Снаряд для ударно-канатного бурения скважин Советский патент 1984 года по МПК E21B1/00 E21B27/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при бурении обводненных сквал ин.

Известен снаряд для ударно-канат ного бурения скважин, состоящий из долота с лезвием, ударной штанги и канатного замка или серьги для присоединения к рабочему канату бурового станка l1.

Разрушение породы таким снарядом производят путем подъема и сбрасывания его на забой скважины.

Недостатком этого снаряда является то, что в процессе бурения .(долбления) на забое скапливается буровой шлам (продукт разрушения породы), наличие которого резко снкжает эффект ударного воздействия снаряда на коренную породу. Поэтому на практике процесс разрушения чередуют с очисткой скважины от шлама, например, с помощью желонки, для чего снаряд периодически поднимают на дневную поверхность, заменяют его на желонку, опускают ее на забой скважины и производят забор шлама с водой.

Известен также снаряд для ударноканатноГо бурения скважин, содержащи долото, полую ударную штангу и установленную соосно в ее полости трубу с обратным клапаном, образующую с ударной штангойГшламосборную каме-

РУ 2.

Использование известного снаряда позволяет частично, в основном за ,счет забора мелких фракций, производить наряду с разрушением очистку забоя от шлама.

Известный снаряд Имеет трубу (продольный канал) с обратным клапаном, установленньм в ее начале (по пути поступления шлама). Однако такое расположение клапана, особенно при движении снаряда вверх от забоя, способствует постоянному его засорению оседающим в канале шламом, содержащим мелкие и крупные частицы породы, что ухудшает условия забора шлам с забоя, приводит к необходимости частой очистки клапана, т.е. к приостановкам процесса бурения, снижающим его производительность.

Цель изобретения - повьш1ение производительности бурения.

Цель достигается тем, что снаряд для ударно-канатного бурения скважин вклочающий долото, полую ударную штагу и установленную соосно в ее полости трубу с обратным клапаном, образующую с ударной штангой шламосборную камеру, снабжен дополнительной трубой с обратным клапаном, установленной соосно в полости штанги с образованием дополнительной шламосборной камеры и имеющей внутренний диаметр, превышающий внутренний диаметр основной трубы, причем основная труба размещена между дополнительной трубой и долотом, а обратные клапаны установлены в трубах с противоположного по отношению к долоту конца.

На чертеже схематически изображен предлагаемый снаряд для ударно-канатного бурения скважин, общий вид.

Снаряд вклйчает долото 1 с лезвиями 2. полую ударную штангу 3. соединенную с долотом посредством резьбы. Штанга 3 выполнена в виде секций 4 и 5, соединенных переходниками 6 и 7

В каждый переходник вмонтированы

соосно штанге 3 трубы 8 и 9 с шариковыми клапанами 10 и 11, ограничителями их хода 12 и окнами 13 и 14 в верхних их частях, т.е. с противоположного по отношению к долоту конца. Труба 9 имеет внутренний диаметр больше внутреннего диаметра трубы 8. В долоте 1 вне режущих лезвий 2 выполнены каналы 15 под разными углами к вертшсали, входы которых охватывают всю породоразрушающую (призабойную) часть долота. Каналы 15 сходятсй в один центральный канал 16. На верхней открытой полой ударной штанги 3 установлена серьга 17 для подсоединения снаряда к рабочему канату 18 бурового станка (не показан). Штанга 3 и трубы 8 и 9 образуют шламосборные камеры 19.

Снаряд для ударно-канатного буре.ния работает при наличии столба жидкости в скважине следующим образом. I

Снаряд на канате с помощью лебед.ки бурового станка спускают на забой скважины. Затем с помощью балансира станка или вручную его лебедкой снаряд приподнимают на 40-30 см и сбрасывают с частотой 30-40 ударов в минуту. Под действием силы тяжести снаряд падает и ударяет лезвиями долота по забою, разрушая породу. При движении снаряда вниз обратные клапаны 10 и 11 находятся в открытом положении,, и частицы породы вместе с находящейся в скважине водой через 3 каналы 15 и 16, трубы 8 и 9 и окна 13 и 14 поступают в камеры 19, а часть избыточной воды сбрасывается через открытый верх снаряда в скважину. В нижнюю камеру 19 поступает вода более обогащенная шламом, чем в верхнюю, а в скважину - почти полностью очищенная вода. В связи с тем, что внутренние диаметры труб 8 и 9 разные (меньший у трубы 8 и больший у трубы 9), то скорость излива жидкости в них через окна 13 и 14 также разная: больше в нижней трубе и меньше - в верхней. Следовательно, в нижней камере 19 оседаю крупные частицы, в верхней - более мелкие, а в скважину поступает практически чистая вода. В таких условиях шаровые клапаны не зашламо вываются и не отказьшают в работе. При движении снаряда вверх от забоя клапаны закрываются; за счет поршневого эффекта долота вода засасывается из скважины, подхватывает шлам с забоя и обогащается им В то же время вода в пустотелой ударной штанге 3 успокаивается, шлам из нее продолжает оседать:вниз секций 4 и 5, т.е. в нижнюю часть камер 19 (ниже расположения клапано не зашлаковывая их. После заполнени камер 19 шламом снаряд поднимают 90 на поверхность, очищают камеры и далее продолжают процесс бурения. В случае, если при бурении какихто категорий пород все-таки забой зашламовывается, соответственно заметно снижается скорость разрушения пород, то снаряд позволяет чередовать между собой процессы разрушения и очистки забоя от шлама путем изменения высоты подъема снаряда над забоем с 40 до 10-15 см и изменением частоты расхаживания с 30 до 60 ударов. Таким образом, использование снаряда предлагаемой конструкции позволяет наряду с разрушением породы осуществлять очистку скважины не только от мелкого, но и от крупного шлама (так как входы каналов расположены непосредственно в призабойной части) без подъема снаряда на поверхность и использования дополнительных очистных устройств, а также позволяет избежать частого засорения клапанов, т.е. сократить обусловленные этим простои. Все это приводит к повышению эффективности разрушения забоя, сокращению числа рейсов на метр бурения, увеличению скорости бурения (приблизительно в 1,5 раза по сравнению с прототипом), а следовательно, и производительности работ.

1в

17

П

СНАРЯД ДЛЯ УДАРНО-КАНАТНОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН, включающий долото, полую ударную штангу и установленную соосно в ее полости трубу с обратным клапаном, образующую с ударной- штангой пшамосборную камеру, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, он снабжен дополнительной трубой с обратным клапаном, установленной соосно в полости штанги с образованием дополнительной шламосборной камеры и имеющей внутренний диаметр, превышающий внутренний диаметр основной трубы, причем основная труба размещена между дополнительной трубой и долотом, а обратные клапаны установ Л лены в трубах с противоположного по отношению к долоту конца.