RU133557U1

RU133557U1 - DRILLING RIG FOR WATER WELL CONSTRUCTION IN RELIEF WATERFLOW HORIZONS WITH HEADS

Info

Publication number: RU133557U1
Application number: RU2013121952/03U
Authority: RU
Inventors: Валерий Сергеевич Кузькин; Николай Егорович Анищенко; Надежда Николаевна Громова; Павел Иванович Дукин; Игорь Викторович Кулигин; Владимир Романович Ларин; Александр Яковлевич Приходько; Григорий Михайлович Приходько; Николай Николаевич Сухопяткин
Original assignee: Валерий Сергеевич Кузькин
Priority date: 2013-05-13
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2013-10-20

Abstract

Буровая установка для сооружения скважин на воду в рыхлых водоносных горизонтах с напорами, включающая буровой насос для подачи промывочной жидкости, маслостанцию, пульт управления, бурильную и защитную колонны, платформу с поворотной осью, подъемник, неподвижную раму с установленным на ней гидроключом, подвижную раму, гидроцилиндр перемещения подвижной рамы, на которой размещены вращатели внутренней бурильной и защитной колонн, оснащенные индивидуальными гидроприводами, при этом бурильная колонна снабжена долотом, а защитная колонна - коронкой, отличающаяся тем, что в условиях ведения работ с самоизливом скважины долото бурильной колонны дополнительно оснащено отрывным устройством и снабжено обратным клапаном, установленным с возможностью исключения выноса водопесчаной смеси по бурильной колонне, на устье защитной колонны установлен герметизатор бурильной колонны с возможностью исключения самоизлива в фазе бурения, в коронке защитной колонны установлено кольцо с конусной поверхностью с возможностью перекрытия кольцевого пространства, образованного внутренней поверхностью коронки защитной колонны и внешней поверхностью бурильной колонны, а на корпусе долота бурильной колонны установлены конусный диск с уплотнительной манжетой с возможностью полного перекрытия кольцевого пространства при постановке защитной колонны на забой, установка также дополнительно снабжена отводящей линией с запорной арматурой и нагнетательной линией с дополнительным насосом, обратным клапаном и измерительной аппаратурой, установленными с возможностью поддержания в затрубном пространстве избыточного давления A drilling rig for constructing water wells in loose aquifers with pressure, including a mud pump for supplying flushing fluid, an oil station, a control panel, a drill and protective string, a platform with a rotary axis, a lift, a fixed frame with a hydraulic key installed on it, a movable frame, the hydraulic cylinder for moving the movable frame, on which the rotators of the internal drill and protective columns are located, equipped with individual hydraulic drives, while the drill string is equipped with a chisel, and the protective string - a crown, characterized in that in the conditions of work with a self-spouting well, the drill bit is additionally equipped with a tear-off device and is equipped with a check valve installed with the possibility of eliminating the removal of sandy water from the drill string, a drill string sealant with the possibility of eliminating self-spill drilling phase, a ring with a conical surface is installed in the crown of the protective column with the possibility of overlapping the annular space formed internally the surface of the crown of the protective string and the outer surface of the drill string, and on the body of the drill bit is installed a conical disk with a sealing collar with the possibility of complete overlap of the annular space when setting the protective string to the bottom, the installation is also additionally equipped with a discharge line with shutoff valves and a discharge line with an additional pump , non-return valve and measuring equipment installed with the ability to maintain in the annulus of excess pressure

Description

Полезная модель относится к горной промышленности и строительству и может быть использована для сооружения водозаборных, наблюдательных, водопонижающих или иных скважин из подземных выработок, или помещений заглубленных зданий, или сооружений, например ГЭС, в основаниях которых находятся рыхлые водоносные горизонты.The utility model relates to mining and construction and can be used to construct water intake, observation, dewatering or other wells from underground workings, or the premises of buried buildings, or structures, such as hydroelectric power stations, in the bases of which there are loose aquifers.

Сооружение вышеупомянутых скважин осложняется тем, что статистический уровень водоносного горизонта, как правило, значительно превышает отметки заложения полов сооружений, с которых бурят и сооружают скважины, что приводит к самоизливу.The construction of the aforementioned wells is complicated by the fact that the statistical level of the aquifer, as a rule, is significantly higher than the elevation of the floors of the structures from which the wells are drilled and constructed, which leads to self-discharge.

