RU2285779C1 - Method to construct horizontal or inclined well is fissured rock to be excavated by drilling-and-blasting operations and drilling rig for above method realization - Google Patents

Method to construct horizontal or inclined well is fissured rock to be excavated by drilling-and-blasting operations and drilling rig for above method realization Download PDF

Info

Publication number
RU2285779C1
RU2285779C1 RU2005124636/03A RU2005124636A RU2285779C1 RU 2285779 C1 RU2285779 C1 RU 2285779C1 RU 2005124636/03 A RU2005124636/03 A RU 2005124636/03A RU 2005124636 A RU2005124636 A RU 2005124636A RU 2285779 C1 RU2285779 C1 RU 2285779C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
drilling
drilling rig
rig
horizontal
artificial
Prior art date
Application number
RU2005124636/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Сергеевич Кузькин (RU)
Валерий Сергеевич Кузькин
ков Станислав Иванович Бел (RU)
Станислав Иванович Беляков
Павел Егорович Гончаров (RU)
Павел Егорович Гончаров
Иван Андреевич Тимошков (RU)
Иван Андреевич Тимошков
Юрий Иванович Волков (RU)
Юрий Иванович Волков
Сергей Степанович Серый (RU)
Сергей Степанович Серый
Анатолий Александрович Изотов (RU)
Анатолий Александрович Изотов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, защите инженерных сооружений от обводнения, специальным горным работам, геомеханике, геофизике, гидротехнике, геологии и маркшейдерскому делу
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, защите инженерных сооружений от обводнения, специальным горным работам, геомеханике, геофизике, гидротехнике, геологии и маркшейдерскому делу filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, защите инженерных сооружений от обводнения, специальным горным работам, геомеханике, геофизике, гидротехнике, геологии и маркшейдерскому делу
Priority to RU2005124636/03A priority Critical patent/RU2285779C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2285779C1 publication Critical patent/RU2285779C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mining, particularly to construct horizontal or inclined wells by rotary drilling in fissured rock with the use of rotary drilling rid and adapted to be used during exploration drilling in pits and mines for iron-ore mining.
SUBSTANCE: prior-art rig is provided with artificial head comprising a number of sections secured one to another and fastened to frame pivotally connected to support frame of drilling rig. The rig also has throttle located at drainage cavity of cylinder to provide drilling rig installation outside dangerous zone so that the drilling rig may be displaced in horizontal plane from drilling axis due to artificial head usage. The artificial head is installed on ledge extending from drilling rid to face along drilling axis and is assembled out of dangerous zone. The artificial head is provided with head string. Drilling assembly passes through the head string. Predrilling is performed in drilling regime at minimal advance speed. The advance speed is controlled by throttling of discharge cavity of advancing cylinder and at high rotational frequency for depth exceeding fissured rock zone thickness.
EFFECT: increased safety and productivity of horizontal or inclined well construction, reduced labor inputs for equipment movement and enhanced technological effectiveness of drilling operation, provision of drilling direction control and drilling rig arrangement at safe distance from slope, increased well construction capacity, extended functional capabilities.
2 cl, 4 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам сооружения горизонтальных или наклонных скважин с помощью вращательного бурения в трещиноватых породах и установке вращательного бурения, и может быть использовано при проведении разведочного бурения в карьерах и шахтах, например, железорудных месторождений.The invention relates to the mining industry, in particular to methods for constructing horizontal or deviated wells using rotary drilling in fractured rocks and a rotary drilling rig, and can be used in exploratory drilling in quarries and mines, for example, iron ore deposits.

Известно, что большинство железорудных месторождений, особенно в районе Курской магнитной аномалии, представлено крутопадающими рудными телами. Разведку таких месторождений выполняют с помощью буровой установки путем сооружения вертикальных или слабонаклонных к вертикали скважин. [1. Г.А.Блинов и др. Техника и технология высокоскоростного бурения. М.: Недра, 1982]. Аналогично при разработке таких месторождений карьерами эксплуатационную разведку осуществляют с помощью буровой установки вращательного бурения путем сооружения, в основном, вертикальных скважин [Н.А.Григорян. Бурение наклонных скважин уменьшенных и малых диаметров. М.: Недра, 1974 г.]. Эффективность разведочных работ определяется количеством геологической информации на погонный метр бурения. Это достигается путем выбора ориентировки ствола скважины в направлении максимальной изменчивости геологических характеристик горных пород. Для месторождений с крутопадающим залеганием геологических структур сооружение вертикальных разведочных скважин малоэффективно, так как ствол скважины направлен вдоль контактов горных пород и полученная информация по скважине не характеризует рудную толщу в целом. Наиболее эффективно производить разведку пологонаклонными к горизонтали или горизонтальными скважинами, при этом ствол скважины пересекает породы в направлении вкрест простирания геологических структур, что не может быть достигнуто известным способом.It is known that most iron ore deposits, especially in the area of the Kursk magnetic anomaly, are represented by steeply falling ore bodies. The exploration of such deposits is carried out using a drilling rig by constructing vertical or slightly inclined wells to the vertical. [one. G.A. Blinov et al. Technique and technology of high-speed drilling. M .: Nedra, 1982]. Similarly, when developing such deposits in quarries, exploratory exploration is carried out using a rotary drilling rig by constructing mainly vertical wells [N.A. Grigoryan. Drilling of inclined wells of reduced and small diameters. M .: Nedra, 1974]. The effectiveness of exploration is determined by the amount of geological information per linear meter of drilling. This is achieved by choosing the orientation of the wellbore in the direction of maximum variability of the geological characteristics of the rocks. For deposits with steeply occurring geological structures, the construction of vertical exploratory wells is ineffective, since the wellbore is directed along the rock contacts and the obtained information on the well does not characterize the ore stratum as a whole. It is most effective to carry out exploration with horizontal or horizontal boreholes, while the borehole crosses the rocks in the direction of cross-strike of geological structures, which cannot be achieved in a known manner.

