RU2117129C1

RU2117129C1 - Bore-hole drilling method

Info

Publication number: RU2117129C1
Application number: RU96112702A
Authority: RU
Inventors: В.Д. Буткин; А.В. Гилев; Х.М. Мишхожев; В.Т. Чесноков; А.Н. Алимцев
Original assignee: Красноярская государственная академия цветных металлов и золота
Priority date: 1996-06-25
Filing date: 1996-06-25
Publication date: 1998-08-10

Abstract

FIELD: bore-hole drilling technology. SUBSTANCE: this relates to drilling bore-holes both from ground surface and from underground workings. According to method, bore-holes can be drilled in parallel rows in the form of preset grid which is created from one site where drilling machine is installed in center of aforesaid grid. Positioning of drilling member can be changed by means of turntable and extending mechanism of drilling machine. Before start of drilling, preliminarily aligned are axes of drilling tool and supposed bore-hole to be drilled. Drilling tool is connected with hose-cable, and also with drilling string which is formed on hose-cable from separate sections. Drilling is performed under axial thrust which is applied to sections of drilling string. Cross-sectional area of annular space is regulated by changing external diameter of sections fitted over hose-cable. Process of formation of drilling string is synchronized with speed of positive advancement of drilling tool. Application of aforesaid method allows for increasing productivity and reliability of drilling. EFFECT: higher efficiency. 5 dwg

Description

Изобретение относится к буровзрывным работам и, в частности, может быть использовано для бурения как наземных, так и подземных скважин. The invention relates to drilling and blasting operations and, in particular, can be used for drilling both surface and underground wells.

Известен способ для бурения скважин, включающий формирование из отдельных секций бурового става, вращение его относительно оси скважины и подачу на забой с осевым усилием (патент США N 2 297 120, кл. 175-103, 1989). A known method for drilling wells, comprising forming from separate sections of the drill string, rotating it about the axis of the well and feeding it to the face with axial force (US patent N 2 297 120, CL 175-103, 1989).

Однако этот способ не позволяет осуществлять бурение нескольких скважин с одного места установки бурового станка, что снижает его технологические возможности, а также надежность и безопасность процесса бурения. However, this method does not allow drilling of several wells from one installation site of the drilling rig, which reduces its technological capabilities, as well as the reliability and safety of the drilling process.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является способ бурения скважин, включающий подачу на забой с осевой нагрузкой бурового инструмента, связанного со шлангокабелем и сформированным на нем из отдельных секций путем механической подачи буровым ставом, при этом бурение осуществляют с осевым нажатием, прилагаемым к секциям бурового става, причем площадь сечения затрубного пространства регулируют изменением внешнего диаметра нанизываемых на шлангокабель секций в зависимости от требуемого диаметра бурового инструмента, а процесс формирования бурового става синхронизируют со скоростью принудительной подачи бурового инструмента (патент ФРГ N 3 905 999 C1, E 21 C 9/00, E 21 B 17/20, 1990). Closest to the invention, in terms of essential features, there is a method of drilling wells, comprising feeding to the face with an axial load a drilling tool connected to a umbilical and formed from separate sections by mechanical feeding by a drill stand, while drilling is carried out with axial pressure applied to the sections drill stand, and the cross-sectional area of the annulus is regulated by changing the outer diameter of the sections stringed on the umbilical depending on the required diameter of the drill Vågå tool and the formation drilling rod are synchronized with forced feed rate drilling tool (German Patent N 3905999 C1, E 21 C 9/00, E 21 B 17/20, 1990).

Данный способ позволяет бурить направленные вниз вертикальные, горизонтальные и наклонные, а также восходящие (в кровлю пласта) скважины. Этим способом возможно бурение нескольких скважин, не параллельных друг другу и находящихся в одной плоскости, с одного места установки бурового станка. This method allows you to drill downward directed vertical, horizontal and inclined, as well as ascending (in the roof of the reservoir) wells. In this way, it is possible to drill several wells that are not parallel to each other and located in the same plane, from one installation site of the drilling rig.

Однако указанным способом невозможно осуществлять бурение с одного места установки бурового станка нескольких скважин параллельно друг другу и обеспечивать необходимое расстояние между скважинами в рядах и между рядами скважин при обуривании блока горной породы. Это снижает технологические возможности и производительность процесса бурения, а также уменьшает его надежность и безопасность вследствие множества вспомогательных операций, связанных с передвижкой станка и бурением первого ряда скважин. However, it is impossible to drill several wells parallel to each other from the same drilling rig installation site by the indicated method and to provide the necessary distance between the wells in the rows and between the rows of wells when drilling a rock block. This reduces the technological capabilities and productivity of the drilling process, and also reduces its reliability and safety due to many auxiliary operations associated with moving the machine and drilling the first row of wells.

