Устройство для бурения скважин и извлечения материалов из подземных формаций Советский патент 1990 года по МПК E21C45/00 

Изобретение относится к бурению скважин и геотехнологии и может быть использовано в скважинкой гвдродо- быче полезных ископаемых и скважинном гидравлическом опробовании месторождений.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства.

На фиг.1 схематически изображено

устройство во время бурения скважины продольный осевой раэре-з} на .2 - сечение А-А на АигЛ; на Аиг. 3 - сечение Б-Б на Лиг J 5 на сЬиг.4 - сечение В-В на сЬиг. ; на Лиг.5 - сечение Г-Г на Ьитч1;.иа Лиг, б - вид Д на Лиг. 1 (на внутреннюю поверхность тор сионного вала); на Лиг. 7- вариант конструктивного исполнения устройства по фиг.1; на фиг.8 - торсионньй вал, сечение.

Устройство для бурения скважин и извлечения материалов из подземных формаций (фиг.1) состоит из полого ступенчатого корпуса 1 с боковыми от верстиями, в которых смонтированы гидромониторные насадки 2. На корпусе 1 выше насадок 2 установлен вращающийся пакер 3. К верхней части корпуса 1 присоединен переходник 4 на двойную бурильную колонну, состоящую из наружной 5 и внутренней 6 труб. Кольцевое пространство 7 между трубами 5 и 6 является частью напорной магистрали устройства, а осевой канал 8 является возвратным,

Внутри корпуса 1 и переходника 4 установлена на фланце 10, снабженном каналами, центральная трубка 9,

5

0

5

0

5

0

5

образующая с корпусом 1 кольцевую напорную магистраль I1. Осевое отверстие 12 трубки 9 является частью возвратного канала (Лиг.2).

В напорной магистрали 11 между корпусом 1 и трубкой 9 установлен на подшипниках 13 и 14 полый торсионный вал 5, с которым жестко соединен по- родоразрушающий инструмент 16, в торце которого выполнена Ласонная расточка 1 7 .

Торсионный вал 15 образует с корпусом 1 и породоразрушающим инструментом 16 полость 18 гидромониторных насадок. На наружной поверхности вала 15 выполнены продольные пазы 19, а в стенке вала I5 выполнены радиальные каналы 20 и 21, Кроме того, вал 15 имеет выступы 22 для передачи вращения при взаимодействии с внутренней поверхностью 23 корпуса . На внутренней поверхности торсионного вала 15 спрофилированы винтовые лопасти 24 (фиг.3-6) .

Вал 15 совместно с трубкой 9 и Фасонной расточкой 17 породоразрушающего инструмента 16 образует кольцевой эжектор 25 и одноименную полость 26.

Породоразрушающий инструмент 16 по своей внешней поверхности 25 сочленен с корпусом 1 устройства с возможностью углового смещения. Это позволяет реализовать два режима работы устройства: при бурении направить весь поток рабочей жидкости из напорной магистрали 1J через полость 26 и кольцевой эжектор 25 в возвратный канал J2; при гидрораэмыве стенок 28 скважины и образовании выемочной камеры 29 разделить поток рабочей жидкости на две части. Одна из частей потока будет направлена по описанному трак- . ту. Другая часть потока через канал 20, полость 18 и насадку 2 сообщит напорную магистраль 111 с пространством 30 за корпусом 1 устройства.

Устройство работает следующим об- разом.

Для реализации процесса бурения скважины без размыва ее стенок устройству через колонну двойных бурильных труб. 5, 6 сообщается осевое ус и- лие и крутящий момент, а по кольцевой магистрали 7 подается рабочая жидкость. Благодаря трению о забой 3 скважины торца 32 породораэрушающего инструмента I6 происходит его угловое смещение против часовой стрелки относительно корпуса 1 . При этом гидромониторная насадка 2 перекрыта наружной поверхностью 33 шлицев 22 и весь поток рабочей жидкости из магистрали 7-11 направляется через полость 26 и кольцевой эжектор 25 в возвратный канал 12. Образующиеся при бурении, керн и шлам будут выноситься на поверхность возвратным потоком рабочей жидкости.

