Способ бурения скважин с одновременной обсадкой Российский патент 2021 года по МПК E21B7/20 

Техническое решение относится к горной технике, а именно к способам бурения скважин с одновременной обсадкой, и может найти применение также в строительстве.

Известен способ бурения скважин с одновременной обсадкой по патенту РФ № 2338051, кл. E21B 7/20, опубл. 10.11.2008 г. в Бюл. № 31. Способ включает разрушение периферийной и центральной частей забоя скважины посредством ударно-вращательного действия на него обсадно-буровым инструментом, содержащим кольцевую коронку и центральное долото, при одновременном продвижении обсадной трубы в сторону забоя под действием ударных импульсов. Сначала разрушают периферийную часть забоя кольцевой коронкой с образованием в центральной части забоя керна до его контакта с торцом центрального долота, после чего разрушают керн, продолжая разрушать периферийную часть забоя кольцевой коронкой.

Общими признаками с предлагаемым решением является то, что разрушение забоя посредством ударно-вращательного действия на него обсадно-буровым инструментом осуществляют при одновременном продвижении обсадной трубы в сторону забоя под действием ударных импульсов.

Недостатком способа является то, что по окончании бурения из обсадной трубы может быть извлечен обсадно-буровой инструмент только с центральным долотом, а кольцевая коронка остается в обсадной трубе. Это значительно уменьшает внутреннее пространство обсадной трубы. При необходимости дальнейшего бурения через обсадную трубу это ограничивает диаметр скважины, что сужает технологические возможности проведения работ.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и совокупности существенных признаков, является способ, реализуемый буровым устройством, описанным в патенте РФ № 2125147, кл. E21B 7/20, опубл. 20.01.1999 г. Способ заключается в том, что призабойная ударная машина, размещенная внутри обсадной трубы, воздействует на обсадно-буровой инструмент, прикладывая к нему ударные импульсы и крутящий момент. Крутящий момент передают от наковальни коронке через ведущую втулку, закрепленную в наковальне на резьбе, кулачок, принадлежащей этой втулке, и обратную часть кулачка, выполненную за одно целое с коронкой. Пилотной ступенью обсадно-бурового инструмента, ось которой во время бурения совпадает с осью призабойной ударной машины, образуют пионерную скважину, а расширительной его ступенью за счет эксцентриситета расширяют пионерную скважину до наружного диаметра обсадной трубы. Ввиду того, что наковальня своим наружным буртиком взаимодействует с внутренним выступом обсадной трубы, происходит погружение обсадной трубы. После окончания бурения буровой став и призабойную ударную машину с обсадно-буровым инструментом приподнимают от забоя и поворачивают в обратном направлении. Пилотная ступень и расширительная ступень за счет эксцентриситета займут положение, обеспечивающее свободный проход коронки внутри обсадной трубы.

Общими признаками с предлагаемым решением является то, что бурение скважин, включающее разрушение породы на забое скважины посредством ударно-вращательного действия на него обсадно-буровым инструментом с выдвижной головной частью, приспособленным для извлечения его из скважины, осуществляют при одновременном продвижении обсадной трубы в сторону забоя под действием ударных импульсов.

Недостатком данного способа является то, что в передней части обсадной трубы образован внутренний выступ, через который на обсадную трубу передают ударное воздействие. Этот выступ сужает внутреннее пространство обсадной трубы и ограничивает диаметр скважины, буримой при необходимости через обсадную трубу. Таким образом, известный способ ограничен в своем использовании, поэтому не обеспечивает достаточной эффективности бурения через обсадную трубу.

Проблемой, решаемой предлагаемым техническим решением, является повышение эффективности за счет устранения сужения внутреннего диаметра обсадной трубы, что позволяет осуществлять дальнейшее бурение через обсадную трубу с максимально возможным диаметром скважины.

Проблема решается тем, что в способе бурения скважин с одновременной обсадкой, включающем разрушение породы на забое скважины посредством ударно-вращательного действия на него обсадно-буровым инструментом с выдвижной головной частью, приспособленным для извлечения его из скважины, при одновременном продвижении обсадной трубы в сторону забоя под действием ударных импульсов, согласно техническому решению ударные импульсы на обсадную трубу передают за пределами ее внутреннего диаметра посредством подпружиненных упорных вкладышей, установленных в полостях обсадно-бурового инструмента с упором на упорную поверхность в передней части расточки опорной втулки, прикрепленной к передней части наружной поверхности обсадной трубы и имеющей в задней части расточки коническую поверхность, с помощью которой по окончании бурения упорные вкладыши поджимают и перемещают в указанные полости обсадно-бурового инструмента при извлечении его из скважины, при этом используют опорную втулку, имеющую наименьший внутренний диаметр не менее внутреннего диаметра обсадной трубы.

Использование опорной втулки с диаметром упорной поверхности не менее внутреннего диаметра обсадной трубы дает возможность беспрепятственного пропуска бурового снаряда при дальнейшем бурении через обсадную трубу.

Опорная втулка является отдельной деталью и имеет меньшую металлоемкость, чем обсадная труба, и может выполняться из более качественной стали и иметь соответствующую термообработку. Она также может иметь увеличенное поперечное сечение. Это повышает прочность опорной втулки.

