RU2052070C1

RU2052070C1 - Gear to expand holes

Info

Publication number: RU2052070C1
Application number: RU93030983A
Authority: RU
Inventors: Ф.З. Красновский; Б.П. Макаров; В.В. Чуносов; А.В. Шамкин
Original assignee: Центральный научно-исследовательский геологоразведочный институт цветных и благородных металлов
Priority date: 1993-06-01
Filing date: 1993-06-01
Publication date: 1996-01-10

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: gear to expand holes includes drilling and casing pipe strings, rock receptacle attached to lower part of drilling pipe string and cutting blades with drive for their opening of level-and-hinge type mounted on it. Lower part of drilling pipe string is manufactured in the form of rod with guiding bushing uniaxially put on it and bearing element with stopping members mounted on bushing for axial movement. Lower part of casing pipe string has slots to house stopping members. Bearing element is spring-loaded with reference to bushing. EFFECT: enhanced operational efficiency and reliability. 3 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, а именно к устройствам для механического расширения скважин с целью отбора пробы породы из стенки скважины преимущественно в продуктивных пластах россыпей. The invention relates to mining, and in particular, to devices for mechanical expansion of wells in order to take rock samples from the wall of a well, mainly in productive formations of placers.

Известно устройство для расширения скважин, содержащее обсадную колонну с шарнирно закрепленными на ней режущими лопастями и размещенный внутри обсадной колонны подпружиненный буровой став, с помощью которого управляют перемещением режущих лопастей [1] Недостатком этого устройства является невозможность поинтервального отбора пробы породы со стенки скважины без извлечения из скважины всего устройства. A device for expanding wells is known, comprising a casing string with cutting blades pivotally mounted on it and a spring-loaded drill string located inside the casing string, which controls the movement of the cutting blades [1] The disadvantage of this device is the impossibility of interval sampling of the rock from the well wall without extraction from wells of the entire device.

Известно также устройство для расширения скважин, содержащее бурильную и обсадную колонну, установленный в обсадной колонне с возможностью продольного перемещения и вращения вокруг своей оси ствол, связанный с режущими лопастями, снабженными приводом их поворота, шток помещенный внутри направляющей втулки и породоприемник [2] Недостатком этого устройства является невозможность расширения ранее пробуренной до проектной отметки скважины на большей части ее длины, что снижает его технологические возможности. Объясняется это тем, что поворот лопастей и их движение в направлении к стенкам скважины в этом устройстве возможны только в случае опоры породоприемника на забой, при этом расширение осуществляется в зоне непосредственно примыкающей к забою. Недостатком устройства является также то, что оно формирует полость, имеющую стенку сложной конфигурации, что затрудняет определение ее объема расчетным путем и требует выполнения трудоемких и длительных измерительных операций непосредственно в скважине. Например, при последовательном выполнении углубки и расширения стенки полости представляет собой чередование выступов и впадины, а при выполнении углубки одновременно с расширением образуется полость, форма которой определяется скоростью разрушения забоев скважины и полости. В обоих случаях полость имеет переменный диаметр, а объем получаемой пробы меньше максимально возможного, что в конечном счете снижает производительность и достоверность опробования. It is also known a device for expanding wells, containing a drill and casing, installed in the casing with the possibility of longitudinal movement and rotation around its axis, the barrel associated with cutting blades equipped with a drive for turning them, the rod is placed inside the guide sleeve and rock collector [2] The disadvantage of this the device is the inability to expand previously drilled to the design level of the well over most of its length, which reduces its technological capabilities. This is explained by the fact that the rotation of the blades and their movement towards the walls of the borehole in this device are possible only if the rock receiver supports the bottom, while the expansion is carried out in the area immediately adjacent to the bottom. The disadvantage of this device is that it forms a cavity having a wall of complex configuration, which makes it difficult to determine its volume by calculation and requires laborious and lengthy measurement operations directly in the well. For example, during the successive execution of the recess and expansion of the wall of the cavity, it is an alternation of protrusions and depressions, and when the recess is performed simultaneously with the expansion, a cavity is formed, the shape of which is determined by the rate of destruction of the bottom of the well and cavity. In both cases, the cavity has a variable diameter, and the volume of the sample obtained is less than the maximum possible, which ultimately reduces the productivity and reliability of testing.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей устройства при одновременном повышении его производительности и достоверности опробования. The aim of the invention is to expand the technological capabilities of the device while increasing its performance and reliability of testing.

