SU1105596A1 - Способ ударно-вращательного бурени и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

1. Способ ударно-вращательного бурени , включающий разупрочнение горных пород ударным инструментом за счет образовани  в них трещин и микротрещин и адсорбционное понижение прочности пород путем.ввода в трещины и микротрещины раствора ПАВ, от личающийс  тем, что, с целью повышени  скорости бурени , образование трещин и микротрещин в породе производ т одновременно с вводом в них раствора ПАВ. 2, Устройство дл  осуществлени  способа по п. 1, включающее двойной колонковый снар д, наружна  и внутренн   трубы которого соединены с S коронками, установленными с возмож ностью осевого перемещени  одной от (Л носительно другой и оснащенными породоразрушающнми элементами, и гидс: роударник, взаимодействующий с внутренней колонковой трубой, отличающеес  тем, что породоразру-р Шсшзщие элементы коронки внутренней трубы выполнены с выемкой на рабочем торце,

Description

Изобретение относитс  к горной промышленности, в частности к ударно-врс1щательному способу бурени  с применением поверхностно-активных веществ (ПАВ). Известно  вл ение адсорбционного понижени  прочности горных пород пр воздействии на них ПАВ l, заключающеес  в том, что молекулы ПАВ, . покрыва  адсорбционной пленкой поверхности трещин в забое, ослабл ют межмолекул рные св зи между стен ками трещин в горной породе. Благо дар  этому начало раскрыти  трещин происходит при меньших механических нагрузках, чем без ПАВ. Данное  вле ние наход55т применение и в бурении. Известен способ ударно-вращатель ного бурени , включающий разупрочне ние горных пород ударным инструментом за счет образовани  в них трещ и микротрещин и адсорбционное пони жение про.чности пород путем ввода в тречщны и микротрещины раствора ; ПАВ 2, Однако возможности адсорбционного понижени  прочности горных пород используютс  неполностью. В св зи ,с тем, что под торцом посто нно прижа того инструмента доступ молекул ПАВ в призабойную часть скважины огр ничен, начало процесса образовани  роста трещин под торцом инструмента происходит без доступа раствора ПАВ Известно также, что  дро уплотнени  образуетс  именно под торцом инстру мента и на это расходуетс  до 80% энергии, подводимой к инструменту. Только вслед за перемещением породо разрушающего элемента в усть  еще несомкнувшихс  трещин проникают молекулы ПАВ. После перемещени  породо разрушающего элемента, т.е. после сн ти  механического напр жени , в этой же зоне забо  начинаетс  процес смыкани  трещин. Поэтому процессы проникани  молекул ПАВ в трещины и смыкани  последних идут навстречу друг другу. Вследствие этого глубина трещин и их раскрытие оказываютс  незначительными, как и понижение прочности горных пород, .Все это не позвол ет достигнуть высоких скоростей бурени . Цель изобретени  - повышение скорости бурени . Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно способу ударно-вращател ного бурени , включающему разупрочне ние горных пород ударным инстр ументом за счет образовани  в них трещин и кмкротрещин и адсорбционное пониже ние прочности пород путем ввода в трещи,ны и микротрещины раствора ПАВ, образование трещин и микротрещин в породе производ т одновременно с вво дом в них раствора ПАВ, Известно устройство дл  ударновращательного бурени , включающее корпус с радиальными пазами и породоразрущающими элементами на торце и установленное ,в полости корпуса с возможностью осевого перемещени  долото с рабочими лопаст ми, размещенными в пазах корпуса З. Недостатком данного устройства  вл етс  неравномерный износ породоразрушающих элементов, что снижает эффективность работы. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  осуществлени  способа включающее двойной колонковый снар д , наружна  и внутренн   трубы ко:торого соединены с коронками, установленными с возможностью осевого перемещени  одной относительно /дру1х )й и оснащенными породоразрушающими элементами, и гидроударник, взаимодействующий с внутренней колонковой трубой .4}, Данное устройство также не обеспечивает повышение эффективности разрушени  породы, так как клинова  форма его породоразрушающих элементов отжимает раствор ПАВ из зоны контакта с забоем. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  осуществлени  способа, включающем двойной колонковый снар д, наружна  и внутренн   трубы которого соединены с коронками , установленными с возможностью осевого перемещени  одной относительно другой и оснащенными породоразрущающими элементами, и гидроударник, взаимодействующий с внутренней колонковой трубой,, породоразрушающие элементы коронки внутренней трубы выполнены с выемкой на рабочем торце. На фиг. 1 и 2 приведен-а схема устройства дл  осуществлени  предлагаемого способа; на фиг, 3 - узел I на фиг, 2 в увеличенном масштабе. Устройство включает наружную 1 и внутреннюю 2 колонковые трубы с коронками 3 и 4, оснащенными породоразрУшающими элементами соответственно 5 и б. Коронки 3 и 4 установлены с возможностью их относительного осевого перемещени . Внутренн   колонкова  труба 2посредством переходников 7 и 8 и наковальни 9 взаимодействует с гидроударником 10, Породоразрушающие элементы б внутренней коронки 4 выполнены с выемкой 11 на рабочем торце,° Устройство работает следующим образом . При спуске устройства в скважину внутренн   колонкова  труба 2 с коронкой 4 смещаютс  относительно наружной колонковой трубы 1 и первыми .касаютс  забо . Затем забо  касаетс  наружна  .коронка 3, При этом происходит смыкание шлицевого разъема (не показан), и при прокачивании буровог раствора включаетс  в работу гидроударник 10. Разрушение породы осуществл етс  путем приложени .к коронкам 3 и 4 осевого усили , крут щего момента и ударных импульсов. При этом от гидроударника 10 на внутреннюю колонковую трубу 2 с коронкой 4 передаютс  ударные импульсы, воспринимаемые породоразрущающими элементами 6, Благодар  выполнению рабочего торца последних с выемкой 11 ударные импульсы передаютс  как через контактную поверхность породоразрушающих элементов 6, так и через раствор ПАВ, который находитс  в выемке 11. Внутренн   коронка 4 не воспринимает осевое усилие, поэтому после каждого динамического воздействи  породоразрушающие элементы 6 отражаютс  от забо . В св зи с этим забой и лезви  коронки 4 смачиваютс , а выемка 11 под их торцок заполн етс  раствором ПАВ.

