RU2640445C1 - Method of ball-jet drilling of wells - Google Patents
Method of ball-jet drilling of wells Download PDFInfo
- Publication number
- RU2640445C1 RU2640445C1 RU2016146972A RU2016146972A RU2640445C1 RU 2640445 C1 RU2640445 C1 RU 2640445C1 RU 2016146972 A RU2016146972 A RU 2016146972A RU 2016146972 A RU2016146972 A RU 2016146972A RU 2640445 C1 RU2640445 C1 RU 2640445C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- balls
- ball
- drill
- distance
- drilling
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
- E21B17/16—Drill collars
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/18—Drilling by liquid or gas jets, with or without entrained pellets
Abstract
Description
Изобретение относится к шароструйному бурению скважин и может быть использовано для бурения геологоразведочных, технологических, геотермальных и других скважин в твердых горных породах.The invention relates to ball-hole drilling of wells and can be used for drilling exploration, technological, geothermal and other wells in solid rocks.
Известен способ шароструйного бурения скважин [Уваков А.Б. Шароструйное бурение. - М.: Недра, 1969. - С. 6], выбранный в качестве прототипа, при котором осуществляют непрерывную циркуляцию предварительно спущенных на забой шаров с помощью шароструйно-эжекторного бурового снаряда. При этом расстояние между снарядом и забоем скважины поддерживают путем расхаживания снаряда, при котором в процессе бурения через определенные промежутки времени его опускают до забоя, а затем поднимают на необходимое расстояние.A known method of ball-hole drilling of wells [Uvakov AB Ball blasting. - M .: Nedra, 1969. - S. 6], selected as a prototype, in which continuous circulation of balls previously lowered to the bottom is carried out using a ball-ejector drill. At the same time, the distance between the projectile and the bottom of the well is maintained by pacing the projectile, during which during drilling, at certain intervals, it is lowered to the bottom and then raised to the required distance.
Этот способ приводит к интенсивной деформации бурового снаряда и шаров под действием осевой нагрузки при контакте с забоем скважины.This method leads to intense deformation of the drill and balls under the action of axial load in contact with the bottom of the well.
Техническая проблема, решаемая при осуществлении предложенного способа, заключается в повышении эффективности шароструйного бурения за счет оптимизации процесса регулирования расстояния от снаряда до забоя скважины.The technical problem solved by the implementation of the proposed method is to increase the efficiency of ball-hole drilling by optimizing the process of controlling the distance from the projectile to the bottom of the well.
Способ шароструйного бурения скважин, так же как в прототипе, заключается в спуске на забой породоразрушающих шаров, подаче промывочной жидкости под давлением через шароструйно-эжекторный буровой снаряд, обеспечивающей непрерывную циркуляцию шаров, при этом расстояние между снарядом и забоем скважины поддерживают путем расхаживания бурового снаряда.The method of ball-hole drilling, as in the prototype, consists in launching rock-cutting balls to the bottom, supplying flushing fluid under pressure through a ball-ejector drill providing continuous circulation of balls, while the distance between the shell and the bottom of the well is maintained by walking the drill.
Согласно изобретению с помощью датчика акустических колебаний, установленного на колонне бурильных труб, непрерывно регистрируют акустические сигналы, генерируемые шарами в результате отскока их от забоя скважины и соударения с буровым снарядом, а расстояние между буровым снарядом и забоем скважины устанавливают по максимальным значениям амплитуд акустических сигналов.According to the invention, using the acoustic vibration sensor mounted on the drill pipe string, the acoustic signals generated by the balls are continuously recorded as a result of their bounce from the bottom of the well and collision with the drill, and the distance between the drill and the bottom of the well is determined by the maximum values of the amplitudes of the acoustic signals.
