RU2291943C1

RU2291943C1 - Cumulative drilling method

Info

Publication number: RU2291943C1
Application number: RU2005119906/03A
Authority: RU
Inventors: Салават Адегамович Латыпов (RU); Салават Адегамович Латыпов
Original assignee: Салават Адегамович Латыпов
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2005-06-27
Publication date: 2007-01-20

Abstract

FIELD: mining, oil and gas industry, particularly well drilling.

SUBSTANCE: method involves well drilling with the use of accumulation operation. Space free of combustible or explosive mix is created inside combustion chamber of drilling bit before combustible or explosive mix ignition. The space is created by cyclic or continuous injection of fuel and oxidizer or explosive composition components in the chamber at an angle to combustion chamber axis. The space may be also formed by alternate delivery and ignition of explosive charges. The explosive charges are provided with recesses.

EFFECT: increased speed and simplicity and reduced drilling costs.

2 dwg

Description

Изобретение относится к горнодобывающей, нефтяной и газовой промышленности, в частности к способам для бурения скважин.The invention relates to the mining, oil and gas industry, in particular to methods for drilling wells.

Известен способ бурения скважины с помощью непосредственного механического воздействия на горные породы, применяя долото (см. книгу С.А.Султанов, Р.Х.Муслимов. «Нефть - чудо природы», Казань, Татарское книжное издательство, 1987 г., с. 84-87, 90-93) (см. В.Е.Копылов. «Бурение?... Интересно!», Москва, «Недра», 1981 г., с.39-45, 95-99).There is a method of drilling a well using direct mechanical action on rocks using a bit (see the book by S. A. Sultanov, R.Kh. Muslimov. “Oil is a miracle of nature”, Kazan, Tatar Book Publishing House, 1987, p. 84-87, 90-93) (see V.E. Kopylov. “Drilling? ... Interesting!”, Moscow, Nedra, 1981, p. 39-45, 95-99).

Шарошечное долото (патент РФ № 2087664), включающее корпус с ниппелем и продувочными каналами, прикрепленные к корпусу лапы с шарошками, установленные в продувочные каналы сопла, в которых размещен шламозащитный запорный орган. Во внутренней полости конуса установлен каркас, выполненный в виде усеченного конуса с открытыми торцами и окнами на боковой поверхности. Каркас установлен в полости с упором фланца в уступ корпуса долота. Конус снабжен обратным клапаном, выполненным в виде плоского рукава с прорезью и расположенным за пределами выпускного отверстия сопла. Сопло закреплено к корпусу долота осевым фиксатором. Кольцевой выступ расположен между уступом корпуса долота и верхним торцом сопла.Roller cone bit (RF patent No. 2087664), comprising a body with a nipple and purge channels, attached to the body of the legs with cones, installed in the purge channels of the nozzle, in which a sludge-protective shut-off element is placed. A frame made in the form of a truncated cone with open ends and windows on the side surface is installed in the inner cavity of the cone. The frame is installed in the cavity with the emphasis of the flange in the ledge of the body of the bit. The cone is equipped with a check valve, made in the form of a flat sleeve with a slot and located outside the nozzle outlet. The nozzle is fixed to the bit body by an axial lock. An annular protrusion is located between the ledge of the body of the bit and the upper end of the nozzle.

Такой способ бурения трудоемкий, требующий частой смены инструмента, дорогой, малоэффективный из-за низкой скорости бурения.This method of drilling is laborious, requiring frequent tool changes, expensive, inefficient due to the low drilling speed.

Известны способы бурения с помощью расплавления породы, например, лазером, небольшим атомным реактором (см. В.Е.Копылов. «Бурение?... Интересно!», Москва, «Недра», 1981 г., с.130-135).Known methods of drilling using rock melting, for example, a laser, a small nuclear reactor (see V.E. Kopylov. "Drilling? ... Interesting!", Moscow, "Nedra", 1981, p.130-135) .

Недостатком данных способов является сложность, дороговизна и низкая скорость бурения.The disadvantage of these methods is the complexity, high cost and low drilling speed.