Поскольку опорная втулка крепится к обсадной трубе в передней части ее наружной поверхности, то она имеет наружный диаметр больше наружного диаметра обсадной трубы и, с учетом этого, образуемая скважина имеет диаметр больше наружного диаметра обсадной трубы, что уменьшает сопротивление ее движению. Использоваться обсадно-буровой инструмент может различной конструкции, для реализации способа достаточна лишь установка подпружиненных упорных вкладышей в нем, что расширяет возможность его применения.

Все это расширяет технологические возможности проведения буровых работ с одновременной обсадкой, позволяет за счет устранения сужения внутреннего диаметра обсадной трубы осуществлять дальнейшее бурение через обсадную трубу с максимально возможным диаметром скважины.

Сущность технического решения поясняется примером реализации способа бурения скважин с одновременной обсадкой и чертежом, на котором изображён продольный разрез скважины с размещенными в ней призабойной ударной машиной и обсадно-буровым инструментом.

Способ осуществляют следующим образом. При проходке скважины призабойная ударная машина 1 (см. чертеж) наносит удары по обсадно-буровому инструменту 2, приспособленным для извлечения его из скважины, с выдвижной головной частью 3, находящейся в выдвинутом положении. Ударные импульсы на обсадную трубу 4 передают за пределами ее внутреннего диаметра. Одновременно с этим на призабойную ударную машину 1 и обсадно-буровой инструмент 2 передают через буровой став осевое давление и прикладывают крутящий момент – осуществляют разрушение породы на забое скважины, происходит процесс бурения. Одновременно с этим удары воздействуют на подпружиненные упорные вкладыши 5, установленные в полости обсадно-бурового инструмента 2 с упором на упорную поверхность 6 в передней части расточки 7 опорной втулки 8, прикрепленной к передней части наружной поверхности обсадной трубы 4. Через подпружиненные упорные вкладыши 5, опорную втулку 8 ударные импульсы передают на обсадную трубу 4, вызывая ее движение в сторону забоя скважины. Вынос бурового шлама осуществляют очистным агентом, подаваемым на забой скважины (на чертеже не показано) и в дальнейшем проходящим через зазор между призабойной ударной машиной 1 и обсадной трубой 4. По окончании бурения к обсадно-буровому инструменту 2 через буровой став передают обратной вращение, под действием которого выдвижная головная часть 3 складывается, уменьшая свои габариты для прохода в обсадной трубе 4. При подъеме подпружиненные упорные вкладыши 5 набегают на коническую поверхность 9 опорной втулки 8 поджимают и перемещают в полости обсадно-бурового инструмента 2, не препятствуя извлечению бурового снаряда. Поскольку используют опорную втулку 8 с наименьшим внутренним диаметром не менее внутреннего диаметра обсадной трубы 4, то после извлечения бурового снаряда в ней остается наибольшее пространство для осуществления дальнейшего бурения.

Изобретение относится к горной технике, а именно к способу бурения скважин с одновременной обсадкой. Способ включает разрушение породы на забое скважины посредством ударно-вращательного действия на него обсадно-буровым инструментом с выдвижной головной частью, приспособленным для извлечения его из скважины, при одновременном продвижении обсадной трубы в сторону забоя под действием ударных импульсов. Ударные импульсы на обсадную трубу передают за пределами ее внутреннего диаметра посредством подпружиненных упорных вкладышей, установленных в полостях обсадно-бурового инструмента с упором на упорную поверхность в передней части расточки опорной втулки, прикрепленной к передней части наружной поверхности обсадной трубы и имеющей в задней части расточки коническую поверхность, с помощью которой по окончании бурения упорные вкладыши поджимают и перемещают в указанные полости обсадно-бурового инструмента при извлечении его из скважины. Используют опорную втулку, имеющую наименьший внутренний диаметр не менее внутреннего диаметра обсадной трубы. Обеспечивается устранение сужения внутреннего диаметра обсадной трубы, что позволяет осуществлять дальнейшее бурение через обсадную трубу с максимально возможным диаметром скважины. 1 ил.

Способ бурения скважин с одновременной обсадкой, включающий разрушение породы на забое скважины посредством ударно-вращательного действия на него обсадно-буровым инструментом с выдвижной головной частью, приспособленным для извлечения его из скважины, при одновременном продвижении обсадной трубы в сторону забоя под действием ударных импульсов, отличающийся тем, что ударные импульсы на обсадную трубу передают за пределами ее внутреннего диаметра посредством подпружиненных упорных вкладышей, установленных в полостях обсадно-бурового инструмента с упором на упорную поверхность в передней части расточки опорной втулки, прикрепленной к передней части наружной поверхности обсадной трубы и имеющей в задней части расточки коническую поверхность, с помощью которой по окончании бурения упорные вкладыши поджимают и перемещают в указанные полости обсадно-бурового инструмента при извлечении его из скважины, при этом используют опорную втулку, имеющую наименьший внутренний диаметр не менее внутреннего диаметра обсадной трубы.