Повышения эффективности разведочного бурения добиваются путем бурения горизонтальных разведочных скважин при разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом [2. Кодзаев Ю.В. Бурение разведочных горизонтальных скважин. М.: Недра, 1978 г.]Increasing the efficiency of exploratory drilling is achieved by drilling horizontal exploratory wells in the development of mineral deposits by underground mining [2. Kodzaev Yu.V. Drilling exploratory horizontal wells. M .: Nedra, 1978]

Согласно способу размещают буровую установку в горной выработке или в камере, где обеспечивают безопасные условия для буровой бригады, закрепляют буровой станок с помощью винтовых домкратов или же другим способом (цементированием площадки с закреплением рамы бурового станка с помощью анкеров и т.д.).According to the method, the drilling rig is placed in a mine or in a chamber where they provide safe conditions for the drilling crew, the drilling rig is fixed using screw jacks or in another way (cementing the site with fixing the drilling rig frame using anchors, etc.).

Недостатком известного способа является большая трудоемкость при монтаже и демонтаже оборудования в камере, низкая эффективность бурения в трещиноватых породах по причине слабой управляемости скорости подачи.The disadvantage of this method is the high complexity during installation and dismantling of equipment in the chamber, low drilling efficiency in fractured rocks due to poor controllability of the feed rate.

Кроме того, согласно единым правилам безопасности, при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом, утвержденных Госгортехнадзором России в 2001 г., запрещается находиться людям в пределах призмы обрушения на уступах и в непосредственной близости от откоса уступа на расстоянии, определенном в ведомственных правилах безопасности и обоснованном в проекте, которое для железорудных предприятий может быть равным 15 метрам и более. Такие требования исключают возможность применения существующего способа и оборудования при бурении горизонтальных скважин применительно к условиям открытого способа отработки месторождений.In addition, according to the unified safety rules, when developing open-cast mineral deposits approved by the Gosgortekhnadzor of Russia in 2001, it is forbidden for people to be within the collapse prism on ledges and in the immediate vicinity of the ledge slope at a distance defined in departmental safety rules and justified in the project, which for iron ore enterprises may be equal to 15 meters or more. Such requirements exclude the possibility of applying the existing method and equipment when drilling horizontal wells in relation to the conditions of an open method of mining.

Одним из путей решения проблемы безопасного ведения работ является способ, сущность которого сводится к предварительному укреплению откоса, например, инъектированием [3. RU 2002127100/03, БИПМ №11, 20.04.04].One of the ways to solve the problem of safe work is the method, the essence of which is to preliminary strengthen the slope, for example, by injection [3. RU 2002127100/03, BIPM No. 11, 04/20/04].

Недостатком этого способа является сложность его реализации, высокая себестоимость и продолжительность выполнения.The disadvantage of this method is the complexity of its implementation, high cost and duration of execution.

В качестве прототипа для установки взята буровая установка вращательного бурения УДБ-8 (Отчет по НИР, шифр 1.5-5(78)-А-13-81-Р, Белгород, 1983, с.10-13), включающая общее основание, буровой станок, имеющий нижнюю неподвижную раму и поворотную раму, на которой установлены вращатель, гидровилка, гидрозахват и гидроцилиндр, буровой снаряд, состоящий из бурильных труб и колонкового набора, механизм свинчивания и развинчивания бурильных труб, механизм подачи бурового снаряда вперед-назад, систему подачи промывочной жидкости и реализуемый ею способ, который предусматривает установление бурового станка на точку уступа скального карьера или в камеру шахты, подачу бурового снаряда на забой и забуривание.UDB-8 rotary drilling rig was taken as a prototype for the installation (R&D report, code 1.5-5 (78) -A-13-81-R, Belgorod, 1983, pp. 10-13), including a common base, a drill a machine having a lower fixed frame and a rotary frame on which a rotator, hydraulic plug, hydraulic gripper and hydraulic cylinder are installed, a drill consisting of drill pipes and a core set, a screwdriving and unscrewing mechanism for drill pipes, a drill feed mechanism back and forth, a flushing feed system liquids and the method that it implements, which It provides for the installation of a drilling rig at the point of a ledge of a rock quarry or into the chamber of a mine, and the supply of a drill for slaughter and drilling.

