RU109193U1 - DRILLING AND CLEANING EXPLOSIVE WELLS - Google Patents
DRILLING AND CLEANING EXPLOSIVE WELLS Download PDFInfo
- Publication number
- RU109193U1 RU109193U1 RU2011107794/03U RU2011107794U RU109193U1 RU 109193 U1 RU109193 U1 RU 109193U1 RU 2011107794/03 U RU2011107794/03 U RU 2011107794/03U RU 2011107794 U RU2011107794 U RU 2011107794U RU 109193 U1 RU109193 U1 RU 109193U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drill
- well
- central
- ejection channels
- air flow
- Prior art date
Links
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Устройство для бурения и очистки взрывных скважин, содержащее буровой став, состоящий из верхней и нижней штанг, соединенных замковой муфтой, делитель воздушного потока с размещенными в нем эжекционными каналами и рассекатель воздушного потока, установленные в конусном участке бурового става, буровое долото с центральным и наклонными каналами, по которым осуществляют подачу воздуха для очистки забоя и призабойного пространства скважины от продуктов разрушения горных пород, отличающееся тем, что центральный и эжекционные каналы делителя выполнены с соотношением их поперечных сечений 3:2, причем выходные отверстия эжекционных каналов расположены на расстоянии 0,8-1,2 м от нижнего края бурового долота. A device for drilling and cleaning blast holes, comprising a drill stand, consisting of an upper and lower rods connected by a lock sleeve, an air flow divider with ejection channels placed in it, and an air flow divider installed in the conical section of the drill stand, a drill bit with central and inclined channels through which air is supplied to clean the bottom and bottomhole space of the well from rock destruction products, characterized in that the central and ejection channels are divided They were made with a ratio of their cross sections of 3: 2, with the outlet openings of the ejection channels located at a distance of 0.8-1.2 m from the lower edge of the drill bit.
Description
Полезная модель относится к горной промышленности и может быть использована для бурения взрывных скважин с продувкой воздухом в мерзлых массивах, сложенных породами повышенной влажности на карьерах и приисках при открытом и подземном способах разработки полезных ископаемых, при проведении строительных работ по прокладке трубопроводов и кабелей под автомобильными и железнодорожными магистралями.The utility model relates to the mining industry and can be used for drilling blast holes with air blowing in frozen massifs, composed of rocks of high humidity in open pits and mines with open and underground methods of mining, during construction work on laying pipelines and cables under automobile and by railways.
Известно буровое долото (SU №1776285, МПК Е21В 10/60, опубликовано 15.11.1992), в котором часть продувочного потока, поступающего по центральному каналу долота от компрессора, по боковым каналам в корпусе, отводится к забою через вихревые трубки с сопловыми вводами, чем достигается подача охлажденного воздуха на контакт режущих кромок породоразрушающих элементов с забоем.A drill bit is known (SU No. 1776285, IPC ЕВВ 10/60, published November 15, 1992), in which a part of the purge flow entering the central channel of the bit from the compressor, along the side channels in the housing, is diverted to the bottom through vortex tubes with nozzle inputs, what achieves the supply of chilled air to the contact of the cutting edges of the rock cutting elements with the face.
Общими признаками заявляемого устройства с аналогом является, наличие породоразрушающего органа выполненного в виде шарошки, установленной на цапфах секций корпуса, а также вихревых трубок, предназначенных для охлаждения продувочного воздуха.Common signs of the claimed device with an analogue is the presence of a rock cutting body made in the form of a cone mounted on the trunnions of the sections of the housing, as well as vortex tubes designed to cool the purge air.
Недостатком данного устройства является незащищенность сопел вихревых трубок от обмерзания и засорения мелкими фракциями продуктов разрушения при проходке водоносных горизонтов уступа карьера, что в свою очередь приводит к зашламовыванию скважины и снижению эффективности проходки скважины.The disadvantage of this device is the vulnerability of the nozzles of the vortex tubes from freezing and clogging of fine fractions of the products of destruction during the sinking of the aquifers of the pit ledge, which in turn leads to sludging of the well and a decrease in the efficiency of well sinking.
Известен способ бурения горных пород и устройство для его осуществления (RU №2315165, МПК Е21В 7/00, опубликовано 20.01.2008) заключающийся в бурении кольцевым забоем, вращением породоразрушающего инструмента с его охлаждением и очисткой забоя от шлама потоком газа. Породоразрушающий инструмент охлаждают углекислотой в твердом состоянии (сухой лед), а очистку забоя осуществляют испаряющимся углекислым газом через затрубное пространство.A known method of drilling rocks and a device for its implementation (RU No. 2315165, IPC ЕВВ 7/00, published January 20, 2008) consists in drilling with a ring face, rotating the rock cutting tool with its cooling and cleaning the face from sludge with a gas stream. The rock cutting tool is cooled by carbon dioxide in the solid state (dry ice), and the bottom is cleaned by evaporating carbon dioxide through the annulus.