Из предшествующего технического уровня известно сооружение скважин буровой установкой, предусматривающей создание противодавления, создаваемого утяжеленными глинистыми растворами с помощью введения в них либо баритового, либо гематитового порошков [Справочник по осушению горных пород. Под редакцией И.К.Станченко. М. Недра, 1984. с 392-411]From the previous technical level it is known to build wells with a drilling rig, which provides for the creation of back pressure created by heavier clay solutions by introducing either barite or hematite powders into them [Handbook for Drying Rocks. Edited by I.K. Stanchenko. M. Nedra, 1984. From 392-411]

Установка для сооружения скважин на воду включает шасси, платформу, на которой размещена мачта, лебедка, привод лебедки и бурильной колонны с породоразрушающим инструментом, буровой насос, с помощью которого промывочная жидкость подается на забой скважины и выносит разрушенная породу.A water well installation includes a chassis, a platform on which a mast, a winch, a winch drive and a drill string with a rock cutting tool, a mud pump, with which flushing fluid is supplied to the bottom of the well and carries out the destroyed rock, is placed.

Недостатками классической установки и реализуемого ею способа являются:The disadvantages of the classic installation and the method it implements are:

- отсутствие устройств, обеспечивающих создание избыточного давления в скважине, превышающее пластовое давление жидкости;- the absence of devices that ensure the creation of excess pressure in the well, exceeding the reservoir pressure of the fluid;

- ограничение области применения утяжеленных буровых растворов, определяемой зависимостью- limiting the scope of application of weighted drilling fluids, determined by the dependence

, м

, m

где γ_В - удельный вес водыwhere γ _In is the specific gravity of water

γ_УР - удельный вес утяжеленного глинистого раствора, тс/м³ γ _UR - specific gravity of a heavier clay solution, tf / m ³

H_ВГ - статистический напор водоносного горизонта, м вод. столбаH _SH - the statistical pressure of the aquifer, m water. pillar

H_Т - мощность толщи пород от основания выработки до кровли водоносного горизонта, мH _T - thickness of the rock mass from the base of the mine to the roof of the aquifer, m

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков является установка для вскрытия водоносного горизонта вертикальной скважиной [П на изобретение №2244794]. Установка включает буровой насос для подачи воды на забой, маслостанцию, пульт управления, платформу с поворотной осью, вокруг которой рама, с расположенным на ней буровым агрегатом, подъемным устройством переводится из горизонтального в вертикальное положение. На этой раме закреплена неподвижная рама бурового агрегата с направляющими, по которым гидроцилиндром подачи перемещается подвижная рама с размещенными на ней вращателями бурильной и защитной колонн, снабженными индивидуальными регулируемыми приводами. При наращивании колонн вращатель бурильной колонны по направляющим, расположенным перпендикулярно оси бурения, отдельным гидроцилиндром отводится от оси или подводится к оси скважины. Вращатель защитной колонны снабжен узлом для механического свинчивания и развинчивания секций защитных и бурильных труб, а в состав защитной колонны включен не менее чем один фильтровый элемент с возможностью его установки в скважине на заданной отметке в процессе бурения. В качестве породоразрушающего инструмента на защитной колонне закреплен режущий инструмент в виде кольца с углом резания 45-60, обращенного конической поверхностью в межколонное пространство и диаметром в 1,1-1,5 раза превышающим диаметр обсадной колонны.The closest in the set of essential features is the installation for opening an aquifer with a vertical well [P of invention No. 2244794]. The installation includes a mud pump for supplying water to the face, oil station, control panel, a platform with a rotary axis, around which the frame, with the drilling unit located on it, with a lifting device is moved from horizontal to vertical position. A fixed frame of the drilling unit with guides is fixed on this frame, along which a movable frame moves with the rotary drill and protective columns mounted on it, equipped with individually adjustable drives. When building the columns, the drillstring rotator along the guides located perpendicular to the drilling axis is diverted from the axis by a separate hydraulic cylinder or brought to the well axis. The rotator of the protective column is equipped with a unit for mechanically screwing and unscrewing sections of protective and drill pipes, and the structure of the protective column includes at least one filter element with the possibility of its installation in the well at a predetermined mark during drilling. As a rock cutting tool, a cutting tool in the form of a ring with a cutting angle of 45-60 fixed with a conical surface into the annular space and with a diameter 1.1-1.5 times the diameter of the casing is fixed on the protective string.