Достигается это тем, что в устройстве для бурения скважин, содержащем бурильную и обсадную колонны, установленную в обсадной колонне с возможностью продольного перемещения и вращения вокруг своей оси направляющую втулку, связанную с режущими лопастями, снабженными приводами их поворота, шток, размещенный внутри направляющей втулки, которая снабжена опорным элементом, на котором шарнирно закреплены стопорные элементы, а в нижней части обсадной колонны выполнены прорези для захода в них стопорных элементов при опускании в скважину направляющей втулки, при этом опорный элемент свободно установлен на направляющей втулке и подпружинен относительно последней. This is achieved by the fact that in the device for drilling wells containing a drill and casing, installed in the casing with the possibility of longitudinal movement and rotation around its axis, the guide sleeve associated with cutting blades equipped with drives for their rotation, the rod located inside the guide sleeve, which is equipped with a support element, on which the locking elements are pivotally mounted, and in the lower part of the casing string, slots are made for the locking elements to enter when lowering into the well the sleeve, while the support element is freely mounted on the guide sleeve and is spring loaded relative to the latter.

На фиг.1 изображен общий вид устройства в нерабочем положении; на фиг.2 то же, устройство в рабочем положении при выдвижении режущих лопастей из корпуса; на фиг. 3 то же, устройство в рабочем положении при вертикальном перемещении режущих лопастей. Figure 1 shows a General view of the device in the idle position; figure 2 is the same, the device is in the working position when extending the cutting blades from the housing; in FIG. 3 the same, the device is in working position with the vertical movement of the cutting blades.

Устройство для расширения скважин включает обсадную колонну 1, бурильную колонну 2, направляющую втулку 3, шток 4, пружину 5, опорный элемент 6, выполненный в виде кольца с подпружиненными стопорными элементами 7, корпус 8, режущие лопасти 9 с приводом их поворота в виде толкателей 10, трубу 11 с выполненными в ней окнами 12 и породоприемник 13 с днищем 14. Обсадная колонна 1 в нижней своей части имеет прорези 15. Опорный элемент 6 установлен свободно на направляющей втулке 3. Последняя размещена на штоке 4 с возможностью продольного перемещения и связана с ним посредством шпонки (не показана). Корпус 8 жестко соединен с направляющей втулкой 3 и породоприемником 13. Режущие лопасти 9 закреплены на корпусе 2 шарнирно и с возможностью выхода из него через окна 12. A device for expanding wells includes a casing 1, a drill string 2, a guide sleeve 3, a rod 4, a spring 5, a supporting element 6 made in the form of a ring with spring-loaded retaining elements 7, a housing 8, cutting blades 9 with a drive for turning them in the form of pushers 10, a pipe 11 with windows 12 made therein and a rock receiver 13 with a bottom 14. The casing 1 has slots 15 in its lower part. The supporting element 6 is mounted freely on the guide sleeve 3. The latter is placed on the rod 4 with the possibility of longitudinal movement and is connected with it through keys (not shown). The housing 8 is rigidly connected to the guide sleeve 3 and the rock receiver 13. The cutting blades 9 are pivotally mounted on the housing 2 and can exit from it through the windows 12.

