Способ удаления шлама из скважины при ее бурении Советский патент 1980 года по МПК E21B21/14 

Изобретение относится к области 1ГОРНОЙ промышленности гражданского и промышленного строительства, в частности к способам разработки скв жин в процессе их сооружения, и может быть использовано при сооружении фундаментов глубокого заложения на сваях под гражданские и промышленные здания и на столбах большого диаметра под опоры мостов в районах с суровым климатом и вечномирзлыми грунтами. Известен способ удаления грунта из скважины с использованием сжатого воздуха в качестве очистного аге та си. Каналы буровой колонны по данному способу соединяют с двумя компрессорами для подвода воздуха в зо ну забоя скважины. Один компрессор подает воздух на забой непрерывно, а второй подает накопленный в ресивере воздух на забой периодически. Непрерывной продувкой скважины достигается очистка забоя от бурово го шлама и поддержание разработанной породы (шлама) во взвешенном со тоянии между циклами периодической продувки. Периодической продувкой осуществляется выно- разработанной породы и более качественная очистка забоя, так как скорость воздуха, поступающего из ресивера компрессора в скважину, в несколько раз превышает скорость воздушного потока в случае очистки скважины непрерывной работой двух компрессоров одновременно. Недостатком этого способа является большой расход воздуха, необходимый для создания двух отдельных потоков - непрерывного, обеспечивающего очистку забоя и поддержание разработанного грунта во взвешенном состоянии между периодическими продувками и свободно уходящего в атмосферу, и периодического, обеспечивающего качественную очистку забоя и эффективное удаление разработанной породы (шлама) из скважины. Известен также способ бурения скважин с очисткой их от выбуренной породы путем подачи от компрессорных установок в бурильные трубы и на забой газообразного агента с постоянным расходом Г2. По данному способу газообразный агект подают на забой с переменным весовым расходом, т.е. выпускают его

периодически, одновременно аккумулируя в бурильных трубах.

Однако для эффективной продувки скважины требуется двойной расход воздуха: для поддержания непрерывной продувки и для периодической высокоскоростной продувки, что, в свою очередь, требует больших энергозатрат.

Целью изобретения является снижение энергозатрат и расхода воздуха на, удаление разработанного грунта..

Указанная цель достигается тем, что перед началом продувки плотно перекрывают сечение скважины, затем в полость закрытой скважины через зону контакта рабочего органа с грунтом нагнетают воздух до достижения заданного давления, после чего через зону контакта рабочего органа с грунтом соединяют полость скважины .с атмосферой.

По мере накопления воздуха в замкнутом объеме он подвергается сжатию. При сообщении полости скважины с атмосферой создается перепад давлений, обеспечивающий интенсивный вынос разработанной породы тем же объемом воздуха, который нагнетался и поднимал шлам над забоем.

На фиг. 1 изображено устройство, реализующее данный способ; .на фиг. 2узел Г на фиг. 1.

Бурение грунта осуществляют с помощью буровой штанги 1, несущей долото 2 и получающей вращение от двигателя. В буровой штанге 1 выполнен центральный подводящий канал, соединяемый напорной магистралью с компрессором.

Над долотом установлен конусообразный ловитель 3, смонтированный на нижнем конце отводной трубы 4. Верхний конец отводной трубы 4 закрыт клапаном 5.

Перед началом бурения плотно закрывают устье скважины. Для этого вокруг устья устанавливают обсадной патрубок б и вдавливают его в землю В зимнее время патрубок достаточно приморозить к поверхности земли. Патрубок 6 плотно закрывают крышкой 7, сквозь отверстия которой пропускают буровую штангу 1 и отводную трубу 4 .

Между соприкасающимися поверхностями буровой штанги 1, отводной трубы 4 и крышки 7 предусмотрены уплотнительные элементы. Затем подсоединяют двигатель и компрессор и сообщают буровой штанге 1 с долотом вращательное движение. Одновременно подают от компрессора в центральный кана буровой штанги сжатый , которы

:вырываясь через каналы в долоте, охлаждает долото, очищает забой, поддеживает разработанный грунт во взвешенном состоянии, и скапливается в закрытой полости скважины. По мере подачи воздуха происходит его сжатие С одновременным возрастанием давления до 1-2 атм. Величина наибольшего давления определяется расчетным путем в зависимости от величины пригруза или веса бурового оборудования При достижении заданной величины давления открывают клайан 5, соединяя тем самым полость скважины с атмосферой. В результате перепада давлений накопленный в полости скважины воздух устраняется через ловитель 3 в отводМую трубу 7, захватывая частицы разработанной породы и выносит их на поверхность. Для обеспечения лучших услових очистки забоя и выноса частиц породы нагнетание водуха в скважину по напорной магистрали в период соединения полости скважины с атмосферой продолжается. Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает значительное сокращение энергозатрат и уменьшение расхода сжатого воздуха примерно на 50%, а также уменьшение потерь давления на сопротивления в трубопроводах, что позволяет при малых давлениях в скважине получать большие начальные скорости воздушного потока и позволяет производить очистку мокрых забоев.

Формула изобретения

Способ удаления шлама из скважины при ее бурении путем периодической продувки накопленным под давлением воздухом, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и расхода воздуха на удаление разработанного грунта перед началом продувки плотно перекрывают сечение скважины, затем .в полость закрытой скважины через зону контакт рабочего органа с грунтом нагнетают воздух до достижения заданного даления, после чего через зону контакта рабочего органа с грунтом соединяют полость сквс1жины с атмосферой.

Источники инфор мации, принятые во внимание при экспертизе

1.Прохоров А.Д. и Соловьев Г.П. Бурение мерзлых .грунтов за рубежом. Обзорная информация. М., ЦИНИНТИ Оргтрансстрой, 1977, с. 8-9.

2.Авторское свидетельство СССР 622963, кл. Е 21 В 21/00,

17.06.76.

Фиг.1