Установка позволяет осуществлять вскрытие водоносного горизонта и посадку фильтровой колонны под защитой обсадной колонны, которая наряду с бурильной колонной участвует в разрушении породы. Бурение скважины данной установкой осуществляется двумя колоннами, имеющими независимые приводы, и вращающимися с разными частотами. Промывочная жидкость, с помощью которой осуществляется охлаждение породоразрушающих инструментов и вынос разрушенной породы, движется по внутренней бурильной колонне, поступает на забой и поднимается по кольцевому пространству, образованному внешней поверхностью бурильной колонны и внутренней поверхностью защитной колонны. Попадание промывочной жидкости в кольцевое пространство между внешней поверхностью защитной колонны и стенками скважины исключается благодаря особой форме коронки, устанавливаемой на торце бурильной колонны. The installation allows for the opening of the aquifer and the landing of the filter string under the protection of the casing, which along with the drill string is involved in the destruction of the rock. Well drilling by this installation is carried out by two columns having independent drives and rotating with different frequencies. The flushing fluid, which is used to cool the rock cutting tools and carry out the destroyed rock, moves along the inner drill string, enters the bottom and rises through the annular space formed by the outer surface of the drill string and the inner surface of the protective string. The ingress of flushing fluid into the annular space between the outer surface of the protective string and the walls of the well is eliminated due to the special shape of the crown mounted on the end of the drill string.

Известная установка не приспособлена для ведения работ по водоносному горизонту в условиях самоизлива так как фильтрационный поток, действуя со стороны забоя, стенок скважины и направленный вверх, разрушает все структурные связи между частицами, слагающими водоносный горизонт. Горная масса приходит в движение, заполняя кольцевое пространство между защитной и бурильной колоннами, обрушая стенки скважины и, во время остановки бурового насоса, образует в бурильной колонне песчаную пробку, что делает процесс углубки скважины невозможным.The known installation is not suitable for work on the aquifer under conditions of self-discharge since the filtration stream, acting from the bottom, the borehole walls and directed upward, destroys all structural bonds between the particles composing the aquifer. The rock mass moves, filling the annular space between the guard and the drill string, collapsing the walls of the borehole and, when the mud pump stops, forms a sand plug in the drill string, which makes the process of deepening the borehole impossible.

Задачей полезной модели является расширение арсенала буровых установок путем создания буровой установки для сооружения скважин на воду в рыхлых водоносных горизонтах с напорами, превышающими отметку поверхности земли.The objective of the utility model is to expand the arsenal of drilling rigs by creating a drilling rig for constructing water wells in loose aquifers with pressures exceeding the level of the earth's surface.

Техническими результатами, которые могут быть получены при реализации заявляемой полезной модели являются:Technical results that can be obtained by implementing the inventive utility model are:

- обеспечение возможности бурения скважин на воду в рыхлых водоносных горизонтах с напорами, превышающими отметку поверхности земли;- providing the possibility of drilling water wells in loose aquifers with pressures exceeding the elevation of the earth's surface;

- снижение нагрузок на исполнительные органы буровой установки;- reduction of loads on the executive bodies of the rig;

- повышение надежности проведения буровых работ.- improving the reliability of drilling operations.

Решение указанной задачи и достижение вышеперечисленных технических результатов стали возможны благодаря тому, что в буровой установке для сооружения скважин на воду в рыхлых водоносных горизонтах с напорами, включающая буровой насос для подачи промывочной жидкости, маслостанцию, пульт управления, бурильную и защитную колонны, платформу с поворотной осью, подъемник, неподвижную раму с установленным на ней гидроключем, подвижную раму, гидроцилиндр перемещения подвижной рамы, на которой размещены вращатели внутренней бурильной и защитной колонн, оснащенные индивидуальными гидроприводами, при этом бурильная колонна снабжена долотом, а защитная колонна - коронкой, в условиях ведения работ с самоизливом скважины долото бурильной колонны дополнительно оснащено отрывным устройством и снабжено обратным клапаном, установленным с возможностью исключения выноса водопесчаной смеси по бурильной колонне, на устье защитной колонны установлен герметизатор бурильной колонны с возможностью исключения самоизлива в фазе бурения, в коронке защитной колонны установлено кольцо с конусной поверхностью с возможностью перекрытия кольцевого пространства, образованного внутренней поверхностью коронки защитной колонны и внешней поверхностью бурильной колонны, а на корпусе долота бурильной колонны установлены конусный диск с уплотнительной манжетой с возможностью полного перекрытия кольцевого пространства при постановке защитной колонны на забой, установка также дополнительно снабжена отводящей линией с запорной арматурой и нагнетательной линией с дополнительным насосом, обратным клапаном и измерительной аппаратурой, установленных с возможностью поддержания в затрубном пространстве избыточного давления на 3-5 м водяного столба, и пакером, в котором вверху выполнен паз под байонетный переходник, установленный на бурильной колонне.The solution of this problem and the achievement of the above technical results became possible due to the fact that in a drilling rig for constructing wells for water in loose aquifers with pressure, including a mud pump for supplying flushing fluid, oil station, control panel, drill and protective columns, a platform with a rotary an axis, a lift, a fixed frame with a hydraulic key mounted on it, a movable frame, a hydraulic cylinder for moving the movable frame, on which rotators of the internal drilling and protection are placed the drill string, equipped with individual hydraulic actuators, while the drill string is equipped with a bit, and the protective string is equipped with a crown, while working with a self-spouting well, the drill bit is additionally equipped with a tear-off device and is equipped with a check valve installed to exclude the removal of sandy mixture from the drill string, a drill string sealant is installed at the mouth of the protective string with the possibility of eliminating self-spillage in the drilling phase, a ring with an integral surface with the possibility of overlapping the annular space formed by the inner surface of the crown of the protective string and the outer surface of the drill string, and a conical disk with a sealing collar is installed on the body of the drill bit, with the possibility of completely overlapping the annular space when setting the protective string to the bottom; a line with shut-off valves and a discharge line with an additional pump, non-return valve and measuring device round installed with the possibility of maintaining in the annulus of excess pressure for 3-5 m water column, and a packer in which a groove for a bayonet adapter mounted on the drill string is made at the top.

