SU1798467A1

SU1798467A1 - Устройство для. бурения скважин в рыхльъс породах с одновременной обсадкой . 2

Info

Publication number: SU1798467A1
Application number: SU904861719A
Authority: SU
Inventors: Vitalij P Petrichenko; Vadim G Korolev; Petr M Sivaev; Viktor A Shemetov
Original assignee: Proizv Ob Osusheniyu Mestorozh
Priority date: 1990-08-27
Filing date: 1990-08-27
Publication date: 1993-02-28

Description

Изобретение относится к горному делу, в частности бурению замораживающих горизонтальных (наклонных), дренажных скважин при осушению бортов карьеров и промплощадок.

Целью изобретения является повышение эффективности бурения горизонтальных и наклонных скважин за счет управления углублением забоя в заданном направлении.

На фиг.1 - изображено устройство продольный вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Устройство состоит из обсадной колонны 1 с внутренним продольным выступом 2 на ней высотой h (фиг!). Внутри обсадной колонны расположена буровая колонна 3 с породоразрушающим инструментом 4, на котором выполнены пазы 5, позволяющие породоразрушающему инструменту 4 при бурении выходить за пределы обсадной колонны 1. Породоразрушающий инструмент соединен с буровой колонной эксцентричным переходником 6 с₍ограничителями 7 и 8, расположенными соответственно на торце буровой колонны 3 и на переходнике 6. На переходнике 6 размещен эксцентричный центратор 9, состоящий из двух втулок 10 и 11, установленных с зазором для обеспечения циркуляции промывочной жидкости. На втулке 11 выполнен продольный паз 12 с наклонным срезом 13 для взаимодействия с выступом 2 обсадной колонны 1 (фиг.2). Центратор9 служит для смещения оси 14 буровой колонны 3 относительно оси 15 обсадной колонны 1. Буровая и обсадная колонны установлены со смещёнными осями 14 и 15 соответственно относительно друг друга в забойной части·:

Ось 16 породоразрушающего инструмента 4 смещена относительно оси 14 буровой колонны 3 на величину эксцентриситета е, определяемую зависимостью е>0,5 (D_Tp-Dfl), где Ьтр и Э_д-диаметры обсадной колонны

1798467 А1 и породоразрушающего инструмента, соответственно, и относительно оси 15 обсадной колонны 1 - на величину ег (фиг. 1),

Устройство работает следующем образом.

В скважину 17 устанавливают башмачную трубу обсадной колонны 1 с выступом 2, буровую колонну 3 с эксцентричным переходником 6, породоразрушающим инструментом 4 и эксцентричным центратором 9. Подают вперед буровую колонну. Породоразрушающий инструмент 4 выходит из башмачной трубы 1 и занимает положение 18 (фиг.1). При этом выступ 2 обсадной колонны совмещается с пазом 12 центратора 9 при помощи среза 13 и поворота обсадной .колонны 1 относительно буровой 3. Выступ 2 башмачной трубы не препятствует выходу породоразрушающего инструмента 4. так как промывочные пазы 5 серийно выпускаемых инструментов имеют глубину, большую высоты h выступа 2. Кроме того, величина этого выступа не будет препятствовать установке в скважине после окончания бурения под прикрытием обсадной колонны эксплуатационной колонны, например замораживающей или фильтровой, так как высота h не превышает разности внутреннего диаметра обсадной колонны и внешнего эксплуатационной.

Вращают буровую и обсадную колонны с одновременным поступательным движением их к забою.

Буровая колонна 3 вращает породоразрушающий инструмент 4 вокруг своей оси' 14, а обсадная колонна 1 вращается вокруг своей оси 15 и посредством эксцентричного центратора 9 вращает 6yposyio колонну по окружности радиусом ече вокруг своей оси 15. Породоразрушающий Инструмент 4 при этом будет занимать крайние положения 19 и 20 и аналогичные другие радиальные, образуя скважину 17 диаметром D_c, равным е

Dc~4e+2Dfl-D_B, где D_c - диаметрбуримой скважины;

Эд - диаметр породоразрушающего инструмента;

D_a - внутренний диаметр обсадной колонны.

