Способ сооружения дренажных скважин и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК E21B7/00 E21B3/00 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам сооружения дренажных скважин и устройствам для сооружения дренажных скважин.

Цель изобретения - повышение произ- водительности и уменьшение энергозатрат при бурении перемежающихся по крепости пород.

Сущность способа заключается в следующем.

С целью повышения производительности и уменьшения энергозатрат при бурении перемежающихся по крепости пород осуществляют разрушение породы двумя соосными внешним и внутренним вращаю- щимися породоразрушающими элементами при приложении осевых усилий и вращающейся обсадной колонне и удаление разру- шенной породы из скважины , разрушение породы осуществляют при равных угловых скоростях вращения породоразрушающих элементов, причем обеспечивают вращение внешнего породоразрушающего элемента с большей угловой скоростью, чем угловая скорость обсадной колонны, а осевое уси- лие на породоразрушающие элементы передают одинаковое по величине.

На фиг. 1 изображено устройство для сооружения дренажных скважин, продольный разрез, в момент связи породоразрушаю- щих элементов между собой и колоннами; на фиг.2 - то же, в момент связи коронок с колоннами; на фиг.З - то же, в момент связи коронок между собой и с внутренней колонной; на фиг,4 - вид А на фиг.З. -. Устройство для осуществления способа содержит внешнюю (обсадную) 1 и внутреннюю (бурильную) 2 колонны труб, соосно расположенные и установленные с возможностью осевого смещения. Внешняя колон- на 1 оснащена породоразрушающим элементом 3, а внутренняя - породоразрушающим элементом А. Породоразрушающие элементы 3 и 4 разъемно связаны с колоннами 1 и 2 соответственно и кинема- тически с автономными вращателями (не показаны). На внутренней поверхности внешнего породоразрушающего элемента 3 выполнены открытые с внутреннего торца 5 пазы 6. На внешней поверхности породо- разрушающего элемента 4 выполнены выступы 7. Внешний породоразрушающий элемент 3 связан с внешней колонной 1 с помощью байонетного соединения 8.

Устройство работает следующим обра- зом.

При бурении по мягким породам внутреннюю колонну 2 труб подают назад до выхода выступов 7 из пазов 6. После этого колонны 1 и 2 труб приводят во вращение и

прикладывают осевое усилие на породоразрушающие элементы 3 и 4.

При бурении по крепким породам внутреннюю колонну 2 подают вперед до осуще- ствления контакта передней кромки 9 выступов 7 и внутренней торцевой части 5 внешнего породоразрушающего элемента 3. Создавая в месте контакта небольшое давление и проворачивая внутреннюю колонну 2 труб, вводят в зацепление выступы 7 и пазы 6. Выключают вращение и вводят выступы 7 внутреннего породоразрушающего элемента 4 в пазы 6 внешнего породоразрушающего элемента 3. После этого внутреннюю колонну 2 труб вращаю в обратную сторону, включают подачу вперед и осуществляют разъем байонетного соединения 8. Затем приводят во вращение обе колонны труб, на породоразрушающие элементы 3 и 4 прикладывают осевое усилие и осуществляют бурение.

Способ сооружения дренажных скважин осуществляют следующим образом.

Приводят во вращение внутреннюю колонну 2 и соосно расположенную с ней внешнюю колонну 1 и создают одинаковое осевое усилие на породоразрушающие элементы 3 и 4.

При бурении по мягким породам разрушение породы производят породоразрушающими элементами 3 и 4, имеющими такие же угловые скорости вращения, как и у колонн 1 и 2, так как угловая скорость породоразрушающего элемента 3 в этом случае не играет столь существенной роли, как при бурении по твердым породам. Для предотвращения прорыва водопесчаной смеси внутрь внешней колонны 1 в пространстве между породоразрушающими элементами 3 и 4 создают породную пробку 10.

При встрече с твердыми пропластками пород механическая скорость бурения падает, поэтому для повышения ее перераспределяют связи между породоразрушающими элементами 3 и 4 и внешней колонной 1. Для этого внутреннюю колонну 2 подают вперед и породоразрушающим элементом 4 входят в зацепление с породоразрушающим элементом 3, производят рассоединение байонетногосоединения8породоразрушающего элемента 3 с колонной 1 и продолжают бурение скважины. В этом случае угловая скорость породоразрушающего элемента 3 повышается и становится равной угловой скорости породоразрушающего элемента 4. В результате механическая скорость бурения повышается. Поскольку угловая скорость вращения внешней колонны 1 не изменяется, вращение внешнего породоразрушающего элемента происходит с большей угловой скоростью, чем угловая скорость внешней колонны. Поэтому затраты энергии на вращение внешней колонны 1 не увеличиваются, это позволяет при расходовании од- ного и того же количества энергии увелиить глубину бурения.

