RU2066752C1 - Method for drilling and investigations of mechanical and physical properties of ground - Google Patents

Abstract

FIELD: geological investigations; method for obtaining continuous information on mechanical and physical properties of ground in course of well sinking. SUBSTANCE: drilling tool together with rock-breaking member and measuring device 6 is lowered into well, and the measuring device is forced into ground with constant advance value h with respect to rock-breaking member. Simultaneously, data on ground mechanical and physical properties are transmitted and recorded, and ground is broken. Axial force for embedding the measuring device is transmitted from rotating drilling tool. EFFECT: provision of continuous information on ground mechanical and physical properties directly in the process of well drilling. 2 dwg

Description

Изобретение относится к геологическим исследованиям и касается способов, обеспечивающих получение непрерывной по глубине информации о физико-механических свойствах грунтов в процессе проходки скважины. The invention relates to geological research and relates to methods for obtaining continuous in depth information on the physicomechanical properties of soils in the process of drilling a well.

Известен способ бурения и исследования физико-механических свойств грунта путем задавливания измерительного зонда в грунт вместе с колонной штанг, при этом измерительный зонд погружают в грунт вместе в колонной штанг, вдавливание и извлечение колонны штанг с зондом осуществляют по команде с пульта управления [1]
При исследовании этим способом тратится много времени на выполнение спуско-подъемных операций и закрепление пенетрационного узла, что снижает его производительность. Кроме того, этот способ не предусматривает наряду с операциями исследования операции бурения.A known method of drilling and studying the physico-mechanical properties of the soil by crushing a measuring probe into the soil together with a rod string, wherein the measuring probe is immersed in the soil together in a rod string, pressing and removing the rod string with the probe is carried out by command from the control panel [1]
When researching in this way, a lot of time is spent on hoisting operations and fixing the penetration unit, which reduces its productivity. In addition, this method does not provide, along with operations research drilling operations.

Наиболее близким из известных является способ бурения и исследования физико-механических свойств грунта, включающий опускание в скважину и осевую подачу бурового снаряда с породоразрушающим инструментом и измерительным зондом, задавливание измерительного зонда с опережением по отношению к породоразрушающему инструменту, передачу и регистрацию информации о физико-механических свойствах грунта, разрушение грунта [2]
При использовании данного способа нет необходимости при каждом цикле проводить спуск и подъем, что уменьшает в целом время исследования грунта.The closest known method is drilling and studying the physical and mechanical properties of the soil, including lowering into the well and axial feed of a drill with a rock cutting tool and a measuring probe, crushing the measuring probe ahead of the rock cutting tool, transmitting and recording information about the physical and mechanical soil properties, soil destruction [2]
When using this method, there is no need to carry out the descent and ascent during each cycle, which reduces the overall time of soil investigation.

В то же время в этом способе режим бурения предусмотрен только после отключения механизма задавливания зонда и устройства непрерывной передачи и регистрации информации. Бурение осуществляют на глубину последнего зондирования, после чего погружают зонд в грунт. Таким образом, в известном способе невозможно осуществлять одновременно процессы бурения и исследования, что снижает производительность способа и сужает его функциональные возможности. At the same time, in this method, the drilling mode is provided only after turning off the probe crushing mechanism and the device for continuous transmission and recording of information. Drilling is carried out to the depth of the last sounding, after which the probe is immersed in the ground. Thus, in the known method it is impossible to carry out both drilling and research processes, which reduces the productivity of the method and narrows its functionality.

Задача изобретения состоит в создании способа бурения и исследования физико-механических свойств грунта, позволяющего получать оперативную информацию о физико-механических свойствах грунта непосредственно в процессе бурения. The objective of the invention is to create a method of drilling and study of the physico-mechanical properties of the soil, allowing to obtain operational information on the physico-mechanical properties of the soil directly during drilling.

