RU2315165C1 - Rock drilling method and device - Google Patents
Rock drilling method and device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2315165C1 RU2315165C1 RU2006123172/03A RU2006123172A RU2315165C1 RU 2315165 C1 RU2315165 C1 RU 2315165C1 RU 2006123172/03 A RU2006123172/03 A RU 2006123172/03A RU 2006123172 A RU2006123172 A RU 2006123172A RU 2315165 C1 RU2315165 C1 RU 2315165C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rock
- cutting tool
- drilling
- carbon dioxide
- core
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 26
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 235000011089 carbon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 3
- 206010011878 Deafness Diseases 0.000 claims description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 4
- 239000012459 cleaning agent Substances 0.000 abstract description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
- E21B21/16—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor using gaseous fluids
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горной, горно-строительной и строительной промышленности и может быть использовано для разрушения горных пород при бурении неглубоких взрывных, геологоразведочных и инженерных скважин в труднодоступных районах буровыми станками.The invention relates to the mining, mining and construction industry and the construction industry and can be used to destroy rocks while drilling shallow blasting, exploration and engineering wells in remote areas by drilling rigs.
Известен способ бурения скважин (патент РФ №2276245, МПК Е21В 7/00), включающий проходку ствола скважины буровым инструментом с очисткой скважины от бурового шлама сжатым воздухом, нагнетаемым компрессором в скважину через буровой инструмент, отличающийся тем, что при снижении скорости проходки скважины ниже заданного значения внутри бурового инструмента формируют "жидкий" поршень, для чего последовательно прекращают нагнетание сжатого воздуха, производят кратковременную подачу под давлением промывочной жидкости в буровой инструмент и возобновляют нагнетание сжатого воздуха, после чего с помощью давления нагнетаемого сжатого воздуха "жидкий" поршень перемещают через буровой инструмент к забою скважины и от забоя по стволу скважины к ее устью, и при этом с помощью указанного "жидкого" поршня вытесняют буровой шлам из скважины через устье последней. Недостатками данного способа являются высокие энергозатраты, связанные с необходимостью использования компрессора в процессе бурения скважины и бурового насоса для подачи промывочной жидкости.A known method of drilling wells (RF patent No. 2276245, IPC ЕВВ 7/00), including drilling a wellbore with a drilling tool to clean the well of drill cuttings with compressed air injected by the compressor into the well through the drilling tool, characterized in that when lowering the speed of the well below a predetermined value inside the drilling tool form a "liquid" piston, for which successively stop the injection of compressed air, produce a short-term supply of washing liquid under pressure to the drilling tool and the injection of compressed air is updated, after which, using the pressure of the injected compressed air, the "liquid" piston is moved through the drilling tool to the bottom of the well and from the bottom along the wellbore to its mouth, and using the specified "liquid" piston, the drill cuttings are expelled from the well through mouth of the latter. The disadvantages of this method are the high energy costs associated with the need to use a compressor in the process of drilling a well and a mud pump to supply flushing fluid.
Известен способ бурения инженерно-геологических скважин (Ребрик Б.М. Бурение инженерно-геологических скважин: Справочник. // М.: Недра, 1990 г., стр.64-74), заключающийся во вращательном бурении кольцевым забоем скважин малого диаметра, с наличием на забое воды или ее периодическим доливом, в породах малой твердости последовательными рейсовыми углублениями, в основном твердосплавным породоразрушающим инструментом, с заменой инструмента после подъема снаряда, с передачей крутящего момента с помощью бурильных труб вращателем подвижного типа, без дополнительного рабочего механизма, с низкой частотой вращения, без принудительного удаления продуктов разрушения, с получением керна и с отделением последнего путем затирки «всухую» и транспортированием в колонковой трубе, с закреплением стенок обсадными колоннами. Недостатками данного способа и устройства являются высокие энергозатраты, связанные с необходимостью наличия воды на забое скважины или ее доливом в скважину.A known method of drilling engineering-geological wells (Rebrik BM Drilling engineering-geological wells: Handbook. // M .: Nedra, 1990, pp. 64-74), which consists in rotary drilling with an annular bottom hole of small diameter wells, s the presence of water at the bottom or periodically topping it up, in rocks of low hardness by successive routing recesses, mainly carbide rock cutting tools, with replacing the tool after lifting the projectile, with the transmission of torque using drill pipes using a movable type rotator, without h additional working mechanism, with a low speed, without forcibly removing the products of destruction, with obtaining a core and with the separation of the latter by grouting “dry” and transportation in a core pipe, with the walls being fixed with casing strings. The disadvantages of this method and device are the high energy costs associated with the need for water at the bottom of the well or its topping up in the well.
