Устройство для бурения извлечения материалов из подземных формаций Советский патент 1989 года по МПК E21C45/00 

1

Изобретение относится к бурению скваж н и геотехнологии и может быть использовано в скважинной гидродобыче полезных ископаемых и скважинном гидравлическом опоробовании.

Цель изобретения - повышение эффективности работы устройства за сче обеспечения бурения и валового опробвания.

На фиг. 1 схематически изображено устройство в процессе его работы; на левой половине - во время бурения .скважины, на правой - во время размыва продуктивного пласта, продольньй осевой разрезJ на фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1j на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1.

Устройство для бурения и извлече- ,ния материалов из подземных формаций ХФИГ.1) состоит из трубчатого корпуса 1, в стенку которого встроена гидромониторная насадка 2 с отверстием 3. К верхней части корпуса 1 при- соединен переходник 4 на двойную бурильную колонну, состоящий из двух жестко соединенных между собой нару- жного 5 и внутреннего 6 патрубков. На внутреннем патрубке 6 закрепле- ны ребра 7 и 8, центрирующие переходник 4 в корпусе 1 устройства. Кольцевое пространство 9 между патрубками 5 и 6 является частью напорной магистрали устройства для подачи очистного агента. Снизу к корпусу 1

присоединен породоразрушающий инструмент 10, имеющий центральный канал 11 и полость 12.-В верхней части породоразрушающего инструмента 10 вьшолнена расточка 13 под конец 14 патрубка 6. Конец 14 и расточка 13 образуют . кольцевой эжектор 15.

На внешней поверхности 16 корпуса 1 установлен кольцевой элемент 17 фрикционного сцепления со стенкой 18 скважины, состоящий из жесткой обоймы 19 и упругой оболочки 20, выполненной, например, из кардной игольчатой ленты. На внутренней опорной поверхности 21 элемента 17 вьшол нены кольцевая проточка 22 и канал 23 в виде продольного паза. Канал 23 соединяет проточку 22 с пространством за корпусом 24 скважины 25. I

Элемент 17 фрикционного сцепления смонтирован на корпусе 1 с возможностью вращения и осевого перемещения. В крайнем верхнем положе- НИИ элемента 17, соответствующем про цессу бурения (левая половина на фиг.1), его кольцевая проточка 22 располагается напротив отверстия 3 гидромониторной насадки 2, образуя при этом дополнительный тракт для дозированной подачи очистного агента из кольцевой напорной магистрали 9 через отверстие 3, кольцевую проточку 22 и канал 23 в пространство за корпусом 24 скважины.

1461947

Канал, связывающий кольцевую проточку 22 с пространством за корпусом

15

20

(24,может быть выполнен в виде кольцевого зазора 26 (фиг,4) между внут- ренней поверхностью 21 обоймы 19 и наружной поверхностью 16 корпуса.1.

В средней части корпуса породораз- рушающего инструмента 10 выполнены пшамоприемные окна 27, которые сообщают пространство за корпусом 24 скважины с внутренней полостью 28 породоразрушающего инструмента. При этом шламоприемные окна 27 целесообразно вьшолнять коническими с углом раскрытия конусности во внутреннюю, полость 28.

Устройство работает следующим , образом.

Для реализации процесса бурения без размыва стенок скважины (фиг.1, левая половина) устройству через колонну двойных бурильных труб (не показана) сообщаются осевое усилие и крутящий момент. По условиям рацио- нальной технологии бурения частота вращения устройства составляет 200- 300 сзб/мин. По кольцевой напорной магистрали .9 подается очистной агент. Благодаря взаимодействию упругой обо- 30 лочки 20 со стенкой 18 сква;кины кольцевой элемент 17 фрикционного сцепления находится в крайнем верхнем положении. При этом кольцевая проточка 22 элемента 17 расположена напро- 35 тив отверстия 3 гидромониторной насадки 2, поэтому часть потока очистного агента через отверстие 3, кольцевую проточку 22 и канал 23 поступает в пространство за корпусом 24 скважины о

Керн и часть шлама, поступающего в полость 12 породоразрушающего инструмента, в зоне кольцевого эжекто- ра 15 увлекаются возвратным потоком очистного агента и выносятся на поверхность. Оставшаяся в призабойной зоне часть шлама под действием потока, истекающего из канала 23, и благодаря эжектированию через шламо- .приемные окна 27 поступает в полость 12 породоразрушающего инструмента 10, В результате достигается более полное извлечение на поверхность разруГидроразмыв стенок скважины н извлечение размытого материала на поверхность производится слёду ощим образом.