Недостатком прототипа, как и аналогов, является то, что они не позволяют вести бурение горизонтальных или наклонных скважин при расположении общего основания буровой установки далее чем 1,5-2,0 м от откоса карьера, а в подземных условиях требует значительных затрат труда при перемещении оборудования по камере.The disadvantage of the prototype, as well as analogues, is that they do not allow drilling horizontal or deviated wells when the common base of the drilling rig is located further than 1.5-2.0 m from the slope of the quarry, and in underground conditions it requires significant labor costs when moving equipment on camera.

К недостаткам прототипа относится и то, что он не позволяет эффективно вести бурение в условиях отработки скальных пород с помощью буровзрывных работ. Применение буровзрывных работ в скальных породах за счет энергии взрыва приводит к их полному разрушению на отрабатываемом блоке. На участках (откосах, бермах, стенках), прилегающих к отрабатываемому блоку, за счет воздействия энергии взрыва при ее рассеивании в горном массиве образуется зона интенсивной техногенной трещиноватости. В этой зоне образованная сеть техногенных трещин сильно осложняет бурение, а в некоторых случаях делает его вообще невозможным за счет интенсивного неконтролируемого поглощения промывочной жидкости, а частые скачкообразные переходы от кусков скальной породы к раскрытым трещинам требуют специального регулирования в технологии подачи бурового снаряда.The disadvantages of the prototype include the fact that it does not allow to effectively drill in the conditions of mining rocks using drilling and blasting. The use of blasting in rocks due to the energy of the explosion leads to their complete destruction on the mining block. In areas (slopes, berms, walls) adjacent to the mined block, an intense technogenic fracture zone is formed due to the energy of the explosion when it is dispersed in the rock mass. In this zone, the formed network of technogenic cracks greatly complicates drilling, and in some cases makes it completely impossible due to intensive uncontrolled absorption of flushing fluid, and frequent spasmodic transitions from pieces of rock to open cracks require special regulation in the technology of supplying a drill.

Задачей изобретения является разработка безопасного и высокопроизводительного способа сооружения горизонтальной или наклонной скважины, включая разведочную скважину, в трещиноватых породах скальных уступов карьера и шахтах, разрабатываемых с помощью буровзрывных работ, отвечающего требованиям правил техники безопасности и обеспечивающего снижение трудозатрат при перемещениях оборудования и создание буровой установки для реализации этого способа.The objective of the invention is to develop a safe and high-performance method of constructing a horizontal or inclined well, including an exploratory well, in the fractured rocks of rock ledges of the quarry and mines, developed using drilling and blasting operations that meet the requirements of safety regulations and ensure the reduction of labor costs when moving equipment and the creation of a drilling rig for the implementation of this method.

Техническими результатами, которые могут быть получены при реализации изобретения, являются:Technical results that can be obtained by implementing the invention are:

для способаfor method

- повышение технологичности буровых работ;- improving the manufacturability of drilling operations;

- обеспечение возможности контроля направления бурения при размещении буровой установки на безопасном расстоянии от откоса;- providing the ability to control the direction of drilling when placing the rig at a safe distance from the slope;

- повышение производительности при сооружении скважины;- increase productivity during well construction;

- повышение эффективности геологоразведочных работ;- increasing the efficiency of exploration;

для установкиfor installation

- надежность;- reliability;

- простота эксплуатации;- ease of operation;

- расширение функциональных возможностей.- expansion of functionality.

Решение указанной задачи и достижение вышеперечисленных результатов стало возможным:The solution of this problem and the achievement of the above results became possible:

для способаfor method

- благодаря тому, что в известном способе сооружения горизонтальной или наклонной скважины в трещиноватых породах, разрабатываемых с применением буровзрывных работ, включающем монтаж буровой установки на точке, подачу бурового снаряда с помощью цилиндра подачи на забой, забуривание и бурение, буровую установку устанавливают на безопасном расстоянии за границей опасной зоны с возможностью смещения в горизонтальной плоскости от оси скважины, на участке от бурового станка до забоя устанавливают по оси скважины искусственное устье, снабженное шарнирами, обеспечивающими ему возможность поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях, которое собирают за границей опасной зоны, вводят в искусственное устье соосно с ним устьевую колонну, подают через нее на забой буровой снаряд, забуривание осуществляют в режиме бурения при минимальной скорости подачи, регулируемой дросселированием полости слива цилиндра и высокой частотой вращения на глубину, превышающую мощность зоны интенсивно трещиноватых пород;- due to the fact that in the known method of constructing a horizontal or inclined well in fractured rocks, developed using drilling and blasting operations, including mounting the drilling rig at a point, supplying a drill using a feed cylinder for drilling, drilling and drilling, the drilling rig is installed at a safe distance outside the danger zone with the possibility of displacement in the horizontal plane from the axis of the well, in the area from the drilling rig to the bottom, an artificial mouth is installed along the axis of the well, hinges that enable it to rotate in the vertical and horizontal planes, which are collected outside the danger zone, are injected into the artificial wellhead with a wellhead string coaxially with it, a drill is fed through it to the bottom, drilling is carried out in drilling mode at a minimum feed rate controlled by throttling cavity drain cylinder and a high speed to a depth exceeding the thickness of the zone of intensively fractured rocks;