Заявляемую буровую установку для сооружения скважин в рыхлых водоносных горизонтах с напорами иллюстрируют следующие фигуры:The inventive drilling rig for the construction of wells in loose aquifers with pressure illustrate the following figures:

Фиг.1 Общий вид буровой установки в рабочем состоянии: маслостанция, пульт управления, платформа с поворотной осью, подъемник, подрамник, неподвижная рама, направляющие, гидроцилиндр, подвижная рама, вращатель защитной колонны, вращатель бурильной колонны, гидроцилиндр, патрон, герметизатор бурильной колонны, забойный герметизатор.Figure 1 General view of the drilling rig in working condition: oil station, control panel, platform with a rotary axis, elevator, subframe, fixed frame, guides, hydraulic cylinder, movable frame, protective column rotator, drill string rotator, hydraulic cylinder, cartridge, drill string sealant downhole sealant.

Фиг.2 Фрагмент буровой установки: коронка защитной колонны с опорным кольцом с конусной поверхностью, долото бурильной колонны с обратным клапаном, диском и уплотнительной манжетой, отрывное устройство.Figure 2 Fragment of the rig: the crown of the protective string with a support ring with a tapered surface, the drill bit with a check valve, a disk and a sealing collar, a tear device.

Фиг.3 Фрагмент буровой установки. Показана герметизация кольцевого пространства, образованного фильтром и внутренней поверхностью защитной колонны: обвязка устья скважины, герметизатор защитной колонны, отводящая линия с запорной арматурой, отводным трубопроводом, дополнительный насос с нагнетательной линией и обратным клапаном, контрольно- измерительная аппаратура, бурильная колонна, и защитная колонна в фазе бурения.Figure 3 A fragment of the rig. The sealing of the annular space formed by the filter and the inner surface of the protective string is shown: the wellhead piping, protective string sealant, a discharge line with shut-off valves, a discharge pipe, an additional pump with a discharge line and a check valve, instrumentation, a drill string, and a protective string in the drilling phase.

Фиг.4 Фрагмент буровой установки. Показана герметизация кольцевого пространства, образованного фильтром и внутренней поверхностью защитной колонны: пакер, паз под байонетный переходник, долото, оставленное на забое.Figure 4 A fragment of the rig. The sealing of the annular space formed by the filter and the inner surface of the protective column is shown: a packer, a groove for a bayonet adapter, a bit left on the bottom.