Физической основой предлагаемого способа являются результаты экспериментальных исследований, проведенных авторами в лабораторных условиях [Исаев Е.Д., Ковалев А.В., Алиев Ф.Р. Экспериментальные исследования технологических параметров режима шароструйного бурения // Сборник докладов Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Проблемы научно-технического прогресса в бурении скважин», посвященной 60-летию кафедры бурения скважин. - Томск: Изд. ТПУ, 2014. - С. 68-83]. Установлено, что при увеличении расстояния между диффузором снаряда и забоем скважины механическая скорость шароструйного бурения снижается. Высокоскоростная съемка процессов движения шаров показала [Исаев Е.Д. Исследование процессов шароструйного бурения с помощью высокоскоростной видеосъемки // Труды XVIII Международного симпозиума студентов и молодых ученых имени акад. М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр». - Томск: Изд. ТПУ, 2014. - С. 401-405], что в области под буровым снарядом наблюдаются скопления шаров, которые не могут быстро покинуть эту область. Причем при увеличении расстояния между снарядом и забоем скоплений больше, что в свою очередь приводит к уменьшению расхода шаров в камере смешения. Взаимодействие нисходящего и отраженного потоков при малом расстоянии ведет к тому, что шары, отскочившие от горной породы, быстрее направляются в затрубное пространство, а при большом расстоянии падающие шары бомбардируют шары, отскочившие от горной породы, что ведет к их скоплениям под снарядом.The physical basis of the proposed method is the results of experimental studies conducted by the authors in laboratory conditions [Isaev E.D., Kovalev A.V., Aliev F.R. Experimental studies of technological parameters of the spherical-jet drilling mode // Collection of reports of the All-Russian scientific and technical conference with international participation "Problems of scientific and technological progress in well drilling" dedicated to the 60th anniversary of the department of well drilling. - Tomsk: Ed. TPU, 2014. - S. 68-83]. It has been established that with increasing distance between the diffuser of the projectile and the bottom of the well, the mechanical speed of ball-drilling decreases. High-speed shooting of the processes of ball movement showed [Isaev E.D. Investigation of the processes of ball blasting using high-speed video // Transactions of the XVIII International Symposium of Students and Young Scientists named after Acad. M.A. Usova "Problems of geology and subsoil development." - Tomsk: Ed. TPU, 2014. - S. 401-405], that in the area under the drill, clusters of balls are observed that cannot quickly leave this area. Moreover, with an increase in the distance between the projectile and the bottom of the accumulations more, which in turn leads to a decrease in the consumption of balls in the mixing chamber. The interaction of downward and reflected flows at a small distance leads to the fact that the balls bounced off the rock are faster sent to the annulus, and at a large distance, the falling balls bombard the balls bounced off the rock, which leads to their accumulations under the projectile.
На фиг. 1 показана схема шароструйного бурения предлагаемым способом.In FIG. 1 shows a diagram of spherical drilling of the proposed method.
На фиг. 2 показан процесс регулирования оптимального расстояния между снарядом и забоем скважины и соответствующие значения амплитуды акустических сигналов, регистрируемых датчиком акустических колебаний, в процессе углубки скважины: а) без опускания бурового снаряда, б) в момент заклинивания шаров при опускании снаряда, в) в момент подъема снаряда до возобновления циркуляции породоразрушающих шаров.In FIG. Figure 2 shows the process of adjusting the optimal distance between the projectile and the bottom of the well and the corresponding values of the amplitude of the acoustic signals recorded by the acoustic vibration sensor during the well’s deepening: a) without lowering the drill, b) at the moment of jamming of the balls when lowering the projectile, c) at the moment of raising shell before resuming circulation of rock-breaking balls.
Для осуществления шароструйного бурения скважин к колонне бурильных труб 1 (фиг. 1), которые снабжены центраторами 2, подсоединяют в нижней части шароструйно-эжекторный буровой снаряд, который представляет собой цилиндрический полый корпус, в верхней части которого выполнено сопло 3, ниже расположена камера смешения 4 цилиндрической формы с окнами для прохода породоразрушающих шаров, заканчивающаяся диффузором 5.To carry out ball-hole drilling of wells, a string of drill pipes 1 (Fig. 1), which are equipped with
На колонне бурильных труб 1 в устьевой части установлен датчик акустических колебаний 7 (Д), к которому последовательно подключены усилитель сигнала 8 (У), осциллографическая приставка 9 (ОП), например PCLab2000, и система управления 10 (СУ).On the column of
В качестве датчика акустических колебаний 7 (Д) может быть использован пьезорезистивный акселерометр для измерения длительных переходных процессов и кратковременных ударных воздействий.As a sensor of acoustic vibrations 7 (D), a piezoresistive accelerometer can be used to measure long transient processes and short-term shock effects.