для установкиfor installation

- благодаря тому, что известная буровая установка для сооружения горизонтальной или наклонной скважины в трещиноватых породах, содержащая транспортную базу, основание буровой установки, буровой станок, включающий соединенные передним и задним подкосами нижнюю раму и поворотную раму, на которой установлены вращатель со шпинделем бурового станка, гидрораскрепитель, гидровилка и гидроцилиндр, цилиндр подачи, включающий полость нагнетания и полость слива, систему подачи промывочной жидкости, выполнена с возможностью бурения в трещиноватых породах горизонтальной или наклонной скважины путем снабжения бурового станка дросселем на полости слива цилиндра подачи, искусственным устьем, состоящим из соединенных секций, закрепленном на раме, шарнирно соединенной с опорной рамой основания бурового станка, которое снабжено не менее чем двумя шарнирами, обеспечивающими поворот искусственного устья в вертикальной и горизонтальной плоскостях и в рабочем положении зафиксированного системой гибких растяжек, обеспечивающих единую ось со шпинделем бурового станка, снабженного устьевой колонной, установленной внутри искусственного устья соосно с ним, с возможностью обеспечения подачи бурового снаряда на забой, а основание бурового станка снабжено передним и задним винтовым домкратами, обеспечивающими отклонение бурового станка от горизонтальной оси бурения вверх и вниз.- due to the fact that the known drilling rig for the construction of a horizontal or inclined well in fractured rocks, containing a transport base, the base of the drilling rig, a drilling rig, comprising a lower frame and a rotary frame connected to the front and rear struts, on which a rotator with a drilling rig spindle are mounted, hydraulic spreader, hydraulic plug and hydraulic cylinder, feed cylinder, including a discharge cavity and a drain cavity, a flushing fluid supply system, is configured to drill into fractures x the rocks of a horizontal or inclined well by supplying the drill rig with a throttle on the cavity of the discharge cylinder, an artificial mouth consisting of connected sections mounted on a frame pivotally connected to the supporting frame of the base of the drilling machine, which is equipped with at least two hinges, providing rotation of the artificial mouth in the vertical and horizontal planes and in the working position fixed by a system of flexible stretch marks, providing a single axis with the spindle of the drilling machine, equipped with drill string installed inside the artificial mouth coaxially with it, with the possibility of ensuring the supply of the drill to the bottom, and the base of the drilling rig is equipped with front and rear screw jacks, providing the deviation of the drilling rig from the horizontal axis of drilling up and down.

Реализация заявляемого способа с применением искусственного устья, дросселирования линии слива цилиндра подачи, регулирования режима бурения принципиально изменяет подход к работам в зоне трещиноватых пород и обеспечивает их безопасное и эффективное ведение как на уступах карьеров, так и в шахтах в связи с установлением бурового станка за границей опасной зоны, а также расширяет функциональные возможности за счет проведения разведочного бурения горизонтальными или наклонными скважинами, т.е. кратно повышает его информативность в связи с большой площадью исследуемых пластов.The implementation of the proposed method using an artificial wellhead, throttling the discharge line of the feed cylinder, and adjusting the drilling mode fundamentally changes the approach to work in the zone of fractured rocks and ensures their safe and effective management both on the ledges of quarries and in mines in connection with the installation of a drilling rig abroad hazardous area, and also extends the functionality by conducting exploratory drilling with horizontal or deviated wells, i.e. multiplies its information content due to the large area of the studied reservoirs.

Заявляемое изобретение также дает возможность контроля направления бурения при размещении буровой установки на безопасном расстоянии от откоса за счет его проведения через устьевую трубу, которая упирается в грудь забоя.The invention also makes it possible to control the direction of drilling when placing the rig at a safe distance from the slope due to its passage through the wellhead pipe, which abuts against the chest of the face.

Повышение производительности обеспечивается за счет возможности оперативной сборки искусственного устья и быстроты смены его пространственного положения. Способ технологичен благодаря простоте сборки и закрепления искусственного устья, доступности к технологическим узлам.The increase in productivity is ensured by the ability to quickly assemble an artificial mouth and the speed of changing its spatial position. The method is technological due to the simplicity of assembly and fastening of the artificial mouth, accessibility to technological nodes.

Заявляемое изобретение иллюстрируют следующие фигуры:The invention is illustrated by the following figures:

Фиг.1 Буровая установка, состоящая из бурового станка, маслостанции, пульта управления, бурового насоса, искусственного устья и основания.Figure 1 Drilling rig, consisting of a drilling rig, oil station, control panel, mud pump, artificial mouth and base.

Фиг.2 Буровой станок в рабочем состоянии, установленный в карьере за опасной зоной (в рабочем состоянии).Figure 2 Drilling rig in working condition, installed in the quarry behind the danger zone (in working condition).

Фиг.3. Искусственное устье в сборе (вид сбоку), состоящее из секций.Figure 3. An artificial mouth assembly (side view), consisting of sections.

Фиг.4. Искусственное устье в сборе (вид сверху).Figure 4. Artificial estuary assembly (top view).