Заявляемая буровая установка для сооружения водоносных скважин в рыхлых водоносных горизонтах с напорами включает маслостанцию 1 (фиг.1), пульт управления 2, платформу 3 с поворотной осью 4, подъемник 5 и подрамник 6. На подрамнике 6 жестко закреплена неподвижная рама 7 с направляющими 8, по которым гидроцилиндром 9 перемещается подвижная рама 10. На подвижной раме 10 размещен вращатель 11 защитной колонны 12 и вращатель 13 бурильной колонны 14. При наращивании защитной колонны 12 и бурильной колонны 14 вращатель 13, с помощью гидроцилиндра 15, может перемещаться по направляющей 16 перпендикулярно оси бурения. Для захвата защитной колонны 12 при ее свинчивании - развинчивании на неподвижной раме 7 размещен гидроключ 17, а на вращателе 11 установлен патрон 18. Для исключения излива пластовых вод через кольцевое пространство (на фиг.не показано), образованное внутренней поверхностью защитной колонны 12 и внешней поверхностью бурильной колонны 14 на торце защитной колонны 12 устанавливается герметизатор 19 бурильной колонны 14, который исключает самоизлив в процессе бурения. При снятом герметизаторе 19 (в фазе наращивания защитной колонны 12 и бурильной колонны 14), герметизация этого кольцевого пространства осуществляется устройством 20 (фиг.2), у которого опорное кольцо 21 с конусной поверхностью размещено в коронке 22, установленной на защитной колонне 12 (фиг.1), а запирающий кольцевое пространство конусный диск 23 (фиг.2) с уплотнительной манжетой 24 размещен на корпусе долота 25. Перекрытие кольцевого пространства осуществляется только при наращивании путем постановки защитной колонны 12 и бурильной колонны 14 на забой. Перекрытие доступа напорных пластовых вод внутрь бурильной колонны 14 осуществляется обратным клапаном 26 Долото 25 соединено с бурильной колонной 14 через специальное отрывное устройство 27, способное передавать расчетный крутящий момент и осевое усилие на забой. При завершении бурения скважины до проектной глубины, когда необходимо извлечь бурильную колонну 14, специальное отрывное устройство 27 расчетным усилием вверх отсоединяется от бурильной колонны 14, исключая приток пластовых вод внутрь защитной колонны 12.The inventive drilling rig for the construction of aquifers in loose aquifers with pressure includes an oil station 1 (Fig. 1), a control panel 2, a platform 3 with a rotary axis 4, a hoist 5 and a subframe 6. A fixed frame 7 with guides 8 is rigidly fixed to the subframe 6 along which the movable frame 10 moves by the hydraulic cylinder 9. A rotator 11 of the protective string 12 and a rotator 13 of the drill string 14 are placed on the movable frame 10. When the protective string 12 and the drill string 14 are extended, the rotator 13, by means of the hydraulic cylinder 15, can schatsya along the guide 16 perpendicular to the drilling axis. To capture the protective column 12 when it is screwed up - unscrewed, a hydraulic wrench 17 is placed on the fixed frame 7, and a cartridge 18 is installed on the rotator 11. To exclude the outflow of formation water through the annular space (not shown in Fig.), Formed by the inner surface of the protective column 12 and the outer the surface of the drill string 14 at the end of the protective string 12 is installed sealant 19 of the drill string 14, which eliminates self-discharge during drilling. When the sealant 19 is removed (in the phase of building up the protective string 12 and the drill string 14), the sealing of this annular space is carried out by the device 20 (FIG. 2), in which the support ring 21 with a conical surface is placed in the crown 22 mounted on the protective string 12 (FIG. .1), and the conical disk 23 locking the annular space (FIG. 2) with the sealing collar 24 is placed on the body of the bit 25. The annular space is overlapped only when building up by placing the protective string 12 and the drill string 14 at the bottom d. The access to pressurized formation water inside the drill string 14 is blocked by a check valve 26. The bit 25 is connected to the drill string 14 through a special tear-off device 27 that can transmit the calculated torque and axial force to the bottom. When drilling is completed to the design depth, when it is necessary to remove the drill string 14, a special tear-off device 27 with a calculated force upwards is disconnected from the drill string 14, excluding the influx of formation water into the protective string 12.

Для создания заданного давления в кольцевом пространстве (на фиг. не показано), образованном стенкой скважины (на фиг. не показана) и внешней поверхностью защитной колонны 12 в состав установки введен герметизатор 28 (фиг.3) защитной колонны 12 (фиг.1) с внешней водоотводящей линией 29 (фиг.3), запорной арматурой 30, отводным трубопроводом 31, нагнетательной линией 32 с обратным клапаном 33, дополнительным насосом 34 и контрольно-измерительной аппаратурой 35.To create a given pressure in the annular space (not shown in FIG.) Formed by the borehole wall (not shown in FIG.) And the outer surface of the protective column 12, the sealant 28 (FIG. 3) of the protective column 12 (FIG. 1) with an external drainage line 29 (Fig. 3), shutoff valves 30, a bypass pipe 31, a discharge line 32 with a check valve 33, an additional pump 34 and instrumentation 35.

Подача промывочной жидкости в скважину осуществляется буровым насосом (на фиг. не показан) через сальник-вертлюг 36. Для оборудования скважины фильтром «впотай» установка включает пакер 37 (фиг.4), в котором в верху выполнен паз 38 под байонетный переходник 39, устанавливаемый на бурильной колонне 14. Расположение пакера 37 в защитной колонне 12 показано на фиг.4.The flushing fluid is supplied to the well by a mud pump (not shown in FIG.) Through a swivel seal 36. For equipping the well with a “flush” filter, the unit includes a packer 37 (FIG. 4), in which there is a groove 38 at the top for a bayonet adapter 39, mounted on the drill string 14. The location of the packer 37 in the protective string 12 is shown in Fig.4.