Поставленная задача решается тем, что в способе бурения и исследования физико-механических свойств грунта, включающем опускание в скважину и осевую подачу бурового снаряда с породоразрушающим инструментом и измерительным зондом, задавливание измерительного зонда с опережением по отношению к породоразрушающему инструменту, передачу и регистрацию информации о физико-механических свойствах грунта, разрушение грунта, согласно изобретению операции задавливания измерительного зонда, передачи и регистрации информации о физико-механических свойствах грунта и операцию разрушения грунта осуществляют одновременно, величину опережения устанавливают постоянной, а задавливание измерительного зонда осуществляют осевым усилием от вращающегося бурового снаряда. The problem is solved in that in the method of drilling and studying the physical and mechanical properties of the soil, including lowering into the well and axial feed of a drill with a rock cutting tool and a measuring probe, crushing the measuring probe ahead of the rock cutting tool, transmitting and recording information about the physic -mechanical properties of the soil, destruction of the soil, according to the invention, the operation of crushing the measuring probe, the transmission and recording of information about the physical their properties of soil and ground breaking operation are carried out simultaneously, the advance value is set constant, and the probe is carried zadavlivanie axial force from the rotating drilling assembly.

Такой способ позволяет совместить процессы бурения и зондирования скважины, исключить затраты времени на переход от одного режима к другому и получить достоверную информацию о физико-механических свойствах грунта по глубине с последующей обработкой на вычислительной машине. This method allows you to combine the drilling and sounding of the well, to eliminate the time spent on the transition from one mode to another and to obtain reliable information about the physical and mechanical properties of the soil in depth with subsequent processing on a computer.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 изображен снаряд для бурения и зондирования грунтов, являющийся примером реализации способа; на фиг.2 узел А на фиг.1. The invention is illustrated in the drawing, in which figure 1 shows a projectile for drilling and sensing soils, which is an example of the implementation of the method; in Fig.2 node A in Fig.1.

Снаряд для реализации способа содержит буровой снаряд 1, состоящий из двух внутренних концентричных труб 2 и 3 и наружной трубы 4. На нижнем конце колонны труб закреплен породоразрушающий инструмент 5 в виде коронки. Во внутренней трубе 3 размещен измерительный зонд 6, установленный с помощью подшипникового узла 7, обеспечивающего передачу осевого усилия от вращающегося бурового снаряда 1 и исключающего вращение зонда 6, как в процессе бурения, так и при расходке снаряда. В полости зонда 6 размещен автономный электронный блок (на чертеже не показан), который обеспечивает измерение механических свойств грунта (лобовое сопротивление и боковое трение), синхронизацию по глубине вдавливания зонда, передачу и регистрацию информации в оперативное запоминающее устройство, находящееся в полости зонда. Синхронизацию по глубине осуществляют с поверхности по радиоканалу. Измерительный зонд 6 устанавливают с постоянной величиной опережения h по отношению к торцу породоразрушающего инструмента 5, что обеспечивается, например, за счет осевой фиксации зонда 6 относительно комплекта концентричных труб 2, 3, 4. The projectile for the implementation of the method comprises a drill 1, consisting of two inner concentric pipes 2 and 3 and an outer pipe 4. A rock cutting tool 5 in the form of a crown is fixed at the lower end of the pipe string. In the inner tube 3 there is a measuring probe 6 mounted using a bearing assembly 7, which ensures the transmission of axial force from the rotating drill 1 and prevents the rotation of the probe 6, both during drilling and during the consumption of the projectile. In the cavity of the probe 6 there is a self-contained electronic unit (not shown in the drawing), which provides measurement of the mechanical properties of the soil (drag and lateral friction), synchronization along the depth of the probe indentation, transmission and recording of information in the random access memory located in the probe cavity. Depth synchronization is carried out from the surface via a radio channel. The measuring probe 6 is installed with a constant advance value h with respect to the end of the rock cutting tool 5, which is ensured, for example, due to the axial fixation of the probe 6 relative to the set of concentric pipes 2, 3, 4.

