Устройство для термомеханического разведочного бурения скважин Советский патент 1975 года по МПК E21B7/14 E21B25/00 E21C21/00 

1

Изобретение относится к устройствам для термомеханического бурения скважин и предназначено для разведки месторождений полезных ископаемых, для использования в горнодобывающей промышленности.

Известно устройство для термомеханического .разведочного бурения скважин, включающее расположенные .вокруг керноприемной трубы огнеструйные горелки и механические нородоразрушающие элементы для образования кольцевой щели.

Известное устройство позволяет производить эффективное термомеханическое бурение только с образованием кольцевого забоя. При геологоразведочных работах в целом ряде случаев только определенная часть скважины может буриться без отбора керна, т. е. сплошным забоеМ.

Целью изобретения является обеспечение бурения скважин как сплошным, так и кольцевым забоями.

Для достижения поставленной цели цредлагаемое устройство снабжено кинематически связанным с частью горелок и установленным с возможностью осевого перемещения к керноприемной трубе днищем с центральным каналом и режущими элементами, причем забойная часть днища выполнена по криволинейной поверхности, восходящей от стенки керноприемной трубы к центральному каналу.

Па фиг. 1 показано описываемое устройство при осуществлении им разрушения сплошным забоем (показаны направлепия струй из неподвижных и поворотных горелок), .вид на забойную часть; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1.

Пунктиром на фиг. 2 показано расположение подвижного днища при бурении с образованием керна. На боковой поверхности керноприемной трубы I в нижней ее части по кольцу установлены механические породоразрушающие элементы 2 и неподвижные 3 и новоротные 4 огнеструйные горелки. Внутри

керноприе.мной трубы 1 помен1,ается подвижное днище 5, кинематически связанное с поворотными горелками 4 одним из известных способов, для чего, например, на бОКовой новерхности корпуса горелок 4 выполнены винтовые кана-вки 6, в которых размещены ведущие штифты 7 подвижного днища 5. Подвижное днище 5 выполнено со сквозным центральным каналом 8. Забойная часть 9 корпуса подвижного днин1а выполнена по криволинейной поверхности, восходящей от стенки керноприемной трубы к центральному каналу 8 и снабжена механическими режущими элементами 10. В верхней части керноприемной трубы 1 выполнены окна 11. Когда окна подняты в верхнее положение, корпус подвижного днища о закрывает их, когда опущены в нижнее - открывает.

При углубке скважины с образованием керна подвижное Днище о расположено в верхнем положении. ОКна И керноприемной трубы 1 при этом перекрываются корпусом днища 5, и внутрепняя полость керноприемной трубы 1 не может сообш,аться через них с затрубным пространством. Сопла поворотных горелок 4 располагаются при этом по хорде кольцевой щели, как сопла неподвижных горелок 3. Пр« всех горелок, вращении и подаче на забой устройства осуществляется углуб-ка скважины с образованием керна.

Для углубки скважины с разрушением всей поверхности забоя, т. е. сплошным забоем, и удаления продуктов разрушения подвижное днище 5 опускают в часть керноприемной трубы 1. Ведущие штифты 7, воздействуя при этом на п-оверхпости винтовых канавок 6, разворачивают горелки 4. соплами к центру кернонриемаюй трубы. Окна 11 при этом открываются и обеспечивается связь полости керноприемной трубы с затрубным пространством устройства, а, следовательно, и свободный выход продуктов сгорания из полости трубы.

Положение же сопл горелок 3 остается неизменным и соответствует бурению с образованием керна. При углубке скважины с указанным расположением элементов устройства струи «3 развернутых к центру керноприемной трубы СО.ПЛ горелок 4 воздействуют на поверхность забоя, вызывая температурные напряжения в поверхностном слое. Механические режущие элементы 10, вызьюая силовое воздействие на нагретую поверхность, разрушают ее в соответствии с криволинейным профилем забойной части днища 5. При дальнейшей углубке сверхзвуковые струи горелок, воздействуя на ранее спрофилированную днищем поверхность забоя, претерпевают постоянное изменение направления вектора скорости потока газов, что увеличивает их силовое и тепловое воздействие на поверхность забоя внутр} керноприемной трубы. Образовавшиеся продукты разрушения с поверхности забоя внутри керноприемной трубы отработапными газами выносятся через центральный Канал 8 днища 5 в верхнюю часть керноприемной трубы 1 и оттуда через окна 11 в затрубное пространство. Струи сопл горелок 3, воздействующие на забой по хорде в сочетании с элементами 2 керноприемной трубы 1, разрушают кольцевой забой в соответствии

с профилем эле.ментов 2 и выносят продукты разрушения непосредственно в зазор корпусом устройства и стенкой окважипы. Осуществляется углубка скважины сплошным забоем.

При этом нет необходимости в подъеме устройства на поверхность для освобождения керноприемной трубы от керна, что резко сокращает время углубки скважины в интервалах, где не требуется отбора керна. При необходимости получения керна бурение осуществляется этим же устройством путем переналадки его в соответствии с ранее Описанной схемой (подъем днища 5 в верхнее положение и автоматический разворот сопл горелок

4 с расположением их струй ,по хорде кольцевого забоя).

Предмет изобретения

1. Устройство для термомеханического разведочного бурения скважин, включающее расположенные вокруг керноприемной трубы огнеструйные горелки и механические породоразрушающие элементы для образования кольцевой щели, отличающееся тем, что,

с целью обеспечения бурения скважин как сплошным, так и кольцевым забоями, оно снабжено кинематически связанным с частью горелок и установленным с возможностью осевого перемещения в керноприемной трубе

днищем с центральным каналом и режущими элементами.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что забойная часть днища выполнена по криволинейной поверхности, восходяшей от

стенки керноприемной трубы к центральному каналу.

w:,, /

д -л