Устройство для расширения скважин работает следующим образом. В заранее пробуренную до проектной отметки скважину устанавливают обсадную колонну 11, в которую на бурильной колонне 2 спускают шток 4 с направляющей втулкой 3, опорным элементом 6, режущими лопастями 9 и породоприемником 13. Опускание производят до тех пор, пока стопорные элементы 7 опорного элемента 6 не установятся напротив прорезей 15 и под действием пружин не зайдут в них (фиг. 1). A device for expanding wells works as follows. A casing 11 is installed in a well pre-drilled to the design elevation, into which the rod 4 is lowered onto the drill string 2 with a guide sleeve 3, a supporting element 6, cutting blades 9 and a rock receiver 13. Lowering is performed until the locking elements 7 of the supporting element 6 will not be installed opposite the slots 15 and under the action of the springs will not go into them (Fig. 1).

После соединения опорного элемента 6 с обсадной колонной 1 на шток 4 через бурильную колонну 2 передают вращение и осевую нагрузку. Посредством шпонки вращение от штока 4 передается направляющей втулке 3, а через толкатели 10 осевая нагрузка передается режущим лопастям 9. Последние разводятся в стороны на шарнирах корпуса 8 и, вращаясь вместе с ним и направляющей втулкой 3, разрушают стенку скважины. Выдвижение режущих лопастей 9 из корпуса завершается, когда шток 4 своим выступом садится на верхний торец с направляющей втулки 3 (фиг.2). After connecting the support element 6 with the casing 1 to the rod 4 through the drill string 2 transmit rotation and axial load. By means of a key, the rotation from the rod 4 is transmitted to the guide sleeve 3, and through the pushers 10, the axial load is transmitted to the cutting blades 9. The latter are bent to the sides on the hinges of the housing 8 and, rotating with it and the guide sleeve 3, destroy the borehole wall. The extension of the cutting blades 9 from the housing ends when the rod 4 with its protrusion sits on the upper end from the guide sleeve 3 (figure 2).

Дальнейшее перемещение шток 4 вниз осуществляется совместно с направляющей втулкой 3 и режущими лопастями 9. При этом происходит сжатие пружины 5 и вертикальное перемещение вниз режущих лопастей 9 (фиг.3). Разрушенная порода под действием силы тяжести через окна 12 в трубе 11 поступает в породоприемник 13. Периодически вращение бурильной колонны 2 прекращается и с ее помощью шток 4 с направляющей втулкой 3, опорным элементом 6 и породоприемником извлекается из скважины на поверхность для разгрузки последнего. После разгрузки осуществляют спуск инструмента с последующим раскреплением опорного элемента 6 в обсадной колонне 1. Длин рейса определяется объемом породоприемника 13. Further movement of the rod 4 down is carried out in conjunction with the guide sleeve 3 and the cutting blades 9. When this occurs, the compression of the spring 5 and the vertical movement downward of the cutting blades 9 (Fig.3). The destroyed rock under the action of gravity through the windows 12 in the pipe 11 enters the rock receiver 13. Periodically, the rotation of the drill string 2 is stopped and with its help the rod 4 with the guide sleeve 3, the supporting element 6 and the rock receiver is removed from the well to the surface to unload the latter. After unloading, the tool is lowered and the supporting element 6 is unfastened in the casing 1. The length of the run is determined by the volume of the rock receiver 13.

Когда вертикальный ход режущих лопастей прекращается (пружина 5 сжата полностью), прекращают вращение бурильной колонны 2 и на интервал опробования вверх или вниз в зависимости от принятой схемы опробования, после чего продолжают расширение на новом участке. When the vertical stroke of the cutting blades stops (the spring 5 is fully compressed), the rotation of the drill string 2 and the interval of testing up or down depending on the adopted sampling scheme is stopped, and then continue to expand in a new area.

Claims

DEVELOPMENT FOR WELL EXTENSION, including casing and drill strings fixed at the bottom of the drill string and received cutting blades mounted on the rock cutter with a lever-hinge type opening drive, characterized in that the lower part of the drill string is made in the form of a rod with a coaxially placed on it a guide sleeve and mounted on the sleeve with the possibility of axial movement of the supporting element with locking elements, and in the lower part of the casing are made slots for placement in x locking elements, while the supporting element is spring-loaded relative to the sleeve.