Обсадная колонна вместе с буровой колонной двигаются по образованию скважине. При отклонении скважины от заданного направления приступают к исправлению отклонения, т.е. к бурению в направлении, противоположном направлению имеющего отклонения.

Для этого останавливают вращательное движение обсадной колонны, фиксируют ее в положении выступа 2, противоположном имеющемуся направлению искривления скважины. Продолжают бурение без вращения обсадной колонны, но при поступательном движении к забою при фиксированном положении выступа 2,

Буровая колонна вращается вокруг оси 14 и породоразрушающий инструмент 4 занимает положение 21 (крайнее верхнее) и 22 (крайнее нижнее) и разбуривает скважину 23 диаметром Dd, равным ,

Dc1=2e+D_fl

Ось 24 скважины 23 смещается на величину ei (фиг.1) и совпадает с осью буровой колонны 3. Для того чтобы обсадная колонна входила в эту скважину необходимо, чтобы ее диаметр D_P1 был больше внешнего диаметра обсадной колонны D_Tp. т.е D_ci>D_Tp. При заданных Д_тр и О_д необходимо выполнение условия e>0,5(Di_P~Dfl) ί •Ч;

Соотношение диаметров образуемой скважины (Dd) и обсадной колонны (D_Tp) определяется опытным путем для конкретных условий, которые зависят как от характеристики пород, так и от диаметра и длины обсадной колонны. После углубления скважины на некоторую длину, определяемую опытным путем и достаточную для получения заданной траектории скважины, бурение в этом направлении прекращают, для чего вновь начинают вращение обсадной колонны.. При этом будет происходить бурение по прямой линии в заданном направлении.

Предлагаемое устройство реализуется следующим образом.

Пример. Для бурения наклонных и горизонтальных дренажных скважин в неустойчивых породах в настоящее время используется установка с двумя колоннами труб; буровой диаметром 89 мм с долотом диаметром 140 мм и обсадной диаметром 168 мм. Высота выступа на обсадной колонне составляет 8 мм. Величина е эксцентриситета переходника должна быть е>0,5 · (168-140).

т.е. е>14 мм. Принимаем 15 мм. Бурение замораживающих скважин производят под углом 30° к горизонту. Требования.к ним по допустимым отклонениям- менее 1 м на 100 м длины скважины.

Для получения минимальных отклонений скважины вначале задаются некоторым углом подъема её оси и бурят. При определенной глубине (близкой к половине проектной длины скважины) начинают 5 направленное бурение в противоположном направлении искривлению оси скважины. При этом диаметр скважины составит

Dc1=2 · 15+140=170 мм

После бурения некоторого интервала (10-15 м) направленное бурение прекращают и продолжают бурение с вращением обеих колонн по прямой линии.

Использование изобретения при бурении, например замораживающих скважин для проходки наклонных эскалаторных тоннелей позволит исключить перебуривание 20 замораживающих скважин, которое в настоящее время в Метрострое доходит до 50%. Это снизит стоимость сооружения и сроки их строительства.

Claims

Формула из об р е т е н и я

Устройство для бурения скважин в рыхлых породах с одновременной обсадкой, включающее буровую и обсадную колонны со смещенными осями относительно друг друга в нижней части, породоразрушающий инструмент на буровой колонне и внутренний выступ на обсадной колонне, от л и чающее с я тем, что> с целью повышения эффективности бурения горизонтальных и наклонных скважин за счет управления углублением забоя в заданном направлении, буровая колонна снабжена эксцентричным пе15 реходником и эксцентричным центратором, размещенным на переходника и выполненным с продольным пазом, в котором размещен выступ обсадной колонны, при этом величина эксцентриситета ё переходника определяется зависимостью ·,?

е>о,5 (Отр-Од), ·.

где D_Tp и Од - диаметры обсадной колонны'и породоразрушающего инструмента соответственно.

Фиа 1 22

А -А фиг. 2