В данном примере выполнения снаряда, реализующего способ, между внутренними трубами 2 и 3 образован кольцевой керноотводящий канал 8, переходящий в центральный канал 9, а между внутренней трубой 2 и наружной трубой 4 межтрубный канал 10 для подачи промывочной жидкости. In this exemplary embodiment of a projectile implementing the method, an annular core channel 8 is formed between the inner pipes 2 and 3 and passes into the central channel 9, and between the inner pipe 2 and the outer pipe 4 an annular channel 10 for supplying washing liquid.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Буровой снаряд 1 опускают в скважину вместе с породоразрушающим инструментом 5 и измерительным зондом 6, осуществляя осевую подачу, до упора породоразрушающего инструмента 5 в грунт. При этом имеет место погружение измерительного зонда 6 на величину h выступающей по отношению к породоразрушающему инструменту части. В данном примере выполнения величина опережения установлена предварительно перед началом бурения и определяется осевой фиксацией измерительного зонда 6 относительно корпуса (комплекта концентричных труб 2, 3, 4). Затем включают вращение бурового снаряда 1, при этом вращение передается через колонну труб только породоразрушающему инструменту 5, а измерительному зонду 6 благодаря наличию подшипникового узла 7 перемещается не крутящий момент, а только осевое усилие. Таким образом, осуществляют одновременное и постоянное в процессе бурения задавливание зонда осевым усилием от вращающегося бурового снаряда 1, передачу и регистрацию информации о физико-механических свойствах грунта в оперативное запоминающее устройство, находящееся в полости зонда 6. При этом синхронизацию по глубине осуществляют с поверхности по радиоканалу. The drill 1 is lowered into the well together with the rock cutting tool 5 and the measuring probe 6, carrying out axial feed, until the rock cutting tool 5 stops into the ground. In this case, there is an immersion of the measuring probe 6 by the value h of the part protruding with respect to the rock cutting tool. In this exemplary embodiment, the lead value is pre-set before the start of drilling and is determined by the axial fixation of the measuring probe 6 relative to the body (set of concentric pipes 2, 3, 4). Then, the rotation of the drill 1 is turned on, while the rotation is transmitted through the pipe string only to the rock cutting tool 5, and the measuring probe 6, due to the presence of the bearing assembly 7, does not move torque, but only axial force. Thus, the probe is pressed simultaneously and continuously during drilling by axial force from a rotating drill 1, information is transferred and recorded on the physical and mechanical properties of the soil into a random access memory located in the probe 6. In this case, depth synchronization is performed from the surface along radio channel.

В процессе бурения грунт разрушают породоразрушающим инструментом 5, направляют его в кольцевой керноотводящий канал 8. Через межтрубный канал 10 подают промывочную жидкость от источника давления и разрушенный породный материала обратным потоком промывочной жидкости направляют в центральный канал 19, переходник 11 двойной бурильной колонный и далее на поверхность. During drilling, the soil is destroyed by a rock cutting tool 5, it is sent to an annular core channel 8. A flushing fluid from a pressure source is fed through the annular channel 10, and the destroyed rock material is sent to the central channel 19 by a reverse flow of flushing fluid, a double drill pipe adapter 11 and then to the surface .

Описываемый способ за счет получения быстрой и истинной информации о свойствах грунта непосредственно в процессе бурения найдет широкое применение при бурение скважин самого различного назначения. The described method due to obtaining fast and true information about the properties of the soil directly during the drilling process will find wide application in drilling wells for various purposes.

Claims (1)

Способ бурения и исследования физико-механических свойств грунта, включающий опускание в скважину и осевую подачу бурового снаряда с породоразрушающим инструментом и измерительным зондом, задавливание измерительного зонда с опережением по отношению к породоразрушающему инструменту, передачу и регистрацию информации о физико-механических свойствах грунта, разрушение грунта, отличающийся тем, что операции задавливания измерительного зонда, передачи и регистрации информации о свойствах грунта и операцию разрушения грунта осуществляют одновременно, величину опережения устанавливают постоянной, а задавливание измерительного зонда осуществляют осевым усилием от вращающегося бурового снаряда. A method of drilling and studying the physical and mechanical properties of soil, including lowering a borehole with axial feed of a drill with a rock cutting tool and a measuring probe, crushing a measuring probe ahead of the rock cutting tool, transmitting and recording information about the physical and mechanical properties of the soil, and destroying the soil characterized in that the operation of crushing the measuring probe, the transmission and registration of information about the properties of the soil and the operation of the destruction of the soil concurrently, timing value is set constant, and the probe is carried zadavlivanie axial force from the rotating drilling assembly.

Images