Частоту вращения бурильной колон ны устанавливают в пределах 1- 10 об/мин. В интервале, намеченном для образования выемочной камеры ,д 29, бурильную колонну сначала перемещают по оси 30 на величину хода элемента 17.

Вследствие фрикционного сцепления упругой оболочки 20 со стенкой 18 скважины элемент 17 перемещается вдоль оси 30 устройства в крайнее ниж нее положение (правая половина фиг.1 и открывает отверстие 3 гидромонитор ной насадки 2. Под действием высоконапорной струи очистного агента стенка 18 скважины р азрушается с образованием выемочной камеры 29. Из камеры 29 продукты разрушения в виде пульпы перемещаются вниз к забою 31 25 скважины. Благодаря действию кольцево го эжектора 15, пульпа всасывается через шпамоприемные окна 27 и центральный канал 11 во внутреннюю по- . лость 12 породоразрушающего инструмента 10. Затем пульпа возвратным потоком движется на поверхность через полость 28 по внутренней трубе двойной бурильной колонны. При э том размеры выемочной камеры 29, а следовательно, и объем геологической пробы определяются параметрами насосно-си- лового оборудования буровой установки.

40

В начале размыв стенок 18 скважины необходимо вести снизу вверх, затем целесообразно сообщать устройству йозвратно-поступательные движения в пределах всей мощности продуктивного пласта, или намеченной вы- 45 соты выемочной камеры.

Формула изобретения

50

1. Устройство для бурения и извлечения материалов из подземных формаций, включающее полый корпус с боковым отверстием, внутренний патрубок, уртановленный в полом корпусе с образованием кольцевой полости коль- сГ.° материала в процес- ,, цевой элемент, установленный на кор- се бурения скважины. Улучшение очи- пусе с возможностью осевого переме- стки забоя скважины от пшама повьша- щения и перекрытия бокового отвер- ет механическую скорость бурения и стия, породоразрущающий инструмент, , надежность работы устройства.жестко соединенный с нижней частью

5

0

0 5

Гидроразмыв стенок скважины н извлечение размытого материала на поверхность производится слёду ощим образом.

Частоту вращения бурильной колонны устанавливают в пределах 1- 10 об/мин. В интервале, намеченном для образования выемочной камеры ,д 29, бурильную колонну сначала перемещают по оси 30 на величину хода элемента 17.

Вследствие фрикционного сцепления упругой оболочки 20 со стенкой 18 скважины элемент 17 перемещается вдоль оси 30 устройства в крайнее нижнее положение (правая половина фиг.1) и открывает отверстие 3 гидромониторной насадки 2. Под действием высоконапорной струи очистного агента стенка 18 скважины р азрушается с образованием выемочной камеры 29. Из камеры 29 продукты разрушения в виде пульпы перемещаются вниз к забою 31 5 скважины. Благодаря действию кольцевого эжектора 15, пульпа всасывается через шпамоприемные окна 27 и центральный канал 11 во внутреннюю по- . лость 12 породоразрушающего инструмента 10. Затем пульпа возвратным потоком движется на поверхность через полость 28 по внутренней трубе двойной бурильной колонны. При э том размеры выемочной камеры 29, а следовательно, и объем геологической пробы определяются параметрами насосно-си- лового оборудования буровой установки.

30 35

40

В начале размыв стенок 18 скважины необходимо вести снизу вверх, затем целесообразно сообщать устройству йозвратно-поступательные движения в пределах всей мощности продуктивного пласта, или намеченной вы- 45 соты выемочной камеры.

Формула изобретения

50

,,

Изобретение относится к буреншо скважин и м.б. использовано в скваг жинной гидродобыче полезных ископаемых и скважинном гидравлг-гческом опро- 6oBaHHii. Цель - повьшение эффективности работы устройства за счет о бёспе- чения бурения и валового опробования. Устройство для извлечения материалов из подземных формащш вщшчает польй корпус (К) 1,в боковом отверстии -которого установлена гидромониторная

фиг. 2