Заявляемая буровая установка состоит из блоков (фиг.1) и включает буровой станок 1, маслостанцию 2, пульт управления 3, буровой насос 4, искусственное устье 5 и основание 6.The inventive drilling rig consists of blocks (figure 1) and includes a drilling rig 1, oil station 2, control panel 3, mud pump 4, artificial mouth 5 and base 6.

Привод бурового станка 1 осуществляется от маслостанции 2 через пульт управления 3, с помощью которого ведут подачу масла буровому станку 1 и поддержание заданных параметров. Подачу промывочной жидкости в скважину осуществляют буровым насосом 4.The drilling rig 1 is driven from the oil station 2 through the control panel 3, with the help of which oil is supplied to the drilling rig 1 and the set parameters are maintained. The supply of flushing fluid to the well is carried out by a mud pump 4.

Буровой станок 1 состоит из нижней рамы 7 (фиг.2), поворотной рамы 8, вращателя 9, шпинделя 10, сальника-вертлюга 11, цилиндра подачи 12, гидрораскрепителя 13, шарниров 14, гидровилки 15, гидроподхвата 16, заднего подкоса 17, переднего подкоса 18, гидроцилиндра 19, обеспечивающего смещение нижней рамы 7 относительно основания 6 в горизонтальной плоскости, транспортной базы 20, соединенной с основанием 6 шарниром 21 и винтовыми домкратами 22.The drilling rig 1 consists of a lower frame 7 (Fig. 2), a rotary frame 8, a rotator 9, a spindle 10, a swivel seal 11, a supply cylinder 12, a hydraulic splitter 13, hinges 14, a hydraulic fork 15, a hydraulic pick-up 16, a rear strut 17, a front strut 18, a hydraulic cylinder 19, providing displacement of the lower frame 7 relative to the base 6 in the horizontal plane, the transport base 20 connected to the base 6 by a hinge 21 and screw jacks 22.

Искусственное устье 5 (фиг.2) является сборной конструкцией и имеет общую ось со шпинделем 10 бурового станка 1. Оно состоит из секций 23 (фиг.3, 4), соединенных между собой фланцевыми соединениями 24 в единую колонну. Первая (начальная) секция 25 в виде трубы устанавливается на опорной плите 26 и шарниром 27 крепится к раме 28, поворачивающейся в горизонтальной плоскости относительно шарниров 29. Шарниры 29 крепят к опорной раме 30. Фиксация рамы 28 на опорной раме 30 осуществляется винтовыми поворотными стяжками 31.The artificial mouth 5 (Fig. 2) is a prefabricated structure and has a common axis with the spindle 10 of the drilling rig 1. It consists of sections 23 (Figs. 3, 4), interconnected by flange connections 24 into a single column. The first (initial) section 25 in the form of a pipe is mounted on the base plate 26 and hinged 27 is attached to the frame 28, which rotates in a horizontal plane relative to the hinges 29. The hinges 29 are attached to the support frame 30. The frame 28 is fixed on the support frame 30 by screw rotary ties 31 .

Жесткость секций 23 искусственного устья 5 достигают гибкими растяжками 32 и 33, расположенными соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Натяжения гибких растяжек 32 и 33 обеспечивают натяжными винтами 34. Для устранения прогиба колонны под собственным весом гибкая растяжка 33 опирается на ролик 35, установленный на секции 25. Для подъема собранных в единую колонну секций 23 устройство снабжено гидравлическим домкратом 36, с помощью которого колонну можно поднять относительно шарнира 27 на угол, обеспечивающий свободный поворот искусственного устья 5 до совмещения его оси с вертикальной плоскостью, проходящей через ось шпинделя 10.The stiffness of the sections 23 of the artificial mouth 5 is achieved by flexible extensions 32 and 33 located respectively in the horizontal and vertical planes. The tension of the flexible extensions 32 and 33 is provided with tensioning screws 34. To eliminate the deflection of the column under its own weight, the flexible extension 33 is supported by a roller 35 mounted on the section 25. To lift the sections assembled into a single column 23, the device is equipped with a hydraulic jack 36, with which the column can be raise relative to the hinge 27 at an angle that provides free rotation of the artificial mouth 5 to align its axis with a vertical plane passing through the axis of the spindle 10.

Буровая установка монтируется на транспортной базе 20 (фиг.2) и устанавливается за границей опасной зоны. Для изменения зенитного угла в пределах ±10° могут быть использованы винтовые домкраты 22, установленные впереди и сзади основания 6.The drilling rig is mounted on the transport base 20 (figure 2) and installed outside the danger zone. To change the zenith angle within ± 10 °, screw jacks 22 installed in front and behind the base 6 can be used.

В искусственном устье 5 по оси бурения установлена устьевая колонна 37, на конце которой размещено уплотнительное устройство (не показано). Устьевую колонну 37 доводят до упора в грудь забоя 38 и закрепляют в искусственном устье 5. После этого собирают буровой снаряд с колонковой трубой и коронкой (не показаны).In the artificial mouth 5, a wellhead column 37 is installed along the drilling axis, at the end of which there is a sealing device (not shown). The wellhead column 37 is brought all the way to the chest of the face 38 and fixed in the artificial mouth 5. After that, a drill with a core tube and a crown (not shown) is assembled.