Была поставлена задача на увеличение скорости, упрощение и удешевление процесса бурения.The task was set to increase speed, simplify and reduce the cost of the drilling process.

Указанная задача решается тем, что в камере сгорания перед воспламенением горючей или взрывчатой смеси образуют свободное от горючей или взрывчатой смеси пространство, циклически либо непрерывно впрыскивая топливо и окислитель или компоненты взрывчатого вещества под углом к оси камеры сгорания или подавая и поджигая поочередно заряды взрывчатых веществ, при этом заряды взрывчатых веществ выполнены с выемками, а камера сгорания установлена в долоте.This problem is solved by the fact that in the combustion chamber, before ignition of the combustible or explosive mixture, they form a space free of the combustible or explosive mixture by cyclically or continuously injecting fuel and an oxidizing agent or components of the explosive at an angle to the axis of the combustion chamber or by feeding and igniting alternately explosive charges, while explosive charges are made with recesses, and the combustion chamber is installed in the bit.

Образование и воспламенение внутри камеры сгорания, находящейся в долоте, горючей или взрывчатой смеси, образуя перед воспламенением свободное от горючей или взрывчатой смеси пространство, циклически либо непрерывно впрыскивая топливо и окислитель или компоненты взрывчатого вещества под углом к оси камеры сгорания или подавая и поджигая поочередно заряды взрывчатых веществ, при этом заряды взрывчатых веществ выполнены с выемками, дает возможность осуществления физического эффекта Монро, кумулятивного сжигания смеси топлива с окислителем или компонентов взрывчатого вещества, или зарядов взрывчатого вещества.The formation and ignition inside a combustion chamber located in a chisel, a combustible or explosive mixture, forming a space free from a combustible or explosive mixture before ignition, cyclically or continuously injecting fuel and an oxidizing agent or components of an explosive at an angle to the axis of the combustion chamber, or by supplying and igniting alternately charges explosives, while explosive charges are made with recesses, makes it possible to implement the physical effect of Monroe, cumulative combustion of a mixture of fuel with oxides body or explosive components, or explosive charges.

Анализ заявляемого технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации показал, что совокупность существенных признаков заявляемого решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».The analysis of the proposed technical solution with the prior art for scientific, technical and patent documentation showed that the set of essential features of the proposed solution was not previously known, therefore, it meets the condition of patentability “novelty”.

Анализ известных технических решений в данной области показал, что заявляемое решение имеет признаки, которые при использовании его в заявляемой совокупности существенных признаков дает возможность получить новый технический эффект, следовательно, заявляемое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».The analysis of known technical solutions in this field showed that the claimed solution has features that, when used in the claimed combination of essential features, makes it possible to obtain a new technical effect, therefore, the claimed solution meets the patentability condition “inventive step”.

На фиг.1 схематично изображено долото с камерой сгорания, продольный разрез;Figure 1 schematically shows a bit with a combustion chamber, a longitudinal section;

на фиг.2 схематично изображено долото, использующее заряды взрывчатых веществ.figure 2 schematically shows a bit using explosive charges.

Долото содержит корпус 1, в котором выполнена, как минимум, одна камера сгорания 2. Внутри камеры сгорания 2 установлены форсунки 3 под углом к оси камеры сгорания для подачи топлива и окислителя, или компонентов взрывчатого вещества, и сжатого воздуха. В камере сгорания 2 также находится свеча 4. В корпусе 1 выполнены промывочные сопла 5. Возможно корпус 1 армировать вставками из сверхтвердых материалов 6. В случае использования зарядов взрывчатых веществ 7 с кумулятивными выемками для разделения взрываемого заряда взрывчатого вещества 7 с кумулятивными выемками от других зарядов можно использовать, например, управляемую задвижку 8. Для усиления эффекта кумуляции возможно выемку заряда взрывчатого вещества 7 покрыть твердой, например, металлической оболочкой 9.The bit contains a housing 1, in which at least one combustion chamber 2 is made. Inside the combustion chamber 2, nozzles 3 are mounted at an angle to the axis of the combustion chamber to supply fuel and oxidizer, or components of an explosive, and compressed air. In the combustion chamber 2 there is also a candle 4. Flushing nozzles 5 are made in the casing 1. It is possible to reinforce the casing 1 with inserts of superhard materials 6. In the case of using explosive charges 7 with cumulative recesses to separate the explosive charge of the explosive 7 with cumulative recesses from other charges you can use, for example, a controlled valve 8. To enhance the cumulation effect, it is possible to remove the charge of the explosive 7 with a solid, for example, metal shell 9.