Гидроразмыв стенок 28 скважины, образование выемочной камеры ,29 и извлечение размытого материала на поверхность производятся следующим об- разом. В намеченном для этого интервале ствола скважины снимают осевую нагрузку, устройство поднимают над забоем 31 , продолжая закачивать рабочую жидкость, которая, воздействуя на винтовые лопасти 24, производит возвратное угловое смещение торсионного вала 15 в исходное положение. При этом гидромониторная насадка 2 открывается и рабочая жидкость из магист- рали 7-11 через канал 20, полость 18 и насадку 2 будет поступать в пространство 30 за корпусом . Под действием высоконапорной струи стенка 27 скважины будет разрушаться-с об- разованием выемочной камеры 29. Из камеры 29 продукты разрушения в виде

пульпы будут перемещаться к забою Ы скважины и по каналам 11 и 8 транспортироваться на поверхность . ТТри .i этом пакер 3, создавая сопротивление, будет препятствовать перетоку пульпы и миграции полезного компонента по скважине.

Закончив цикл размыва и извлечения материалов, можно продолжить бурение постановкой устройства на забой 31 скважины. В момент перекрытия гидромониторной насадки 2 поверхностью 33 шлицев 22 резко возрастает давление в полости 18. Для предотвращения ид- равлического удара в конструкции устройства предусмотрены каналы 21 , сообщающие полость 18 гидромониторных насадок с полостью 26 и кольцевым эжектором 25.

Формула изобретения

Устройство для бурения скважин и извлечения материалов из подземных формаций, содержащее полый корпус с боковыми отверстиями и смонтированными в них гидромониторными насадками, породоразрушающий инструмент, размещенную в корпусе центральную трубку, образующую с породоразрушающим инструментом кольцевой эжектор и разделяющую внутреннее, пространство корпуса на кольцевую напорную магистраль и осевой возвратный канал, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно снабжено полым торсионным валом, установленном в кольцевой Напорной магистрали с возможностью углового смещения и образующим с корпусом полость гидромониторных насадок, при этом вал теет радиальные каналы, винтовые лопасти на внутренней поверхности и на внешней поверхности выступы, взаимодействующие с внутренней поверхностью корпуса с возможностью перекрытия боковых отверстий, а породоразрушающий инструмент соединен с указанны валом жестко и с корпусом - с возможностью углового смещения.

гч

15

11

Изобретение относится к бурению скважин и геотехнологии и может быть использовано в скважинной гидродобыче полезных ископаемых и скважинном опробовании месторождений. Цель - повышение надежности работы устройства. Устройство включает ступенчатый полый корпус (К) 1 с боковыми отверстиями, в которых установлены гидромониторные насадки 2. Внутри К 1 и переходнике 4 установлена на фланце 10 центральная трубка 9, образующая с К 1 кольцевую напорную магистраль (НМ) 11. В последней между К 1 и трубкой 9 установлен на подшипниках 13, 14 полый торсионный вал (ТВ) 15, с которым жестко соединен породоразрушающий инструмент 16. При этом ТВ 15 образует с К 1 и породоразрушающим инструментом 16 полость гидромониторных насадок 2. Совместно с трубкой 9 и фасонной расточкой 17 породоразрушающего инструмента 16 ТВ 15 образует кольцевой эжектор 25 и кольцевую полость 26. Породоразрушающий инструмент 16 по своей внешней поверхности 25 сочленен с К 1 с возможностью углового смещения. Это позволяет реализовать два режима работы устройства. При бурении направить весь поток рабочей жидкости из НМ 11 через полость 26 и кольцевой эжектор 25 в возвратный канал 12. При гидроразмыве стенок 28 и образовании выемочной камеры поток рабочей жидкости разделяется на две части. Одна из частей потока поступает по описанной системе, а другая - через канал, полость насадки и насадку 2 сообщает НМ 11 с пространством 30 за К 1. 8 ил.

фиг. 5

Щиг 8

Ж 31

33

Шиг.8