Заявляемая полезная модель работает следующим образом.The inventive utility model works as follows.

В горной выработке (котловане) монтируют буровую установку (фиг.1) в соответствии с проектом и геолого-техническим нарядом на скважину (на фиг. не показана). Сначала устанавливают кондуктор (на фиг. не показан) и цементируют. На кондуктор устанавливают герметизатор 28 защитной колонны 12 с отводящей линией 29, запорной арматурой 30, отводным трубопроводом 31, нагнетательной линией 32 с обратным клапаном 33, дополнительным насосом 34 и контрольно-измерительной аппаратурой 35 и производят сборку установки по схеме, изображенной на фиг.1. После этого подключают буровой насос и пока долото 25 и коронка 22 находятся в кондукторе проверяют работоспособность сальника-вертлюга 36, герметизатора 19 бурильной колонны 14, герметизатора 28 защитной колонны 12, настраивают запорную арматуру 30 и 33 на расчетное давление. Затем включают с заданной частотой вращатель 13 бурильной колонны 14, затем вращатель 11 защитной колонны 12, устанавливают расчетное давление на забой (на фиг. не показан) и приступают к бурению скважины. После завершения бурения на длину секции бурильной колонны 14 и защитной колонны 12 перекрывают торец коронки 22 долотом 25. Затем выключают буровой насос, с защитной колонны 14 снимают герметизатор 19, с помощью гидроцилиндра 15 отводят вращатель 13 от оси скважины. Сначала наращивают бурильную колонну 14, а затем - защитную колонну 12. На защитной колонне 12 устанавливают герметизатор 19, перемещают вращатель 13 к оси скважины и соединяют его с бурильной колонной 14. включают насос (на фиг. не показан). Бурильную колонну 14 вращением подают вперед на 30-50 мм, после чего патроном 18 захватывают защитную колонну 12, включают ее вращение и цикл бурения возобновляется.In the mining (pit) mount the drilling rig (Fig. 1) in accordance with the project and the geological and technical outfit for the well (Fig. Not shown). First, a conductor is installed (not shown in FIG.) And cemented. A sealant 28 of the protective column 12 with a discharge line 29, shut-off valves 30, a discharge pipe 31, a discharge line 32 with a check valve 33, an additional pump 34 and instrumentation 35 is installed on the conductor and the installation is assembled according to the circuit shown in figure 1 . After that, the mud pump is connected and while the bit 25 and the crown 22 are in the conductor, the operability of the swivel packing 36, the sealant 19 of the drill string 14, the sealant 28 of the protective string 12 is checked, the shutoff valves 30 and 33 are set to the design pressure. Then, the rotator 13 of the drill string 14 is turned on at a predetermined frequency, then the rotator 11 of the guard string 12, the design pressure for the bottom (set in FIG. Not shown) is set and drilling is started. After drilling is completed, the end of the crown 22 with a bit 25 is closed to the length of the drill string section 14 and the protective string 12. Then the mud pump is turned off, the seal 19 is removed from the protective string 14, and the rotator 13 is diverted from the borehole axis 15. First, the drill string 14 is expanded, and then the protective string 12. The sealant 19 is installed on the protective string 12, the rotator 13 is moved to the axis of the well and connected to the drill string 14. they turn on the pump (not shown in FIG.). The drill string 14 is rotated forward by 30-50 mm, after which the chuck 18 grabs the protective string 12, turn on its rotation and the drilling cycle resumes.

По окончании бурения скважины (на фиг. не показана) до проектной глубины торец коронки 22 перекрывают долотом 26. С помощью отрывного устройства 27 отсоединяют бурильную колонну 14 от долота 25, промывают скважину от шлама и извлекают бурильную колонну 14.At the end of the drilling of the well (not shown in FIG.) To the design depth, the end face of the crown 22 is closed with a bit 26. Using a tear-off device 27, the drill string 14 is disconnected from the bit 25, the well is washed from the cuttings and the drill string 14 is removed.