Заявляемая буровая установка работает следующим образом.The inventive drilling rig operates as follows.

За границей опасной зоны устанавливают транспортную базу 20 буровой установки, на которой крепят буровой станок 1, маслостанцию 2, пульт управления 3, буровой насос 4. Задний подкос 17 отсоединяют от поворотной рамы 8 и с помощью гидравлического переднего подкоса 18 вокруг шарнира 14 поворотную раму 8 устанавливают на заданный угол и фиксируют задним подкосом 17. После чего маслопроводами (не обозначены) соединяют маслостанцию 2, пульт управления 3 и буровой станок 1 в единую систему, проверяют работоспособность буровой установки.Outside the danger zone, a transport base 20 of the drilling rig is installed on which the drilling rig 1, oil station 2, control panel 3, mud pump 4 are mounted. The rear strut 17 is disconnected from the rotary frame 8 and, using the hydraulic front strut 18 around the hinge 14, the rotary frame 8 set at a predetermined angle and fixed with a rear strut 17. After that, the oil station 2, the control panel 3 and the drilling rig 1 are connected to the oil system (not indicated) into a single system, the performance of the drilling rig is checked.

За границей опасной зоны производят сборку искусственного устья 5 (фиг.3, 4) из секций 23 и 25 и осуществляют выполнение операций, обеспечивающих ему жесткость и возможность изменения пространственного положения.Beyond the border of the danger zone, the artificial mouth 5 is assembled (Figs. 3, 4) from sections 23 and 25 and operations are performed that provide it with rigidity and the possibility of changing the spatial position.

После монтажа искусственного устья 5 за границей опасной зоны его поднимают гидравлическим домкратом 36 с опорной плитой 26 вокруг шарнира 27 до высоты, позволяющей вывести искусственное устье в плоскость, совпадающую по вертикали с осью шпинделя 10 станка 1, поворачивают с рамой 28 вокруг шарниров 29 и жестко связывают с опорной рамой 30 винтовыми стяжками 31.After installing the artificial mouth 5 outside the danger zone, it is lifted with a hydraulic jack 36 with a support plate 26 around the hinge 27 to a height that allows the artificial mouth to be brought out in a plane that matches the vertical axis of the spindle 10 of machine 1, rotate with the frame 28 around the hinges 29 and rigidly associated with the support frame 30 with screw ties 31.

Вводят в искусственное устье 5 устьевую колонну 37 (фиг.2), доводят до упора в уступ 38, жестко закрепляют и подают через нее буровой снаряд, забуривание осуществляют в режиме бурения при минимальной скорости подачи, регулируемой дросселем на сливе цилиндра подачи и высокой частоте вращения на глубину, превышающую мощность зоны интенсивной трещиноватости пород откоса, а после извлечения бурового снаряда устанавливают кондуктор меньшего диаметра чем устьевая колонна (не показан) с возможностью герметизации затрубного пространства.The wellhead column 37 is introduced into the artificial mouth 5 (FIG. 2), it is brought into a ledge 38 as far as it will go, the drill is rigidly fixed and fed through it, drilling is carried out in drilling mode at a minimum feed rate controlled by a throttle at the discharge of the feed cylinder and a high speed to a depth exceeding the thickness of the zone of intense fracturing of the slope, and after removing the drill, a conductor of smaller diameter is installed than the wellhead column (not shown) with the possibility of sealing the annulus.

Бурение наклонных скважин вниз или вверх с углами не более чем 5-10° осуществляют путем подъема передней или задней части основания 6 винтовыми домкратами 22 на транспортной базе 20 (фиг.2).Drilling downhill wells up or down with angles of no more than 5-10 ° is carried out by lifting the front or rear of the base 6 with screw jacks 22 on the transport base 20 (FIG. 2).

Пример.Example.

Испытание заявляемого способа и устройства произведено в карьере Лебединского ГОКа.The test of the proposed method and device produced in the quarry of Lebedinsky GOK.

Геологические условия ведения работ:Geological conditions of work:

- Рудное тело - кварциты X-XII категории по буримости.- Ore body - quartzites of X-XII category on drillability.

- Падение слоев до 75° от вертикали.- Falling layers to 75 ° from the vertical.

Осуществлено бурение первых двух скважин под углом 25-30° непосредственно в берму уступа карьера, при этом буровую установку располагали на безопасном расстоянии от откоса уступа, определяемого едиными правилами безопасности (ЕПБ).The first two wells were drilled at an angle of 25-30 ° directly into the berm of the pit ledge, while the drilling rig was located at a safe distance from the slope of the ledge, determined by the unified safety rules (EPB).

Коммерческая скорость составляет 0,57-0,62 м/ч.Commercial speed is 0.57-0.62 m / h.

Третью скважину сооружали под углом 1-1,5° к горизонту. Для этого собирали искусственное устье длиной, равной расстоянию до уступа, поворачивали его и жестко устанавливали по оси бурения, устанавливалась устьевая труба до упора ее в откос уступа. Через нее подавался буровой снаряд. Забуривание осуществляли алмазными коронками диаметром 76 мм при минимальной скорости подачи и высокой частоте вращения.The third well was constructed at an angle of 1-1.5 ° to the horizon. To do this, an artificial mouth was assembled with a length equal to the distance to the ledge, it was turned and rigidly installed along the drilling axis, the wellhead pipe was installed all the way to the ledge slope. A drill was fed through it. Drilling was carried out with diamond crowns with a diameter of 76 mm at a minimum feed rate and a high rotational speed.