Система управления 10 (СУ) представляет собой регулятор подачи долота, которым снабжают современные буровые установки.The control system 10 (SU) is a bit feed regulator, which is supplied with modern drilling rigs.
На забой скважины засыпают порцию шаров 6, спускают буровой снаряд, насосом подают промывочную жидкость. Рабочая жидкость, подводимая к буровому снаряду, ускоряется в сопле 3 и на выходе из него истекает с большой скоростью в камеру смешения 4. При этом в пространстве между соплом 3 и камерой смешения 4 образуется зона разрежения. Благодаря разрежению происходит всасывание рабочей жидкости вместе со взвешенными шарами 6 из затрубного пространства через окна для прохода породоразрушающих шаров камеры смешения 4. Затем двухфазная смесь проходит через камеру смешения 4 и диффузор 5 и ударяется о горную породу, осуществляя разрушение. В процессе циркуляции в призабойной зоне скважины шары 6 постоянно взаимодействуют с буровым снарядом, в котором формируются продольные волны деформации в результате их отскока от забоя скважины. Формирующиеся упругие колебания передаются по колонне бурильных труб 1 на устье скважины, где регистрируются датчиком акустических колебаний 7 (Д), усиливаются с помощью усилителя 8 (У) и посредством осциллографической приставки 9 (ОП) направляются в систему управления 10 (СУ), которая передает управляющее воздействие буровому снаряду на основании полученного сигнала.At the bottom of the well, a portion of
После забуривания скважины диаметром 46 мм в гранитном блоке (расход промывочной жидкости составлял 2 л/с) и проходки интервала в 5 см, устанавливали режим, соответствующий максимальному значению амплитуды акустического сигнала 12-18 усл. ед. (фиг. 2, а)), затем буровой снаряд кратковременно опускали до момента заклинивания шаров 6 (фиг. 2, б)), сопровождающегося снижением амплитуды акустического сигнала до 5-10 усл. ед., регистрируемого датчиком акустических колебаний 7, и поднимали до возобновления их циркуляции (фиг. 2, в)), сопровождающегося увеличением амплитуды сигнала до 12-18 усл. ед., что свидетельствовало о достижении оптимального расстояния между буровым снарядом и забоем скважины Rсз.After drilling a well with a diameter of 46 mm in a granite block (flow rate of flushing fluid was 2 l / s) and driving an interval of 5 cm, a regime was established that corresponded to the maximum value of the amplitude of the acoustic signal 12-18 conv. units (Fig. 2, a)), then the drill was briefly lowered until the
Таким образом, определение в процессе бурения значения амплитуды акустических сигналов позволяет оперативно подбирать наиболее эффективный режим бурения.Thus, the determination during the drilling process of the value of the amplitude of the acoustic signals allows you to quickly select the most effective drilling mode.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016146972A RU2640445C1 (en) | 2016-11-29 | 2016-11-29 | Method of ball-jet drilling of wells |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016146972A RU2640445C1 (en) | 2016-11-29 | 2016-11-29 | Method of ball-jet drilling of wells |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2640445C1 true RU2640445C1 (en) | 2018-01-09 |
Family
ID=60965478
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016146972A RU2640445C1 (en) | 2016-11-29 | 2016-11-29 | Method of ball-jet drilling of wells |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2640445C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1502851A (en) * | 1922-01-20 | 1924-07-29 | Gale George Washington | Magazine rotary drill bit |