Известен способ бурения инженерно-геологических скважин, принятый за прототип (Ребрик Б.М. Бурение инженерно-геологических скважин: Справочник. // М.: Недра, 1990 г., стр.64-74), заключающийся во вращательном бурении кольцевым забоем скважин, в породах любой твердости, последовательными рейсовыми углублениями, с передачей крутящего момента с помощью бурильных труб вращателем подвижного типа, без дополнительного рабочего механизма, с выносом продуктов разрушения потоком воздуха, с прямой циркуляцией, создаваемой компрессором на поверхности, с получением керна и транспортированием в колонковой трубе. Для осуществления данного способа используется одинарный или двойной колонковый набор, содержащий колонковую трубу с установленным в ней кернорвательным кольцом, коронку и переходник. Недостатками данного способа и устройства являются высокие энергозатраты, связанные с необходимостью использования компрессора в процессе бурения скважины.A known method of drilling engineering-geological wells, adopted as a prototype (Rebrik B.M. , in rocks of any hardness, by successive traveling recesses, with the transmission of torque by means of drill pipes by a movable type rotator, without an additional working mechanism, with the removal of fracture products by an air stream, with direct circulation created by the compressor on the surface, with core collection and core tube transportation. To implement this method, a single or double core set is used, comprising a core tube with a core ring installed in it, a crown and an adapter. The disadvantages of this method and device are the high energy costs associated with the need to use a compressor in the process of drilling a well.
Техническим результатом изобретения является снижение энергозатрат на бурение инженерно-геологических скважин путем исключения из производственного процесса циркуляции очистного агента, а также повышение интенсивности охлаждения породоразрушающего инструмента.The technical result of the invention is to reduce energy costs for drilling engineering and geological wells by eliminating the circulation of the cleaning agent from the production process, as well as increasing the cooling rate of the rock cutting tool.
Технический результат достигается тем, что способ бурения горных пород, заключающийся в бурении кольцевым забоем вращением породоразрушающего инструмента с его охлаждением и очисткой забоя от шлама потоком газа, отличающийся тем, что породоразрушающий инструмент охлаждают углекислотой в твердом состоянии (сухой лед), а очистку забоя осуществляют испаряющимся углекислым газом через затрубное пространство.The technical result is achieved in that the method of drilling rocks, which consists in drilling an annular face by rotating the rock cutting tool with its cooling and cleaning the bottom from sludge with a gas stream, characterized in that the rock cutting tool is cooled with carbon dioxide in the solid state (dry ice), and the bottom is cleaned evaporated carbon dioxide through the annulus.
Технический результат в части устройства для бурения горных пород достигается тем, что оно содержит закрепленную на бурильной колонне с помощью переходника колонковую трубу с кернорвательным кольцом и установленным на ней породоразрушающим инструментом и отличается тем, что внутреннее пространство колонковой трубы заполнено углекислотой в твердом состоянии, а на наружных поверхностях колонковой трубы, корпуса породоразрушающего инструмента и переходника, выполненного глухим, навита ленточная спираль.The technical result in the device for drilling rocks is achieved by the fact that it contains a core pipe fixed to the drill string using an adapter with a core ring and a rock cutting tool installed on it and differs in that the interior of the core pipe is filled with carbon dioxide in the solid state, and the outer surfaces of the core tube, the body of the rock cutting tool and the adapter, made deaf, wound tape spiral.
Применение предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволяет повысить коэффициент полезного действия при бурении неглубоких скважин в твердых породах за счет исключения из производственного процесса циркуляции очистного агента, а также повышение интенсивности охлаждения породоразрушающего инструмента.The application of the proposed method in comparison with the prototype allows to increase the efficiency when drilling shallow wells in solid rocks due to the exclusion of the cleaning agent from the production process, as well as increasing the cooling rate of the rock cutting tool.
Способ бурения горных пород и устройство для его осуществления поясняется схемой работы устройства, где:The method of drilling rocks and a device for its implementation is illustrated by the scheme of the device, where:
1 - корпус породоразрушающего инструмента (алмазная или твердосплавная коронка);1 - rock cutting tool body (diamond or carbide crown);
2 - кернорвательное кольцо;2 - core ring;
3 - колонковая труба;3 - core pipe;
4 - глухой переходник;4 - blind adapter;
5 - буровая колонна;5 - drill string;
6 - углекислота в твердом состоянии (сухой лед);6 - carbon dioxide in the solid state (dry ice);
7 - горная порода;7 - rock;
8 - затрубное пространство;8 - annulus;
9 - ленточная спираль.9 - tape spiral.