Общим признаком заявляемой полезной модели с аналогом является наличие шарошечного породоразрушающего органа, имеющего фрезерованные или вставные твердосплавные зубья.A common feature of the claimed utility model with an analogue is the presence of a cone rock-breaking organ having milled or inserted carbide teeth.
Недостатком данного устройства является, ограниченное количество выделяемого углекислого газа, что в свою очередь сдерживает интенсивность разрушения породы на забое, то есть снижает возможную производительность устройства. Кроме того, в виду чрезвычайной неоднородности горных пород по глубине скважины усложняется соблюдение требований по поддержанию синхронности испарения углекислоты и заполнения керном колонкового набора. Выполнение операций по заправке колонковой трубы углекислотой в твердом состоянии, отрыв и извлечение керна из колонковой трубы влечет значительные потери времени и снижение производительности установки. В виду часто меняющихся физико-механических свойств переслаивающихся пород мерзлого массива транспортирующая способность ленточной спирали может оказаться недостаточной, что приведет к зашламовыванию скважины.The disadvantage of this device is the limited amount of carbon dioxide emitted, which in turn inhibits the intensity of rock destruction at the bottom, that is, reduces the possible performance of the device. In addition, due to the extreme heterogeneity of the rocks along the depth of the well, it is more difficult to comply with the requirements for maintaining synchronization of carbon dioxide evaporation and core core filling. Carrying out operations on refueling the core pipe with carbon dioxide in the solid state, tearing and core removal from the core pipe entails significant time losses and reduced installation performance. In view of the often changing physicomechanical properties of the interbedded rocks of the frozen massif, the transporting ability of the tape spiral may be insufficient, which will lead to sludging of the well.
В качестве прототипа принят способ эвакуации бурового шлама из скважины и устройство для его осуществления (RU №2281378, МПК Е21В 10/44, Е21В 49/00, опубликовано 10.08.2006), включающий пневмо-эжекционную систему эвакуации бурового шлама из скважины, которая сочетает продувку забоя, шнеко-пневматическую очистку забоя и затрубного пространства скважины за счет того, что воздушно-шламовый поток в затрубном пространстве приобретает винтообразное движение путем его закручивания спиральным шнеком пневмо-эжекционного эвакуатора.As a prototype, a method for evacuating drill cuttings from a well and a device for its implementation (RU No. 2281378, IPC Е21В 10/44, Е21В 49/00, published on 08/10/2006), including a pneumatic-ejection system for evacuating drill cuttings from a well, which combines blowing the bottom, screw-pneumatic cleaning of the bottom and annular space of the well due to the fact that the air-sludge stream in the annulus acquires a helical motion by twisting it with a spiral screw of a pneumatic-ejector tow truck.
Общими признаками заявляемой полезной модели с прототипом являются, наличие центрального продувочного канала в буровом ставе, конфузорного участка для разделения потока для подачи в призабойную зону и затрубное пространство и возможность использования серийного бурового инструмента без изменения конструкции.Common features of the claimed utility model with the prototype are the presence of a central purge channel in the drill string, a confuser section for dividing the flow for feeding into the bottomhole zone and the annulus, and the ability to use a serial drilling tool without changing the design.
Недостатком прототипа является наличие шнековой спирали в призабойной части бурового става, которая создает дополнительные сопротивления транспортированию воздушно-шламового потока, что в свою очередь сопровождается необходимостью повышения давления в потоке продувочного воздуха и как, следствие, существенным снижением эффекта эжекции в затрубном пространстве скважины, ухудшается транспортировка продуктов разрушения забоя из скважины, увеличивается загрузка привода компрессора, что ведет к увеличению расхода электроэнергии и затрат на бурение. Кроме того, интенсивный износ шнека за счет трения периферийной части спирали о стенки скважины требует его частой замены, что сопровождается дополнительными простоями бурового станка и снижением его производительности.The disadvantage of the prototype is the presence of a screw spiral in the bottom of the drill string, which creates additional resistance to the transport of air-sludge flow, which in turn is accompanied by the need to increase the pressure in the flow of purge air and, as a result, a significant reduction in the effect of ejection in the annulus of the well, transportation is worsened bottom hole destruction products from the well, the compressor drive load increases, which leads to an increase in energy consumption and for Rat drilling. In addition, the intensive wear of the screw due to the friction of the peripheral part of the spiral against the borehole wall requires frequent replacement, which is accompanied by additional downtime of the drilling rig and a decrease in its productivity.