После этого опускают в скважину сборную фильтровую колонну (на фиг. не показана). На нижнюю секцию бурильной колонны 14 (фиг.4) устанавливают байонетный переходник 39, через паз 38 соединяют с пакером 37, на котором устанавливают фильтровую колонну и спускают ее до забоя скважины бурильной колонной 14. После завершения этой операции на заданную высоту извлекают защитную колонну 12, удерживая бурильную колонну 14 в неподвижном состоянии. При ее извлечении используют патрон 18 и гидроключ 17. Защитную колонну 12 извлекают до тех пор, пока опорное кольцо 21 не коснется пакера 37. После этого поворотом бурильной колонны 14 влево выводят из зацепления байонетный переходник 39 из паза 35 пакера 37 и извлекают бурильную колонну 14.After that, a prefabricated filter column is lowered into the well (not shown in FIG.). A bayonet adapter 39 is installed on the lower section of the drill string 14 (Fig. 4), connected through a groove 38 to a packer 37, on which the filter string is installed and lowered to the bottom of the well with the drill string 14. After this operation is completed, the protective string 12 is removed to a predetermined height while holding drill string 14 stationary. When removing it, a cartridge 18 and a hydraulic key 17 are used. The protective string 12 is removed until the support ring 21 touches the packer 37. After this, by turning the drill string 14 to the left, the bayonet adapter 39 is disengaged from the groove 35 of the packer 37 and the drill string 14 is removed .

Таким образом, введение в заявляемую полезную модель дополнительных устройств, обеспечивающих герметизацию кольцевого пространства, образованного бурильной и защитной колоннами на устье и забое скважины, перекрытие внутреннего сечения бурильной колонны, через которые возможен вынос водопесчаной смеси фильтрационным потоком пластовых вод, создание условий для поддержания избыточного по отношению к давлению вод пластовой жидкости, давления в затрубном пространстве позволяет обеспечить устойчивость стенок скважины от обрушения, снизить нагрузки на защитной колонне и дает возможность бурения скважин в рыхлых водоносных горизонтах с напорами, превышающими отметку поверхности земли, т.е. расширить арсенал известных средств для бурения.Thus, the introduction into the claimed utility model of additional devices that provide sealing of the annular space formed by the drill and protective columns at the wellhead and bottom of the well, overlapping the internal section of the drill string through which the sandy mixture can be removed by the formation flow by the flow of water, creating conditions for maintaining excess relative to the pressure of the water of the reservoir fluid, the pressure in the annulus allows you to ensure the stability of the walls of the well from collapse, bottom loading it on the column protective and enables drilling wells in unconsolidated aquifers with a pressure exceeding the ground mark, i.e. expand the arsenal of well-known drilling tools.

Промышленная применимость заявляемой полезной модели показана на примере сооружения насосной станции на одном из участков метрополитена г.Москвы (перегон «Текстильщики - Волгоградский проспект»).The industrial applicability of the claimed utility model is shown by the example of the construction of a pumping station in one of the metro sections of Moscow (the Tekstilshchiki-Volgogradsky Prospekt stage).

Строительство ведется в сложных гидрогеологических условиях, характеризующихся наличием под железобетонным полом толщиной 1,2 м мощного песчаного водоносного горизонта с коэффициентом фильтрации до 20 м/сутки и напором над бетонным полом 4 м водяного столба.The construction is carried out in difficult hydrogeological conditions, characterized by the presence of a powerful sandy aquifer under a reinforced concrete floor 1.2 m thick with a filtration coefficient of up to 20 m / day and a pressure of 4 m water column above the concrete floor.

Проходка шахтного ствола под насосную станцию возможна только с использования осушения строительной площадкиThe passage of the shaft under the pumping station is possible only with the drainage of the construction site

Заявляемая установка использована для сооружения двух водопонижающих скважин под насос ЭЦВ - 6. Для понижения уровня грунтовых вод.The inventive installation is used for the construction of two water-reducing wells for the pump ECV - 6. To lower the groundwater level.

Для понижения уровня грунтовых вод на 2 м ниже основания насосной станции необходимо пробурить скважину 18 м.To lower the groundwater level 2 m below the base of the pumping station, it is necessary to drill a well of 18 m.