Способ кумулятивного бурения осуществляется следующим образом.The cumulative drilling method is as follows.

В камеру сгорания 2, находящуюся в корпусе 1, подается топливо и окислитель или компоненты взрывчатого вещества через форсунки 3 под углом к оси камеры сгорания 2, таким образом, чтобы образовалось пространство, свободное от горючей смеси или компонентов взрывчатого вещества. Затем горючая смесь или компоненты взрывчатого вещества воспламеняются свечой 4. При этом происходит кумулятивное сжигание горючей смеси или компонентов взрывчатого вещества в камере сгорания 2. Кумулятивная струя из камеры сгорания 2 на выходе из корпуса 1 пробивает породу, окружающую корпус 1 долота, разрушая ее. Для усиления эффекта кумуляции возможно из некоторых форсунок 3 распыление в камере сгорания 2 тяжелых веществ с плотностью, большей плотности горючей смеси или компонентов взрывчатого вещества, образуя распыленную оболочку по краю свободной от горючей смеси или компонентов взрывчатого вещества пространства. Между моментами воспламенения горючей смеси или компонентов взрывчатого вещества и во время пауз через форсунки 3 или через часть форсунок 3 подается сжатый воздух, препятствующий проникновению различных веществ в камеру сгорания 2 извне.The combustion chamber 2, located in the housing 1, is supplied with fuel and an oxidizing agent or explosive components through nozzles 3 at an angle to the axis of the combustion chamber 2, so that a space free from the combustible mixture or components of the explosive is formed. Then, the combustible mixture or components of the explosive is ignited by the candle 4. In this case, the combustible mixture or components of the explosive is cumulatively burned in the combustion chamber 2. The cumulative jet from the combustion chamber 2 at the outlet of the housing 1 breaks through the rock surrounding the housing 1 of the bit, destroying it. To enhance the cumulation effect, it is possible from some nozzles 3 to spray heavy substances in the combustion chamber 2 with a density higher than the density of the combustible mixture or components of the explosive, forming a sprayed shell along the edge of the space free of the combustible mixture or components of the explosive. Between the moments of ignition of the combustible mixture or components of the explosive and during pauses, compressed air is supplied through the nozzles 3 or through part of the nozzles 3, which prevents the penetration of various substances into the combustion chamber 2 from the outside.

Для бурения на небольших глубинах возможно использование зарядов с взрывчатыми веществами 7 с кумулятивными выемками (способ и механизм подачи в долото взрывчатых веществ 7 с кумулятивными выемками могут быть различными и условно не изображены). Каждый подготовленный к воспламенению заряд с взрывчатым веществом 7 отделяется от других зарядов с взрывчатыми веществами 7. Разделение заряда с взрывчатым веществом 7 от других зарядов с взрывчатыми веществами 7 возможно производить, используя, например, управляемую задвижку 8.For drilling at shallow depths, it is possible to use charges with explosives 7 with cumulative recesses (the method and mechanism for supplying explosives 7 with cumulative recesses to the bit can be different and not shown conditionally). Each explosive charge 7 prepared for ignition is separated from other explosive charges 7. It is possible to separate the charge with explosive 7 from other charges with explosives 7 using, for example, a controlled gate valve 8.

Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации о использованием современных технологий.The claimed technical solution meets the requirement of industrial applicability and is possible for implementation on the use of modern technologies.

Claims

A cumulative drilling method, including the creation of a well by cumulation, while inside the combustion chamber located in the bit, prior to ignition of the combustible or explosive mixture, they form a space free of the combustible or explosive mixture by cyclically or continuously injecting fuel and the oxidizing agent or components of the explosive at an angle to axis of the combustion chamber, or feeding and igniting alternately explosive charges, while explosive charges are made with recesses.