Основная задача изобретения заключается в расширении технологических возможностей и повышении производительности процесса бурения за счет того, что заданную сетку бурения параллельных друг другу скважин формируют с одного места установки бурового станка. The main objective of the invention is to expand technological capabilities and increase the productivity of the drilling process due to the fact that a given grid of drilling parallel to each other wells is formed from one installation site of the drilling rig.

Другой задачей является повышение надежности процесса бурения за счет исключения вспомогательных операций и увеличения безопасности ведения буровых работ, связанных с передвижкой станка и бурением первого ряда скважин. Another objective is to increase the reliability of the drilling process by eliminating auxiliary operations and increasing the safety of drilling operations associated with moving the machine and drilling the first row of wells.

Для решения поставленных задач способ бурения скважин включает подачу на забой с осевой нагрузкой бурового инструмента, связанного со шлангокабелем и сформированным на нем из отдельных секций путем механической подачи буровым ставом; при этом бурение осуществляют с осевым нажатием, прилагаемым к секциям бурового става, площадь сечения затрубного пространства регулируют изменением внешнего диаметра нанизываемых на шлангокабель секций в зависимости от требуемого диаметра бурового инструмента, а процесс формирования бурового става синхронизируют со скоростью принудительной подачи бурового инструмента, причем скважины бурят параллельными рядами в виде заданной сетки, путем установки бурильного станка в центре сетки и изменяя местоположение бурильного става относительно продольной и поперечной осей сетки с помощью поворотной платформы и механизма выдвижения, перед бурением предварительно совмещают ось предполагаемой скважины и бурильного инструмента. To solve the tasks, the method of drilling wells includes feeding the bottom tool with an axial load of a drilling tool connected with a umbilical and formed on it from separate sections by means of a mechanical feed with a drill stand; while drilling is carried out with axial pressing applied to the sections of the drill stand, the cross-sectional area of the annulus is controlled by changing the outer diameter of the sections stringed on the umbilical depending on the required diameter of the drilling tool, and the process of forming the drill stand is synchronized with the speed of forced feeding of the drilling tool, and the wells are drilled in parallel rows in the form of a given grid, by installing the drilling machine in the center of the grid and changing the location of the drill stand Tel'nykh longitudinal and transverse axes of the grid via the turntable and extension mechanism to preliminarily combine the intended drilling axis of the well and the drilling tool.

По отношению к прототипу у предлагаемого способа имеются следующие отличительные признаки: бурение скважин параллельными рядами в виде заданной сетки, которую формируют с одного места установки бурильного станка в центре сетки, причем, изменяя местоположение бурильного става относительно продольной и поперечной осей сетки с помощью поворотной платформы и механизма выдвижения, перед бурением предварительно совмещают ось предполагаемой скважины и бурильного инструмента. In relation to the prototype, the proposed method has the following distinctive features: drilling wells in parallel rows in the form of a given grid, which is formed from one installation site of the drilling machine in the center of the grid, moreover, changing the location of the drill stand relative to the longitudinal and transverse axes of the grid using a rotary platform and the extension mechanism, before drilling, pre-combine the axis of the proposed well and the drilling tool.

Бурение скважин параллельными рядами в виде заданной сетки, которую формируют с одного места установки бурильного станка в центре сетки, позволяет исключить ряд вспомогательных операций, связанных с передвижкой бурильного станка, что приводит к увеличению технологических возможностей, производительности, надежности и безопасности процесса бурения. Drilling wells in parallel rows in the form of a given grid, which is formed from one installation site of the drilling machine in the center of the grid, eliminates a number of auxiliary operations associated with moving the drilling machine, which leads to an increase in technological capabilities, productivity, reliability and safety of the drilling process.

На фиг. 1 и 2 приведен буровой станок для реализации способа; на фиг. 3, 4 и 5 - схемы формирования стенки бурения скважин: малых (до 4•4 м - фиг. 2); средних (от 4•4 до 8•8 м - фиг. 3) и больших (более 8•8 м - фиг. 4) размеров. In FIG. 1 and 2 shows a drilling rig for implementing the method; in FIG. 3, 4 and 5 are diagrams of the formation of a wall for drilling wells: small (up to 4 • 4 m - Fig. 2); medium (from 4 • 4 to 8 • 8 m - Fig. 3) and large (more than 8 • 8 m - Fig. 4) sizes.