Сооружение скважины началось с проходки шурфа 0,4×0,4 м и глубиной 1,0 м. Далее был установлен кондуктор и зацементирован. Затем смонтирована отводящая линия с герметизатором защитной колонны. После этого была смонтирована платформа с буровым агрегатом, опробованы его рабочие органы. На бурильной и защитной колонне установлены долото и коронка. Собранные для работы защитная и бурильная колонны введены в кондуктор. После чего были включены редукторы обоих колонн, буровой насос и настройка запорной аппаратуры герметизатора защитной колонны на сбросной минимум работы с давлением в скважине, превышающем пластовое на 3-5 м водяного столба (0,3-0,5 атм). Процесс бурения велся циклично. Объем технологического цикла по бурению скважин определялся операциями, с бурением, связанными с наращиванием колонн их герметизацией и настройкой на заданный режим. После проходки скважины до 18 м торец коронки защитной колонны перекрыли долотом. Защитную колонну захватили гидроключем, что обеспечило ей неподвижность, бурильной колонне сообщили движение вверх и при усилии 6 т отсоединили с помощью отрывного устройства долото от бурильной колонны. Перед посадкой фильтровой колонны внутреннюю полость защитной колонны тщательно промыли чистой водой. После чего бурильную колонну извлекли на поверхность, а во внутрь спустили фильтровую колонну из расчетного числа фильтров. Спуск фильтровой колонны осуществляли бурильной колонной, на нижней секции которой установлен переходник с байонетным соединением, входящим в паз пакера. После достижения фильтром долота часть защитной колонны извлекли, обнажив фильтр. При ее подъеме бурильную колонну принудительно удерживают в неподвижном состоянии. После извлечения защитной колонны на расчетную высоту бурильную колонну отсоединяют от фильтровой колонны путем ее поворота влево на 90 град, и подтягивания вверх. Моментом отсоединения считается свободное вращение бурильной колонны. После извлечения бурильной колонны демонтировали отводное устройство и герметизатор защитной колонны. Скважина готова к прокачке и эксплуатации.The construction of the well began with the drilling of a pit 0.4 × 0.4 m and a depth of 1.0 m. Next, a conductor was installed and cemented. Then, a discharge line with a protective column sealant is mounted. After that, a platform with a drilling unit was mounted, its working bodies were tested. A chisel and a crown are installed on the drill and protective string. The protective and drill string assembled for operation are inserted into the conductor. After that, gearboxes of both columns, a mud pump, and adjustment of the shutoff equipment of the protective column sealant were turned on for a discharge minimum of work with a pressure in the well exceeding the reservoir by 3-5 m water column (0.3-0.5 atm). The drilling process was carried out cyclically. The volume of the technological cycle for drilling wells was determined by operations, with drilling associated with the extension of the columns by their sealing and tuning to a given mode. After the well was drilled up to 18 m, the end face of the crown of the protective column was blocked with a chisel. The protective string was seized with a hydraulic key, which ensured its immobility, the drill string was informed of upward movement and, with a force of 6 tons, the bit was disconnected from the drill string using a tearing device. Before planting the filter column, the inner cavity of the protective column was thoroughly washed with clean water. Then the drill string was removed to the surface, and the filter string was lowered into the inside from the estimated number of filters. The filter string was lowered by a drill string, on the lower section of which there was an adapter with a bayonet fitting included in the groove of the packer. After the filter reaches the bit, part of the protective column was removed, exposing the filter. When it rises, the drill string is forcibly kept stationary. After removing the protective string to the calculated height, the drill string is disconnected from the filter string by turning it 90 degrees to the left and pulling it up. The moment of disconnection is considered to be the free rotation of the drill string. After the drill string was removed, a tap-off device and a protective string seal were dismantled. The well is ready for pumping and operation.

Таким образом, заявляемая совокупность существенных признаков полезной модели позволила пробурить две скважины на воду в рыхлых водоносных горизонтах с напорами, превышающими отметку поверхности земли, исключив вынос песка из пласта, при этом были снижены нагрузки на исполнительные органы буровой установки и повышена надежность и безопасность проведения буровых работ.Thus, the claimed combination of essential features of the utility model made it possible to drill two wells for water in loose aquifers with pressures exceeding the elevation of the earth's surface, eliminating sand removal from the reservoir, while the loads on the executive bodies of the drilling rig were reduced and the reliability and safety of drilling works.

Claims

A drilling rig for constructing water wells in loose aquifers with pressure, including a mud pump for supplying flushing fluid, an oil station, a control panel, a drill and protective string, a platform with a rotary axis, a lift, a fixed frame with a hydraulic key installed on it, a movable frame, the hydraulic cylinder for moving the movable frame, on which the rotators of the internal drill and protective columns are located, equipped with individual hydraulic drives, while the drill string is equipped with a chisel, and the protective string - a crown, characterized in that in the conditions of work with a self-spouting well, the drill bit is additionally equipped with a tear-off device and is equipped with a check valve installed with the possibility of eliminating the removal of sandy water from the drill string, a drill string sealant with the possibility of eliminating self-spill drilling phase, a ring with a conical surface is installed in the crown of the protective column with the possibility of overlapping the annular space formed internally the surface of the crown of the protective string and the outer surface of the drill string, and on the body of the drill bit is installed a conical disk with a sealing collar with the possibility of complete overlap of the annular space when setting the protective string to the bottom, the installation is also additionally equipped with a discharge line with shutoff valves and a discharge line with an additional pump , non-return valve and measuring equipment installed with the ability to maintain in the annulus of excess pressure 3-5 m water column, and a packer in which a groove for a bayonet adapter mounted on the drill string is made at the top.