Устанавливали в зоне трещиноватости кондуктор, герметизировали затрубное пространство, и дальнейшее бурение осуществляли алмазными коронками с диаметром 59 мм.A conductor was installed in the fracture zone, the annulus was sealed, and further drilling was carried out with diamond crowns with a diameter of 59 mm.

Коммерческая скорость бурения составила 1,2-1,3 м/ч.Commercial drilling speed was 1.2-1.3 m / h.

Расход алмазов по скважине сократился в 1,7 раз. Выход керна превышает 90%.Diamond consumption in the well decreased 1.7 times. The core yield exceeds 90%.

За счет повышения информативности геологических данных была резко повышена эффективность геолого-разведочных работ при снижении затрат на их осуществление более чем в 2 раза.By increasing the informativeness of geological data, the efficiency of geological exploration was sharply increased while reducing the cost of their implementation by more than 2 times.

Таким образом, реализация заявляемого изобретения позволяет полностью решить поставленную задачу и создать оптимально надежный способ для сооружения горизонтальной или наклонной скважины в трещиноватых породах скального карьера или шахты, конкурентоспособные технические средства для его осуществления, что обеспечивает ему практическую применимость и безопасность.Thus, the implementation of the claimed invention allows us to completely solve the problem and create an optimally reliable method for constructing a horizontal or deviated well in fractured rocks of a rock quarry or mine, competitive technical means for its implementation, which ensures its practical applicability and safety.

Claims (2)

1. Способ сооружения горизонтальной или наклонной скважины в трещиноватых породах, разрабатываемых с применением буровзрывных работ, включающий монтаж буровой установки на точке, подачу бурового снаряда с помощью цилиндра подачи на забой, забуривание и бурение, отличающийся тем, что буровой станок устанавливают за границей опасной зоны с возможностью смещения в горизонтальной плоскости от оси бурения, на участке от бурового станка до забоя устанавливают по оси бурения искусственное устье, снабженное шарнирами, обеспечивающими ему возможность поворота в вертикальной или горизонтальной плоскостях, которое собирают за границей опасной зоны, вводят в искусственное устье соосно с ним устьевую колонну, подают через нее на забой буровой снаряд, забуривание осуществляют в режиме бурения при минимальной скорости подачи, регулируемой путем дросселирования полости слива цилиндра подачи, и высокой частоте вращения, на глубину, превышающую мощность зоны интенсивно трещиноватых пород.1. A method of constructing a horizontal or inclined well in fractured rocks developed using blasting operations, including mounting a drilling rig at a point, supplying a drill using a feed cylinder, drilling and drilling, characterized in that the drilling rig is installed outside the danger zone with the possibility of displacement in the horizontal plane from the drilling axis, in the area from the drilling rig to the bottom, an artificial mouth is installed along the drilling axis, equipped with hinges that provide it with The rotation speed in vertical or horizontal planes, which is collected outside the danger zone, is injected into the artificial wellhead, the wellhead string is coaxial with it, fed a drill through it, and drilling is carried out in the drilling mode at the minimum feed rate controlled by throttling the discharge cavity of the feed cylinder , and a high frequency of rotation, to a depth exceeding the thickness of the zone of intensely fractured rocks. 2. Буровая установка для сооружения горизонтальной или наклонной скважины в трещиноватых породах, содержащая транспортную базу, основание буровой установки, буровой станок, включающий соединенные передним и задним подкосами нижнюю раму и поворотную раму, на которой установлены вращатель со шпинделем бурового станка, гидрораскрепитель, гидровилка и гидроцилиндр, цилиндр подачи вперед-назад, включая полость нагнетания и полость слива, систему подачи промывочной жидкости, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью бурения в трещиноватых породах горизонтальной и наклонной скважины путем снабжения бурового станка дросселем на полости слива цилиндра подачи, искусственным устьем, состоящим из соединенных секций, закрепленным на раме, шарнирно соединенной с опорной рамой основания бурового станка, которое снабжено не менее чем двумя шарнирами, обеспечивающими поворот искусственного устья в вертикальной и горизонтальной плоскостях и в рабочем положении зафиксированного системой гибких растяжек, обеспечивающих единую ось со шпинделем бурового станка, снабженного устьевой колонной, установленной внутри искусственного устья соосно с ним, с возможностью обеспечения подачи бурового снаряда на забой, а основание буровой установки снабжено передним и задним винтовыми домкратами, обеспечивающими отклонение бурового станка от горизонтальной оси бурения вверх и вниз.2. A drilling rig for constructing a horizontal or inclined well in fractured rocks, comprising a transport base, a drilling rig base, a drilling rig including a lower frame and a rotary frame connected by front and rear struts, on which a rotator with a drilling rig spindle, a hydraulic spreader, a hydraulic fork and hydraulic cylinder, front-back feed cylinder, including a discharge cavity and a drain cavity, a flushing fluid supply system, characterized in that it is adapted to be drilled into cracks new rocks of a horizontal and deviated well by supplying the drilling rig with a throttle on the cavity of the discharge cylinder, an artificial mouth consisting of connected sections, mounted on a frame, pivotally connected to the supporting frame of the base of the drilling rig, which is equipped with at least two hinges providing rotation of the artificial mouth in the vertical and horizontal planes and in the working position fixed by a system of flexible stretch marks, providing a single axis with the spindle of the drilling machine, equipped wellhead column installed inside the artificial mouth coaxially with it, with the possibility of ensuring the supply of the drill to the bottom, and the base of the rig is equipped with front and rear screw jacks, ensuring the deviation of the drilling rig from the horizontal axis of drilling up and down.
RU2005124636/03A 2005-08-02 2005-08-02 Method to construct horizontal or inclined well is fissured rock to be excavated by drilling-and-blasting operations and drilling rig for above method realization RU2285779C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005124636/03A RU2285779C1 (en) 2005-08-02 2005-08-02 Method to construct horizontal or inclined well is fissured rock to be excavated by drilling-and-blasting operations and drilling rig for above method realization