Пример. Скважина сооружается в сеноман-альбском водоносном горизонте, сложенном мелкозернистыми песками, на отметке + 93 м. Напор водоносного горизонта 10 м. Глубина скважины 70 м. 8% мощности пласта (по глубине скважины) составляют включения твердых пропласт- ков (деревья с пиритом). Бурение скважины ведется установкой УКД-70, имеющей следующие параметры:

Глубина бурения, м70

Диаметр бурения

(внешнего породора-

зрушающего инструмента коронки), мм185

Диаметр внутреннего

породоразрушающего

инструмента (коронки), мм140

Усилие подачи, кНДо 80

Усилие для извлечения, кНДо 120

Крутящий момент

на трубах, кН мДо 15

Крутящий момент

на шнеках, кН мДо 0,9

Угловая скорость

вращения внешней колонны, Угловая скорость вращения бурильной

0,03

колонны, с 0,6

Вид привода вращателей и подачи (регулирование бесступенчатое) - гидравлический, привод редуктора маслонасосов - вал отбора мощности бульдозера ДЗ-110А, Внешняя коронка связана с колонной с помощью байонетного соединения. Между внутренней коронкой и колонной соединение резьбовое. Связь между коронками разъемная (с помощью выступов на внутренней коронке и пазов на внешней коронке). Размеры пазов 180 х 20 х 8 мм, выступов - 150 х 16 х 30 мм.

При бурении по включениям твердых пропластков угловая скорость вращения

5

0 5

0

5

0

5

0 5

0

внешней колонны 0,03 с , угловая скорость вращения бурильной колонны и обеих коронок 0,6 с .

Формула изобретения

1.Способ сооружения дренажных скважин, включающий разрушение породы двумя связанными с внутренней и наружной колоннами труб породоразрушающими элементами при приложении крутящего момента к каждой из колонн и одинакового по величине осевого усилия подачи, удаление разрушенной породы из скважины, о т- личающийся тем, что, с целью повышения производительности и уменьшения энергозатрат при бурении перемежающихся по крепости пород, перемещают внутреннюю колонну относительно внешней для связи между собой породоразрушающих элементов внутренней и внешней колонн труб, после чего отсоединяют внешнюю колонну от внешнего породоразрушающего элемента и осуществляют разрушение породы при равных угловых скоростях вращения породоразрушающих элементов, при этом обеспечивают вращение внешнего породоразрушающего элемента с большей угловой скоростью, чем угловая скорость внешней колонны.

2.Устройство для сооружения дренажных скважин, включающее коаксиально установленные внешнюю и внутреннюю колонны труб, связанные с породоразрушающими элементами и вращателями, механизм подачи, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и уменьшения энергозатрат при бурении перемещающихся по крепости пород, внутренняя колонна труб установлена с возможностью поступательного перемещения относительно внешней колонны труб, а внутренняя поверхность породоразрушающего элемента внешней колонны имеет пазы для взаимодействия с выступами, выполненными на внешней поверхности породоразрушающего элемента внутренней колонны, при этом породоразрушающий элемент внешней колонны связан с последней посредством байонетного соединения.

i

((f1fM{fffffSSs////s///s/s////s/ss/ S

...

i

Ss

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам сооружения дренажных скважин и устройствам, используемым для сооружения дренажных скважин. Цель - повышение производительности и уменьшение энергозатрат при бурении перемежающихся по крепости пород. При бурении перемежающихся по крепости пород осуществляют разрушение породы двумя коаксиально установленными внешним 3 и внутренним 4 породоразрушающими элементами (ПРЭ), которые соответственно связаны с внешней 1 и внутренней 2 колоннами (К). Причем ПРЭ 3 и 4 разъемно связаны с К 1 и 2 и кинематически с автономными вращателями. На внутренней поверхности ПРЭ 3 выполнены открытые с внутреннего торца 5 и пазы 6. На внешней поверхности ПРЭ 4 выполнены выступы 7. Внешние ПРЭ 3 связаны с внешней К 1 с помощью байонетного соединения 8. При встрече с твердыми пропластками перемещают внутреннюю К 2 относительно внешней К 1 для связи между собой ПРЭ 4 и 3 внутренней К 2 и внешней К 1. После этого отсоединяют внешнюю К1 от внешнего ПРЭ 3 и осуществляют разрушение породы при равных угловых скоростях вращения ПРЭ 3 и 4. При этом обеспечивают вращение ПРЭ 3 с большей угловой скоростью, чем угловая скорость внешней К1, что обеспечивает повышение эффективности работы. 2 с.п. ф-лы, 4 ил. со с о 00 к ел VJ 9 7 Ь Фиг 3

фиг.1

фие.2

Вид А

8

/

А

1Ш

5 7

5 о

лг. «

9 1 7

/

Ф