Способ предназначен для разрушения горных пород при бурении неглубоких взрывных, геологоразведочных и инженерных скважин в труднодоступных районах буровыми станками. Корпус породоразрушающего инструмента 1 закрепляют с помощью резьбового соединения на колонковой трубе 3, содержащей кернорвательное кольцо 2, образуя колонковый набор. Колонковая труба 3 соединена с помощью резьбового соединения с бурильной колонной 5 глухим переходником 4. На наружной поверхности колонковой трубы 3, корпуса породоразрушающего инструмента 1 и переходника 4 навита ленточная спираль 9.The method is intended for the destruction of rocks during the drilling of shallow explosive, exploration and engineering wells in remote areas by drilling rigs. The body of the rock cutting tool 1 is fixed by means of a threaded connection to the core pipe 3 containing the core ring 2, forming a core set. The core pipe 3 is connected by a threaded connection to the drill string 5 with a blind adapter 4. On the outer surface of the core pipe 3, the rock cutting tool body 1 and the adapter 4, a tape spiral 9 is wound.
Внутри колонковой трубы 3 с помощью кернорвательного кольца 2 перед началом бурения устанавливают углекислоту в твердом состоянии (сухой лед) 6, например, в форме цилиндра, диаметр которого ограничен внутренним диаметром колонковой трубы.Inside the core pipe 3, using a core ring 2 before starting drilling, carbon dioxide is installed in the solid state (dry ice) 6, for example, in the form of a cylinder whose diameter is limited by the inner diameter of the core pipe.
Устройство для бурения горных пород работает следующим образом. При бурении скважин осуществляют вращение буровой колонны 5, осевое усилие создают вращателем подвижного типа, прижимая колонковый набор, образованный колонковой трубой 3 и породоразрушающим инструментом с корпусом 1, к забою скважины. Во время бурения горной породы 7 породоразрушающим инструментом выделяется теплота, которая вызывает интенсивное испарение углекислоты 6 в твердом состоянии, причем испарение должно происходить синхронно с заполнением керном колонкового набора - этого можно достичь, соблюдая режимы бурения, установленные для конкретных геологотехнических условий. Продукт испарения - углекислый газ в газообразном состоянии очищает внутреннее пространство колонкового набора от бурового шлама, выдувая его в затрубное пространство 8, таким образом исключая зашламование керна внутри колонковой трубы. В затрубном пространстве 8 выбуренные частички перемещаются на поверхность по ленточной спирали 9.A device for drilling rocks works as follows. When drilling wells, the drill string 5 is rotated, the axial force is created by a movable type rotator, pressing the core set formed by the core pipe 3 and the rock cutting tool with housing 1 to the bottom of the well. During the drilling of rock 7, heat is generated by the rock-breaking tool, which causes intense evaporation of carbon dioxide 6 in the solid state, and evaporation must occur simultaneously with the core core filling - this can be achieved by observing the drilling conditions established for specific geological conditions. The vaporization product - carbon dioxide in a gaseous state cleans the inner space of the core set of drill cuttings, blowing it into the annulus 8, thereby eliminating core sludge inside the core pipe. In the annulus 8, the drilled particles move to the surface along the tape spiral 9.
При проходке на всю длину колонкового набора производят отрыв породоразрушающего инструмента от забоя скважины, при этом срабатывает кернорвательное кольцо 2 и керн остается внутри колонковой трубы 3, замещая испарившуюся углекислоту 6. При бурении следующего рейса керн извлекают из колонкового набора и заполняют колонковую трубу 3 твердой углекислотой.When driving the entire length of the core set, the rock cutting tool is detached from the bottom of the well, the core ring 2 is activated and the core remains inside the core pipe 3, replacing the evaporated carbon dioxide 6. When drilling the next flight, the core is removed from the core set and the core pipe 3 is filled with solid carbon dioxide .