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005124636/03A RU2285779C1 (en) 2005-08-02 2005-08-02 Method to construct horizontal or inclined well is fissured rock to be excavated by drilling-and-blasting operations and drilling rig for above method realization

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2285779C1 true RU2285779C1 (en) 2006-10-20

Family

ID=37437903

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005124636/03A RU2285779C1 (en) 2005-08-02 2005-08-02 Method to construct horizontal or inclined well is fissured rock to be excavated by drilling-and-blasting operations and drilling rig for above method realization

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2285779C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103195358A (en) * 2013-04-01 2013-07-10 山东科技大学 Pneumatic frame column type drilling machine for mines and working method and application thereof
RU2494213C2 (en) * 2010-11-01 2013-09-27 Иван Николаевич Присяжнюк Machine for underground well drilling
CN104100201A (en) * 2014-07-21 2014-10-15 邹城兖矿泰德工贸有限公司 Pneumatic post drill
CN117536539A (en) * 2024-01-09 2024-02-09 山东科技大学 Drilling device and method for mine wall breaking exploitation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Буровая установка УДБ-8, Отчет по НИР, шифр 1.5-5(78)-А-13-81-Р, Белгород, 1983, с.10-13. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2494213C2 (en) * 2010-11-01 2013-09-27 Иван Николаевич Присяжнюк Machine for underground well drilling
CN103195358A (en) * 2013-04-01 2013-07-10 山东科技大学 Pneumatic frame column type drilling machine for mines and working method and application thereof
CN104100201A (en) * 2014-07-21 2014-10-15 邹城兖矿泰德工贸有限公司 Pneumatic post drill
CN117536539A (en) * 2024-01-09 2024-02-09 山东科技大学 Drilling device and method for mine wall breaking exploitation
CN117536539B (en) * 2024-01-09 2024-03-22 山东科技大学 Drilling device and method for mine wall breaking exploitation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2614569C (en) Method of increasing reservoir permeability
CN111322048B (en) Hard roof rock burst subsection direction-control fracturing treatment method
CN1664310A (en) Control method for coal mine detached island coal pillar rock burst
CN111520184A (en) Comprehensive control system and method for coal mine rock burst and harmful gas
CN107387082A (en) A kind of method for weakening coal seam tight roof
CN111827878B (en) Method for quickly and accurately probing hidden water inrush channel of coal seam floor
RU2285779C1 (en) Method to construct horizontal or inclined well is fissured rock to be excavated by drilling-and-blasting operations and drilling rig for above method realization
CN109611146B (en) Separation layer water drainage grouting method
SU876968A1 (en) Method of communicating wells in formations of soluble rock
CN109162731A (en) Iron producing area deep mining gushing water grouting treatment method
CN110439463A (en) Mined-out Area control injected hole pore-creating technique
RU2398967C1 (en) Method for tunnelling of vertical shafts in watered unstable rocks and device for its realisation
CN207761705U (en) Gas drainage system based on roof horizontal drilling
RU81525U1 (en) ROTARY DRILLING INSTALLATION
CA2176100C (en) Method of removing a minable product from an underground seam
RU2083831C1 (en) Method for treatment of impact-risky seams in difficult mining and geological conditions
CN212318072U (en) Colliery rock burst and harmful gas comprehensive control system
CN2854069Y (en) Well completion device of underbalance well completion
RU2435925C1 (en) Procedure for construction of horizontal drain hole in unstable moveable rock and drilling assembly for its implementation
RU2097563C1 (en) Method of hydraulic borehole mining of coal formation
RU2326284C1 (en) Method of trenchless pipeline construction
RU2256796C1 (en) Method for extraction of mineral resources and device for realization of said method
RU2401377C2 (en) Method of constructing uphole to drill in one or more pressure loose water-bearing horizons and device to this end
RU2010953C1 (en) Method of determination of cracks spreading height in basic zone of working
SU836364A1 (en) Method of preventing dynamic phenomena at working of coal beds

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130803