУРЕНИЯ СКВАЖИН С ОДНОВРЕМЕННОЙ ОБСАДКОЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2007
  • Липин Анатолий Алексеевич
  • Белоусов Анатолий Васильевич
  • Тимонин Владимир Владимирович
RU2338051C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ 1993
  • Ярвеля Йорма
  • Ярвеля Веса
RU2120020C1
СОВМЕСТИМАЯ С КАБЕЛЕМ И УПРАВЛЯЕМАЯ БЕЗВЫШЕЧНЫМ СПОСОБОМ, ВЫПОЛНЕННАЯ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С МЕЖТРУБНЫМИ ПРОСТРАНСТВАМИ СИСТЕМА ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ЛИКВИДАЦИИ ПОДЗЕМНОЙ СКВАЖИНЫ 2012
  • Танджет Брюс Э.
RU2689933C2
ФРЕЗЕРНАЯ НАСАДКА ДЛЯ РЕЗЦА СО ВСТАВКАМИ ИЗ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО АЛМАЗНОГО КОМПОЗИТА 2010
  • Риз Майкл Р.
RU2528349C2
СПОСОБ УСТАНОВКИ АНКЕРОВ ДЛЯ ГОРНЫХ ПОРОД 2005
  • Рихтер Арчибалд
RU2376474C2
СПОСОБ ДЛЯ БУРЕНИЯ НА ОБСАДНЫХ ТРУБАХ, БУРОВАЯ УСТАНОВКА И ПЕРЕХОДНИК 2005
  • Пииппонен Юха
RU2351735C1
Устройство для погружения полимерных гидроигл в скважины 1982
  • Чабан Павел Данилович
  • Бондаренко Олег Георгиевич
  • Осипов Авенир Иванович
  • Батухтин Олег Андреевич
  • Штыка Анатолий Иванович
SU1057672A1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ШТАНГ АНКЕРНОЙ КРЕПИ 2005
  • Руденко Анатолий Григорьевич
  • Коваль Андрей Олегович
  • Подосенов Александр Александрович
  • Гусельников Лев Митрофанович
RU2300633C1
СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ СКВАЖИНЫ 2012
  • Тимонин Владимир Владимирович
  • Кондратенко Андрей Сергеевич
RU2515647C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 278 941 C2

Реферат патента 2006 года СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИНЫ И ФИКСАЦИИ АНКЕРНОЙ КРЕПИ В БУРОВОЙ СКВАЖИНЕ

Группа изобретений относится к бурению, в частности ударному или ударно-вращательному бурению скважины в грунте или породе и фиксации анкерной крепи в скважине. Обеспечивает, по меньшей мере, временную защиту от обрушения грунта и анкеровку на внутренней стенке буровой скважины непосредственно после ее изготовления. Способ включает выполнение скважины с помощью установленной на буровой штанге буровой коронки и одновременное размещение в скважине выполненной с разрезом охватывающей буровой штанги на расстоянии от них обсадной трубы. Обсадную трубу, по меньшей мере, частично приводят в положение прилегания к стенке буровой скважины во время бурения. Ее изготавливают из предварительно напряженного материала, разрез выполняют продольным. В процессе бурения ее погружают в скважину посредством растягивающей нагрузки через соединение с буровой коронкой и/или ударной нагрузкой. После изготовления буровой скважины осуществляют фиксацию обсадной трубы в скважине в виде анкерной крепи. Устройство включает буровую коронку, связанную через буровые штанги с буровым станком, и охватывающую буровые штанги на расстоянии от них и примыкающую к буровой коронке выполненную с разрезом обсадную трубу. Обсадная труба изготовлена из предварительно напряженного материала, например металла, а разрез в ней выполнен продольным. Обсадная труба выполнена с возможностью ее соединения посредством тягового захвата с буровой коронкой или с возможностью взаимодействия посредством ее анкерной головки с переходной муфтой бурового станка, а также с возможностью ее фиксации в скважине посредством анкерного крепления. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула изобретения RU 2 278 941 C2