Применение данного способа бурения горных пород обеспечивает следующие преимущества:The use of this method of drilling rocks provides the following advantages:
- повышение коэффициента полезного действия бурения без промывки за счет исключения из производственного процесса циркуляции очистного агента;- increasing the efficiency of drilling without washing due to the exclusion of the circulation agent of the treatment agent from the production process;
- повышение интенсивности охлаждения породоразрушающего инструмента;- increase the intensity of cooling of rock cutting tools;
- снижение затрат энергии на бурение.- reduction of energy costs for drilling.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006123172/03A RU2315165C1 (en) | 2006-06-29 | 2006-06-29 | Rock drilling method and device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006123172/03A RU2315165C1 (en) | 2006-06-29 | 2006-06-29 | Rock drilling method and device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2315165C1 true RU2315165C1 (en) | 2008-01-20 |
Family
ID=39108682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006123172/03A RU2315165C1 (en) | 2006-06-29 | 2006-06-29 | Rock drilling method and device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2315165C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111636817A (en) * | 2020-06-08 | 2020-09-08 | 衢州飞河畜牧科技有限公司 | Penguin fishing website laying equipment based on ice layer drilling |
| US11001500B2 (en) | 2015-06-25 | 2021-05-11 | Irbis Technology LLC | Method, apparatus and system for producing granulated solid carbon dioxide |
| CN113605891A (en) * | 2021-08-06 | 2021-11-05 | 江苏长积材料科技有限公司 | Intelligent multifunctional vehicle for solid carbon dioxide pneumatic rock breaking construction and use method thereof |
-
2006
- 2006-06-29 RU RU2006123172/03A patent/RU2315165C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| РЕБРИК Б.М. Бурение инженерно-геологических скважин. Справочник. - М., Недра, 1990, с.64-74. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11001500B2 (en) | 2015-06-25 | 2021-05-11 | Irbis Technology LLC | Method, apparatus and system for producing granulated solid carbon dioxide |
| CN111636817A (en) * | 2020-06-08 | 2020-09-08 | 衢州飞河畜牧科技有限公司 | Penguin fishing website laying equipment based on ice layer drilling |
| CN113605891A (en) * | 2021-08-06 | 2021-11-05 | 江苏长积材料科技有限公司 | Intelligent multifunctional vehicle for solid carbon dioxide pneumatic rock breaking construction and use method thereof |
| CN113605891B (en) * | 2021-08-06 | 2023-11-24 | 江苏夏谷科技有限公司 | Intelligent multifunctional vehicle for pneumatic rock breaking construction of solid carbon dioxide and application method of intelligent multifunctional vehicle |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3899033A (en) | Pneumatic-kinetic drilling system | |
| EA200800001A1 (en) | DEVICE FOR DRILLING WITH A SUBMERGED PNEUMATIC DUMP AND A DRILLING METHOD FOR NANOSES | |
| ES2770784T3 (en) | System and method to carry out core drilling and extraction operations | |
| RU2698341C2 (en) | Drilling system with several fluid media | |
| CN104632073A (en) | Reverse circulation drilling method of hollow down-hole hammer | |
| CN104632112A (en) | Through-type downhole hammer reverse circulation drilling structure | |
| CN105401879A (en) | Rotary drilling machine for reverse-circulation pneumatic down hole hammer and construction method for rotary drilling machine | |
| RU2315165C1 (en) | Rock drilling method and device | |
| Aleksandrovich | Bottomhole formation zone completion through ultra deep multibranch channels: experimental research of a new technology | |
| WO2009062719A2 (en) | Gas cutting borehole drilling apparatus | |
| US20160153236A1 (en) | Percussion hammer bit | |
| CN206329317U (en) | One kind is with brill formula sleeve pipe wall scraper | |
| CN106320974A (en) | Downhole breaking rock-entering drill of hydraulic slewing drilling machine | |
| CN105625945B (en) | Drilling equipment and its boring method for low permeability reservoir | |
| RU172470U1 (en) | Telescopic drill pipe | |
| EP3256683B1 (en) | Dual circulation fluid hammer drilling system | |
| CN201544128U (en) | Hydraulic sand-blasting cutter | |
| RU2190089C1 (en) | Process of deep perforation of cased wells | |
| RU2393341C2 (en) | Hydromechanical slit perforator | |
| RU2693082C1 (en) | Rock cutting tool | |
| CN101942968A (en) | Drill bit for reducing pressure and raising speed | |
| CN205330525U (en) | Ultrasonic vibration wire line coring drilling tool | |
| RU2736685C1 (en) | Submersible hydropercussion mechanism of hammer for vertical drilling of drilling and blasting wells | |
| CN214741188U (en) | Well hole trimming device for well drilling | |
| Cruse | A review of water well drilling methods |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080630 |