SU1002498A1 (en) * | 1981-04-24 | 1983-03-07 | Ордена Трудового Красного Знамени Институт Геологических Наук Им.К.И.Сатпаева | Ball-jet tool |
SU1120733A1 (en) * | 1983-05-31 | 1986-08-15 | Специальное Конструкторское Бюро Самоходного Горного Оборудования Министерства Тяжелого И Транспортного Машиностроения | Device for ball-jet drilling of boreholes |
RU2114274C1 (en) * | 1996-12-05 | 1998-06-27 | Татьяна Николаевна Зубкова | Ball-jet tool for drilling bore-holes |
RU2124620C1 (en) * | 1997-01-14 | 1999-01-10 | Зубкова Татьяна Николаевна | Device for ball-and-jet drilling of bore-holes |
WO2005005766A1 (en) * | 2003-07-09 | 2005-01-20 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Device for transporting particles of a magnetic material and tool comprising such a device |
-
2016
- 2016-11-29 RU RU2016146972A patent/RU2640445C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1502851A (en) * | 1922-01-20 | 1924-07-29 | Gale George Washington | Magazine rotary drill bit |
SU1002498A1 (en) * | 1981-04-24 | 1983-03-07 | Ордена Трудового Красного Знамени Институт Геологических Наук Им.К.И.Сатпаева | Ball-jet tool |
SU1120733A1 (en) * | 1983-05-31 | 1986-08-15 | Специальное Конструкторское Бюро Самоходного Горного Оборудования Министерства Тяжелого И Транспортного Машиностроения | Device for ball-jet drilling of boreholes |
RU2114274C1 (en) * | 1996-12-05 | 1998-06-27 | Татьяна Николаевна Зубкова | Ball-jet tool for drilling bore-holes |
RU2124620C1 (en) * | 1997-01-14 | 1999-01-10 | Зубкова Татьяна Николаевна | Device for ball-and-jet drilling of bore-holes |
WO2005005766A1 (en) * | 2003-07-09 | 2005-01-20 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Device for transporting particles of a magnetic material and tool comprising such a device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102191915A (en) | Resonant pulse vibrating drilling device | |
CN101730783A (en) | Method and system for particle jet boring | |
CN105888554B (en) | Surge and push away multiple shock oscillator | |
US9995126B1 (en) | Low-frequency pulsing sonic and hydraulic mining system | |
US4705119A (en) | Annular air-hammer apparatus for drilling holes | |
RU2640445C1 (en) | Method of ball-jet drilling of wells | |
CN105507804B (en) | A kind of ultrasonic activation cord coring drill | |
US9995127B1 (en) | Low-frequency pulsing sonic and hydraulic mining method | |
CN105209709A (en) | A fluid pressure driven, high frequency percussion hammer for drilling in hard formations | |
CN202866772U (en) | Sand blasting slotting perforation tool | |
RU2209945C1 (en) | Method of stimulation of hydrocarbon pool in its development and device for method embodiment | |
WO2008054256A1 (en) | Method for acting on a bottom-hole zone | |
US3670828A (en) | Explosive drilling apparatus | |
SU1148957A1 (en) | Hydraulic monitor dridding bit | |
Kovalyov et al. | Calculation of ball jet drilling processes in the optimal mode of rock destruction | |
US10301883B2 (en) | Bit jet enhancement tool | |
RU2645059C1 (en) | Method of rimose hydrosand-blast perforation | |
RU139424U1 (en) | WAVE HYDRAULIC MONITOR | |
CN205330525U (en) | Ultrasonic vibration wire line coring drilling tool | |
US3605918A (en) | Drill bit and method for explosive drilling | |
CA2933512A1 (en) | Apparatus and method for inducing longitudinal oscillations in subterranean drilling string | |
RU2770472C1 (en) | System for the destruction of rock formation | |
SU1583608A1 (en) | Method and apparatus for winding minerals through wells | |
RU153977U1 (en) | HYDRAULIC DRILL BIT | |
RU2778910C2 (en) | Device for creation of axial load in drill string arrangement |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191130 |