Заявляемая полезная модель направлена на решение задачи эффективной очистки скважины от частиц буровой мелочи.The inventive utility model is aimed at solving the problem of effective cleaning of the well from particles of drill fines.
Технический результат полезной модели заключается в создании температурного режима в скважине, при котором продукты разрушения мерзлой породы не будут подвергаться оттаиванию, и будут эффективно удаляться из скважины воздушным потоком.The technical result of the utility model is to create a temperature regime in the well, in which the products of the destruction of frozen rock will not be thawed, and will be effectively removed from the well by air flow.
Технический результат достигается тем, что устройство для бурения и очистки взрывных скважин, содержащее буровой став, состоящий из верхней и нижней штанг, соединенных замковой муфтой, делитель воздушного потока с размещенными в нем эжекционными каналами и рассекатель воздушного потока, установленные в конусном участке бурового става, буровое долото с центральным и наклонными каналами, по которым осуществляют подачу воздуха для очистки забоя и призабойного пространства скважины от продуктов разрушения горных пород.The technical result is achieved by the fact that a device for drilling and cleaning blast holes, containing a drill string, consisting of upper and lower rods connected by a lock sleeve, an air flow divider with ejection channels placed therein and an air flow divider installed in the conical section of the drill stand, a drill bit with central and inclined channels through which air is supplied to clean the bottom hole and bottomhole space of the well from rock destruction products.
Отличием от прототипа является то, что центральный и эжекционные каналы выполнены с соотношением их поперечных сечений 3:2, а выходные отверстия эжекционных каналов расположены на расстоянии 0,8-1,2 м от нижнего края бурового долота.The difference from the prototype is that the central and ejection channels are made with a ratio of their cross sections 3: 2, and the outlet openings of the ejection channels are located at a distance of 0.8-1.2 m from the lower edge of the drill bit.
Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию «новизна».The presence of distinctive features allows us to conclude that the claimed device meets the criterion of "novelty."
Выполнение центрального и эжекционных каналов с соотношением их поперечных сечений 3:2, обеспечивает создание условий для изохорического расширения воздуха, сопровождающегося падением его давления и температуры, что в свою очередь обеспечивает необходимую скорость воздушного потока, истекающего из эжекционных каналов, а также из центрального и наклонных каналов бурового долота для создания условий, обеспечивающих переход частиц буровой мелочи во взвешенное состояние и их бесперебойную транспортировку из призабойного и затрубного пространства скважины, а так же необходимую температуру воздушному потоку с целью предотвращения оттаивания мерзлых частиц буровой мелочи и образования сальников вокруг бурового става. Экспериментально установлено, что при выполнении центрального и эжекционных каналов с соотношением их поперечных сечений менее, чем 3:2 происходит зашламовывание скважины частицами буровой мелочи. При выполнении центрального и эжекционных каналов с соотношением их поперечных сечений более, чем 3:2 имеют место излишние энергозатраты, не способствующие улучшению очистки скважины от продуктов разрушения горных пород.The implementation of the Central and ejection channels with a ratio of their cross sections 3: 2, creates the conditions for isochoric expansion of air, accompanied by a drop in its pressure and temperature, which in turn provides the necessary speed of the air flow flowing from the ejection channels, as well as from the central and inclined channels of the drill bit to create conditions that ensure the transfer of particles of drill fines into suspension and their uninterrupted transportation from bottomhole and annular the well’s surroundings, as well as the necessary temperature for the air flow to prevent thawing of frozen particles of drill fines and the formation of oil seals around the drill stand. It was experimentally established that when performing the central and ejection channels with a ratio of their cross sections of less than 3: 2, the well is sludged by particles of drilling fines. When performing the central and ejection channels with a ratio of their cross-sections of more than 3: 2, excessive energy costs occur that do not contribute to improving the cleaning of the well from rock destruction products.
За счет того, что выходные отверстия эжекционных каналов расположены на расстоянии 0,8-1,2 м от нижнего края бурового долота достигается оптимальное значение скорости движения воздушного потока, при котором происходит переход частиц буровой мелочи во взвешенное состояние.Due to the fact that the outlet openings of the ejection channels are located at a distance of 0.8-1.2 m from the lower edge of the drill bit, the optimum value of the air velocity is achieved, at which the particles of drill fines transfer to a suspended state.