При последующем воздействии породоразрушающие элементы б, захватив выемкой 11 раствор ПАВ, образуют трещины и микротрещины и одновременно, внедр  сь в породу, залавливают в них этот раствор. Образованию трещин и микротрещин способствует также и динамическое воздействие раствора ПАВ, наход щегос  в полости в торце ударного элемента. Тока  coi-ласованность механических и физикохимических воздействий ПАВ способствует более эффективному протеканию процесса адсорбционного понижени  пр(Очности горных пород.

Использование предлагаемого способа и устройства дл  его осуществлени  позвол ет повысить механическую скорость бурени  и снизить стоимость

1 М СКВсЙСИНЫ,

.J

Claims (2)

1. Способ ударно-вращательного бурения, включающий разупрочнение горных пород ударным инструментом за счет образования в них трещин и микротрещин и адсорбционное понижение прочности пород путем.ввода в трещины и микротрещины раствора ПАВ, о т гличающийся тем, что, с целью повышения скорости бурения, образование трещин и микротрещин в породе производят одновременно с вводом в них раствора ПАВ.

2. Устройство для осуществления способа по π. 1, включающее двойной колонковый снаряд, наружная и внутренняя трубы которого соединены с коронками, установленными с возмож- <3 ностью осевого перемещения одной от-t носительно другой и оснащенными по- 1/1 родоразрушающими элементами, и гид- Р* роударник, взаимодействующий с внутренней колонковой трубой, о т л и - I чающеес я тем, что породоразру-G шающие элементы коронки внутренней трубы выполнены с выемкой на рабочем торце.