Бурение скважин осуществляется следующим образом. Well drilling is as follows.

На площадку уступа наносят сетку бурения, отмечая оси скважин по заданным расстояниям между скважинами в рядах и между рядами скважин. Буровой станок устанавливают так, чтобы ось предполагаемой скважины совпала с осью бурового инструмента 1 (фиг. 1), закрепленного на буровом ставе 2, сформированном на шлангокабеле 3 из отдельных секций 4. Совпадение осей скважины и бурового инструмента обеспечивают работой привода механизма выдвижения бурового става 5 (фиг. 2) путем выдвигания или задвигания выдвижной балки 6 и вращением поворотной платформы 7. При достижении соосности бурового инструмента и скважины буровой станок горизонтируют. Далее включают в работу привод барабана 8, механизм подачи 9, вращатель 10 и механизм формирования бурового става 11. Сформированный буровой став 2 подают в скважину с осевым усилием, которое обеспечивает механизм подачи 9. После окончания бурения одной скважины буровой став с буровым инструментом из скважины поднимают. Механизм формирования бурового става при этом разделяет секции на шлангокабеле. Затем поочередно включают на подъем гидродомкраты, освобождая от закрепления поворотную платформу 7. Для бурения следующей скважины, без передвижения бурового станка, буровой став поворачивают на нужный угол с помощью поворотной платформы 7 и перемещают на необходимое расстояние с помощью выдвижной балки 6, обеспечивая при этом соосность бурового става 2 с буровым инструментом и очередной скважиной. A grid of drilling is applied to the platform site, marking the axis of the wells at the given distances between the wells in the rows and between the rows of wells. The drilling rig is installed so that the axis of the proposed well coincides with the axis of the drilling tool 1 (Fig. 1), mounted on the drill stand 2, formed on the umbilical 3 from separate sections 4. The coincidence of the axes of the well and the drilling tool provide the drive mechanism for the extension of the drill stand 5 (Fig. 2) by extending or retracting the retractable beam 6 and rotating the turntable 7. When the alignment of the drilling tool and the borehole is achieved, the drilling rig is level. Next, the drum drive 8, the feed mechanism 9, the rotator 10 and the formation mechanism of the drill string 11 are put into operation. The formed drill string 2 is fed into the well with an axial force, which provides the feed mechanism 9. After drilling one well, the drill stand with the drilling tool from the well raise. The mechanism of the formation of the drill string in this case divides the sections on the umbilical. Then, the jacks are alternately turned on for lifting, freeing the pivoting platform 7 from fastening. To drill the next well, without moving the drilling rig, the drill stand is turned to the desired angle using the pivoting platform 7 and moved to the required distance using the retractable beam 6, while ensuring alignment drill stand 2 with a drilling tool and another well.

Бурение наклонных, горизонтальных и восходящих скважин осуществляют с помощью двух гидроцилиндров наклона бурового става 12, закрепленных на раме и штоками соединенных с коленчатым валом 13 (фиг. 2). Работа гидроцилиндров наклона бурового става синхронизирована: при выдвижении штока одного цилиндра задвигается другой. Drilling of inclined, horizontal and ascending wells is carried out using two tilting hydraulic cylinders of the drill string 12, mounted on a frame and rods connected to the crankshaft 13 (Fig. 2). The operation of the hydraulic cylinders of the inclination of the drill string is synchronized: when the rod of one cylinder is extended, the other is retracted.

Количество буримых скважин с одного места установки зависит от сетки бурения: чем меньше сетка бурения, тем большее количество скважин с одного места установки можно пробурить. Например, при формировании сетки бурения скважин малых размеров (до 4•4 м) буровой станок устанавливают между 2-м и 3-м рядами скважин, в положение А (фиг. 3) и осуществляют бурение на участке I (скважины 1-12). Затем, после разворота поворотной платформы в противоположную сторону осуществляют бурение на участке II скважины (13-24). После этого буровой станок перемещают в положение Б и поочередно бурят на участках III (скважины 25-36) и IV (скважины 37-48). В данном случае с одного места установки можно пробурить 24 скважины. Следовательно, время, затраченное на перемещение бурового станка от скважины к скважине, при прочих равных условиях, сокращается в 24 раза. The number of boring wells from one installation site depends on the drilling pattern: the smaller the drilling pattern, the more wells can be drilled from one installation site. For example, when forming a grid for drilling small wells (up to 4 • 4 m), the drilling rig is installed between the 2nd and 3rd rows of wells, in position A (Fig. 3) and drilling is carried out in section I (wells 1-12) . Then, after turning the turntable in the opposite direction, drilling is carried out in section II of the well (13-24). After that, the drilling rig is moved to position B and alternately drilled in sections III (wells 25-36) and IV (wells 37-48). In this case, 24 wells can be drilled from one installation site. Therefore, the time taken to move the drilling rig from well to well, ceteris paribus, is reduced by 24 times.