Экспериментально установлено, что расположение выходных отверстий эжекционных каналов на расстоянии более чем 0,8-1,2 м от нижнего края бурового долота приводит к уменьшению скорости движения воздушного потока и его будет недостаточно для перехода частиц буровой мелочи во взвешенное состояние. Расположение выходных отверстий эжекционных каналов на расстоянии менее чем 0,8-1,2 м от нижнего края бурового долота приводит к образованию вихревого движения воздушного потока, что неблагоприятно сказывается на качестве транспортирования продуктов разрушения в призабойной зоне скважины.It was experimentally established that the location of the outlet openings of the ejection channels at a distance of more than 0.8-1.2 m from the lower edge of the drill bit leads to a decrease in the speed of the air flow and it will not be enough to transfer the particles of drill fines into suspension. The location of the outlet openings of the ejection channels at a distance of less than 0.8-1.2 m from the lower edge of the drill bit leads to the formation of a vortex motion of the air flow, which adversely affects the quality of transportation of fracture products in the bottomhole zone of the well.
Предлагаемое устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 - показан общий вид устройства, на фиг.2 - конусный участок бурового става.The proposed device is illustrated by drawings, where in Fig.1 - shows a General view of the device, Fig.2 - conical section of the drill stand.
Устройство состоит из бурового става выполненного из верхней 1 и нижней 2 штанг с конусным участком 3 и буровым долотом 4 с центральным и наклонными каналами (на чертеже не показаны), делителя воздушного потока 5, установленного в конусном участке 3 бурового става, с размещенными в нем эжекционными каналами 6, замковой муфты 7, соединяющей верхнюю 1 и нижнюю 2 штанги. В верхней штанге 1 выполнен центральный продувочный канал 8 по которому осуществляют подачу воздушного потока. Зазор между стенками скважины и верхней 1 и нижней 2 штангами образует затрубное пространство 9. Зазор между буровым долотом 4 и стенками скважины образует призабойную зону 10. В конусном участке 3 бурового става расположен также рассекатель воздушного потока 11 с выполненным в нем проходным отверстием 12.The device consists of a drill stand made of upper 1 and lower 2 rods with a cone section 3 and a drill bit 4 with central and inclined channels (not shown in the drawing), an air flow divider 5, installed in the cone section 3 of the drill stand, with ejection channels 6, a lock clutch 7 connecting the upper 1 and lower 2 rods. In the upper rod 1 there is a central purge channel 8 through which the air flow is supplied. The gap between the walls of the borehole and the upper 1 and lower 2 rods forms an annular space 9. The gap between the drill bit 4 and the walls of the borehole forms a bottom hole zone 10. In the conical section 3 of the drill stand there is also an air flow divider 11 with a through hole 12 made therein.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Поток сжатого воздуха с расходом Qk (фиг.1 и фиг.2) от компрессора бурового станка поступает по центральному продувочному каналу 8 верхней штанги 1 в конусный участок 3 бурового става, где разделяется на два потока для подачи к забою через центральный и наклонные каналы бурового долота с расходом Q1 и для подачи через эжекционные каналы 6 в затрубное пространство 9 скважины с расходом Q2. Соотношение расходов воздуха в потоках достигается соотношением поперечных сечений центрального и эжекционных каналов для подачи воздуха к забою и в затрубное пространство скважины.The stream of compressed air with a flow rate of Q k (Fig. 1 and Fig. 2) from the compressor of the drilling rig enters through the central purge channel 8 of the upper rod 1 into the conical section 3 of the drill stand, where it is divided into two flows for feeding to the face through the central and inclined channels a drill bit with a flow rate of Q 1 and for feeding through the ejection channels 6 into the annulus 9 of the well with a flow rate of Q 2 . The ratio of air flow in the flows is achieved by the ratio of the cross sections of the Central and ejection channels for supplying air to the bottom and into the annulus of the well.
В призабойной зоне 10 скважины поток Q1 приводит частицы буровой мелочи во взвешенное состояние, обеспечивая их подвижность, при этом воздушно-шламовый поток устремляется в затрубное пространство 9 скважины. Через эжекционные каналы 6 поток воздуха Q2 устремляется в конусный участок 3 затрубного пространства 9, снижая концентрацию частиц разрушенной на забое породы. Далее в затрубном пространстве 9 от конического участка 3 до устья скважины транспортировка шлама осуществляется воздушным потоком с суммарным расходом Q1+Q2.In the near-well zone 10 of the well, the flow Q 1 brings the particles of drill fines into suspension, providing their mobility, while the air-slurry stream rushes into the annulus 9 of the well. Through the ejection channels 6, the air flow Q 2 rushes into the conical section 3 of the annulus 9, reducing the concentration of particles destroyed at the bottom of the rock. Further, in the annulus 9 from the conical section 3 to the wellhead, the sludge is transported by air flow with a total flow rate of Q 1 + Q 2 .