1. Способ бурения, в частности, ударного или ударно-вращательного, согласно которому выполняют скважину с помощью установленной на буровой штанге буровой коронки и одновременно помещают в скважину выполненную с разрезом охватывающую буровые штанги на расстоянии от них обсадную трубу, которую, по меньшей мере, частично приводят в положение прилегания к стенке буровой скважины во время бурения, отличающийся тем, что обсадную трубу изготавливают из предварительно напряженного материала, разрез выполняют продольным, при этом обсадную трубу в процессе бурения погружают в скважину посредством растягивающей нагрузки через соединение с буровой коронкой и/или ударной нагрузкой, а после изготовления буровой скважины осуществляют фиксацию обсадной трубы в скважине в виде анкерной крепи.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после изготовления буровой скважины и удаления буровых штанг внутрь обсадной трубы помещают расширяемый элемент и расширяют его.3. Способ по п.2, отличающийся тем, что расширяемый элемент расширяют посредством ударной нагрузки.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что после изготовления буровой скважины отделяют, по меньшей мере, одно образованное местом заданного разрушения соединение обсадной трубы с башмаком буровой коронки.5. Способ по п.4, отличающийся тем, что отделение или разделение места заданного разрушения производят путем незначительного отвода назад, по меньшей мере, ударного башмака и установленной на нем обсадной трубы и нагружения ударного башмака.6. Способ по п.1, отличающийся тем, что после изготовления скважины осуществляют заполнение внутреннего пространства обсадной трубы отверждающейся массой.7. Устройство для бурения, в частности, ударного или ударно-вращательного, включающее буровую коронку, связанную через буровые штанги с буровым станком, и охватывающую буровые штанги на расстоянии от них и примыкающую к буровой коронке, выполненную с разрезом обсадную трубу, отличающееся тем, что обсадная труба изготовлена из предварительно напряженного материала, например металла, а разрез в ней выполнен продольным, при этом обсадная труба выполнена с возможностью ее соединения посредством тягового захвата с буровой коронкой или с возможностью взаимодействия посредством ее анкерной головки с переходной муфтой бурового станка, а также с возможностью ее фиксации в скважине посредством анкерного крепления. 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что обсадная труба выполнена с возможностью размещения в ней после изготовления буровой скважины расширяемого в положении прилегания к внутренней стенке обсадной трубы элемента. 9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что расширяемый элемент представляет собой гильзу, расширяемую посредством ударной нагрузки за счет размещения в ней, в частности, конического элемента.10. Устройство по одному из пп.8 и 9, отличающееся тем, что внутренняя стенка обсадной трубы выполнена с возвышениями или выступами для позиционирования расширяемого элемента.11. Устройство по одному из пп.8 и 9, отличающееся тем, что конец обсадной трубы фиксирует ударный башмак буровой коронки.12. Устройство по п.7, отличающееся тем, что обсадная труба вдоль разреза имеет, по меньшей мере, одно место заданного разрушения.13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что по меньше мере одно место заданного разрушения обсадной трубы образовано местом сварки обсадной трубы с ударным башмаком буровой коронки для перекрытия продольного разреза.14. Устройство по п.7, отличающееся тем, что на выступающем из грунта конце обсадной трубы зафиксирована анкерная плита.15. Устройство по п.7, отличающееся тем, что обсадная труба в зоне примыкающего к буровой коронке конца имеет, по меньшей мере, одно сквозное отверстие для размещения вынутого грунта или породы внутри обсадной трубы.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2006 года RU2278941C2

Устройство для закрепления устья скважин в процессе бурения 1982
  • Хантеев Владимир Георгиевич
  • Рупп Александр Иоганович
  • Усольцев Николай Федорович
SU1040108A1

RU 2 278 941 C2

Авторы

Моцивник Йозеф

Даты

2006-06-27Публикация

2002-04-23Подача