При формировании сетки бурения скважин средних размеров (до 8•8 м) буровой станок устанавливают на второй ряд скважин, в положение А (фиг. 4) и бурят на участке I ( скважины 1 - 6). Затем, после разворота поворотной платформы в противоположную сторону, бурят скважины на участке II (скважины 7 - 12). После этого буровой станок перемещают в положение Б и поочередно бурят скважины на участках III (скважины 13 - 18) и IV (скважины 19 - 24). В данном случае с одного места установки бурового станка можно пробурить 12 скважин и сократить время, затрачиваемое на передвижение станка от скважины к скважине, в 12 раз. When forming a grid for drilling medium-sized wells (up to 8 • 8 m), the drilling rig is installed on the second row of wells, in position A (Fig. 4) and drilled in section I (wells 1 - 6). Then, after turning the turntable in the opposite direction, wells in section II are drilled (wells 7-12). After that, the drilling rig is moved to position B and the wells are drilled alternately in sections III (wells 13-18) and IV (wells 19-24). In this case, it is possible to drill 12 wells from one installation site of a drilling rig and reduce the time spent on moving the rig from well to well by 12 times.

При формировании сетки бурения скважин больших размеров, например 16•16 м, буровой станок устанавливают между рядами скважин в положение А (фиг. 5) и бурят на участке I (скважины 1 - 4). Затем, после разворота поворотной платформы и перемещения бурового станка в положение Б, бурят на участке II (скважины 5 - 8). В данном случае с одного места установки можно осуществить бурение четырех скважин и сократить время, затрачиваемое на перемещение бурового станка от скважины к скважине, в 4 раза. When forming a grid for drilling large wells, for example 16 • 16 m, the drilling rig is installed between the rows of wells in position A (Fig. 5) and drilled in section I (wells 1 - 4). Then, after turning the turntable and moving the drilling rig to position B, they drill in section II (wells 5-8). In this case, from one installation site, it is possible to drill four wells and reduce the time spent on moving the drilling rig from well to well by 4 times.

За счет сокращения затрат времени, связанных с передвижкой бурового станка, увеличивается производительность процесса бурения. By reducing the time required to move the drilling rig, the productivity of the drilling process increases.

При сокращении числа передвижек бурового станка уменьшается продолжительность работы ходового оборудования и его привода, что приводит к его долговечности и экономичности. При работе бурового станка от электросети повышается безопасность эксплуатации, связанная с перемещением кабеля высокого напряжения. Кроме того, повышается безопасность ведения буровых работ при бурении первого ряда скважин, находящихся у бровки уступа. Указанные факторы увеличивают надежность процесса бурения скважин. By reducing the number of movements of the drilling rig, the running time of the running equipment and its drive decreases, which leads to its durability and efficiency. When operating the drilling rig from the mains, operational safety associated with the movement of the high voltage cable is increased. In addition, the safety of drilling operations while drilling the first row of wells located at the edge of the ledge is increased. These factors increase the reliability of the drilling process.

Claims

A method of drilling wells, including feeding to the face with an axial load of a drilling tool associated with a umbilical and formed on it from separate sections by mechanical feed by a drill stand, while drilling is carried out with axial pressing applied to the sections of the drill alloy, the cross-sectional area of the annulus being regulated by changing the outer diameter of the sections stringed on the umbilical depending on the given diameter of the drilling tool, and the process of forming the drill string is synchronized with the speed the method of forced feeding of the drilling tool, characterized in that the wells are drilled in parallel rows in the form of a predetermined grid, which is formed from one place by installing the drilling machine in the center of the grid, and changing the location of the drill stand relative to the longitudinal and transverse axes of the grid using a rotary platform and extension mechanism , before drilling, the axis of the proposed well and the drilling tool is previously biased.