Использование полезной модели позволяет обеспечить эффективную очистку взрывных скважин от частиц буровой мелочи, уменьшить загрузку привода компрессора, что в свою очередь ведет к снижению расхода электроэнергии и затрат на бурение.Using the utility model allows to ensure effective cleaning of blast holes from drill particles, reduce the load on the compressor drive, which in turn leads to lower energy consumption and drilling costs.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011107794/03U RU109193U1 (en) | 2011-02-28 | 2011-02-28 | DRILLING AND CLEANING EXPLOSIVE WELLS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011107794/03U RU109193U1 (en) | 2011-02-28 | 2011-02-28 | DRILLING AND CLEANING EXPLOSIVE WELLS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU109193U1 true RU109193U1 (en) | 2011-10-10 |
Family
ID=44805515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011107794/03U RU109193U1 (en) | 2011-02-28 | 2011-02-28 | DRILLING AND CLEANING EXPLOSIVE WELLS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU109193U1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2513788C1 (en) * | 2012-10-15 | 2014-04-20 | Открытое акционерное общество "Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов" (ОАО "СевКавНИПИгаз") | Universal device for drilling, cleaning of cavern and installing of cement plug |
| RU2747872C1 (en) * | 2020-10-16 | 2021-05-17 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Pneumatic ejection tow truck |
| RU2782727C2 (en) * | 2021-04-30 | 2022-11-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Pneumo-ejection device for removal of drill cuttings |
-
2011
- 2011-02-28 RU RU2011107794/03U patent/RU109193U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2513788C1 (en) * | 2012-10-15 | 2014-04-20 | Открытое акционерное общество "Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов" (ОАО "СевКавНИПИгаз") | Universal device for drilling, cleaning of cavern and installing of cement plug |
| RU2747872C1 (en) * | 2020-10-16 | 2021-05-17 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Pneumatic ejection tow truck |
| RU2782727C2 (en) * | 2021-04-30 | 2022-11-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Pneumo-ejection device for removal of drill cuttings |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102003140B (en) | Traversing reverse circulating drilling method of horizontal directional drilling pipeline and special drilling bit | |
| US7383896B2 (en) | Impact excavation system and method with particle separation | |
| US8257147B2 (en) | Method and apparatus for jet-assisted drilling or cutting | |
| US7793741B2 (en) | Impact excavation system and method with injection system | |
| US7343987B2 (en) | Impact excavation system and method with suspension flow control | |
| US8186456B2 (en) | Methods of using a particle impact drilling system for removing near-borehole damage, milling objects in a wellbore, under reaming, coring, perforating, assisting annular flow, and associated methods | |
| US8113300B2 (en) | Impact excavation system and method using a drill bit with junk slots | |
| US7909116B2 (en) | Impact excavation system and method with improved nozzle | |
| US20090200080A1 (en) | Impact excavation system and method with particle separation | |
| US7398838B2 (en) | Impact excavation system and method with two-stage inductor | |
| US7398839B2 (en) | Impact excavation system and method with particle trap | |
| CA2588170A1 (en) | Impact excavation system and method with particle separation | |
| CN1206441C (en) | Reverse cycle drilling method and equipment for oil well or gas well | |
| CA2684587A1 (en) | Method and system for particle jet boring | |
| US6092612A (en) | Rotary drilling systems | |
| RU109193U1 (en) | DRILLING AND CLEANING EXPLOSIVE WELLS | |
| Qianhui | Research and application of auger-air drilling and sieve tube borehole protection in soft outburst-prone coal seams | |
| CN204552627U (en) | A kind of wet drilling drilling rod | |
| CN105804747B (en) | A kind of ultra-thin coal seam waterpower bores the mining method that pops | |
| CN105113991B (en) | Steam jet drill bit | |
| RU2090754C1 (en) | Method of opencast mining of mineral deposits | |
| Danilov et al. | Determination of conditions for compressed air-assisted removal of plastic soil in horizontal pipeline in drilling | |
| RU2281378C2 (en) | Method and device for drilling mud removal from hole | |
| RU214947U1 (en) | Universal core bit for core drilling | |
| RU2357084C1 (en) | Method of ventilation of opencast mine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20160229 |