SU1730455A2 - Устройство дл бурени скважин и извлечени материалов из подземных формаций - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к бурению и геотехнологии и может быть использовано при строительстве водозаборных скважин, скважинном гидравлическом опробовании месторождений и скважинной гидродобыче полезных ископаемых. Цель изобретени  упрощение технологии изготовлени  и повышение надежности работы. Это достигаетс  тем, что его снабжают промежуточной опорой полого вала и упругим элементом, размещенным между смежными торцами указанной опоры и опорной головки полого вала. Причем на внутренней поверхности полого вала и внешней поверхности центральной поверхности в интервале породо- разрушающего инструмента над его расточкой выполнены секторные выступы с возможностью перекрыти  напорной магистрали при их взаимодействии. Такое выполнение устройства позвол ет дифференцировать энергию потока без применени  специальных сложных механических систем , что повышает его надежность. К тому же в стенке полого вала и на поверхности хвостовика породоразрушающего инструмента выполнены дроссельные каналы дл  сообщени  напорной магистрали с приза- бойной зоной скважины. 1 з.п, ф-лы, 8 ил. со с

Description

Изобретение относитс  к горной промышленности , а именно к бурению скважин и геотехнологии, и  вл етс  усовершенствованием известного устройства по авт. св. СССР № 1553686.

Изобретение может быть использовано в скважинной гидродобыче полезных ископаемых и скважинном гидравлическом опробовании месторождений путем извлечени  валовых проб.

По основному авторскому свидетельству известно устройство дл  бурени  скважин и извлечени  материалов из подземных

формаций, которое содержит трубчатый корпус с боковыми гидромониторными насадками и средствами передачи вращени , установленный на подшипниках и жестко св занный с хвостовиком породоразрушающего инструмента, имеющего внутреннюю расточку, полый вал с опорной головкой в верхней части, ответными средствами передачи вращени , радиальными каналами и винтовыми лопаст ми на внутренней поверхности , размещенную соосно с полым валом центральную трубу, образующую с породо- разрушающим инструментом кольцевой эжектор и раздел ющую внутреннее про-xj

со

О

сл ел

го

странство на кольцевую напорную магистраль и осевой возвратный канал.

Данное устройство может осуществл ть работу в двух гидродинамических режимах, а именно: в режиме бурени  скважины при работе породоразрушающего инструмента и кольцевого эжектора, а также в режиме размыва стенок скважины и образовани  выемочной камеры. Во втором случае истечение рабочего агента происходит одновременно через гидромониторные насадки и кольцевой эжектор. Такое разделение потоков рабочего агента  вл етс  одним из недостатков в работе известного устройства, снижающим надежность и эффективность его работы. Другим недостатком  вл етс  требование повышенной точности изготовлени  и сборки подшипникового узла.

Цель изобретени  - упрощение технологии изготовлени  и повышение надежности работы устройства - достигаетс  тем. что устройство по авт. св. СССР № 1553686 снабжено промежуточной подшипниковой опорой полого вала и упругим элементом, размещенным между смежными торцами опорной головки полого вала и промежуточной подшипниковой опоры, при этом на внутренней поверхности полого вала и внешней поверхности центральной трубки в интервале породоразрушающего инструмента над его расточкой выполнены секторные выступы с возможностью перекрыти  напорной магистрали при их взаимодействии .

Достижению цели изобретени  способствует выполнение в стенке полого вала и на поверхности хвостовика породоразрушающего инструмента дроссельных каналов дл  сообщени  напорной магистрали с призабойной зоной скважины.

На фиг, 1 схематически изображено устройство , продольный осевой разрез (на левой половине разреза - во врем  бурени  скважины; на правой половине разреза скважины - в процессе гидроразмыва стенок скважины и образовани  выемочной камеры ); на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1: на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1: на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1: на фиг. 5 - сечение Г-Г на фиг. 1; на фиг. 6 - сечение Д-Д на фиг. 1; на фиг. 7 - сечение Е-Е на фиг. 1 на фиг. 8 - вид по стрелке Ж на фиг. 1.

Устройство дл  бурени  скважин и извлечени  материалов из подземных формаций (фиг. 1) состоит из трубчатого корпуса 1 с боковыми отверсти ми, в которых смонтированы гидромониторные насадки 2. Внутренн   поверхность корпуса 1 выполнена фасонной и имеет средства 3 передачи вращени  (фиг. 2). На корпусе 1 выше насадок

2 установлен пакер 4. К верхней части корпуса 1 присоединен переходник 5 на двойную бурильную колонну, состо щую из внешней 6 и внутренней 7 труб. Кольцевое

пространство 8 между трубами 6 и 7  вл етс  частью напорной магистрали устройства, а осевой канал 9  вл етс  возвратным.

Внутри корпуса 1 и переходника 5 уста- новлена на фигурном фланце 10 централь0 на  трубка 11, образующа  с корпусом 1 кольцевую напорную магистраль 12. Осевое отверстие 13 трубки 11  вл етс  частью возвратного канала (фиг. 2, 3). В нижней части трубка 11 снабжена секторными выступами

5 14.

В напорной магистрали 12 между корпусом 1 и трубкой 11 установлен на подшипниках 15 полый вал 16, имеющий в верхней части опорную головку 17. На валу 16 уста0 новлена дополнительна  подшипникова  опора 18. Между смежными торцами опорной головки 17 и дополнительной опоры 18 установлен упругий элемент 19, например тарельчата  пружина или эластичное коль5 цо. Дл  защиты подшипников 15 предусмотрено уплотнение 20.

Полый вал жестко соединен с породо- разрушающим инструментом 21, в торце которого выполнена фасонна  расточка 22, а

0 на внешней поверхности 23 образованы дроссельные каналы 24 (фиг. 6, 7). В стенке вала 16 выполнены радиальные каналы 25, совмещаемые с гидромоторными насадками 2. а также дроссельные каналы 26, сооб5 щающие кольцевую напорную магистраль 12 через каналы 24 с призабойной зоной скважины.

На внешней поверхности вала 16 имеютс  продольные пазы 27, образующие вы0 ступы 28 дл  их взаимодействи  со средствами 3 передачи вращени  корпуса 1 (фиг. 3). На внутренней поверхности вала 16 имеютс  винтовые лопасти 29 (фиг. 8), а в нижней части - секторные выступы 30 дл 

5 взаимодействи  с ответными выступами 14 трубки 11 и перекрыти  напорной магистрали 12, Вал 16 совместно с трубкой 11 и Фасонной расточкой 22 породоразрушающего инструмента 21 образует кольцевой

0 эжектор 31 и полость 32.

Породоразрушающий инструмент 21 по своей внешней поверхности 23 сочленен с корпусом 1 с возможностью углового смещени . Это позвол ет реализовать два ре5 жима работы устройства с дифференцированным использованием энергии потока рабочего агента, а именно; при бурении скважины направить весь поток рабочего агента из напорной магистрали 12 через полость 32 и кольцевой эжектор 31 в возвратный канал 13-9; при гидроразмыве стенок 34 скважины и образовании выемочной камеры 35 весь поток пойдет из магистрали 12 через каналы 25 и гидромоторную насадку 2 в пространство 36 за корпусом 1 устройства . При этом часть потока будет дросселироватьс  по каналам 26 и 24 в призабойную зону 37 скважины, предотвраща  зашламо- вание подвижного сочленени  породораз- рушающего инструмента 21 с корпусом 1 устройства.

Устройство работает следующим образом .

Дл  реализации процесса бурени  скважины без размыва ее стенок (фиг.1 - 8) устройству через колонну двойных бурильных труб 6-7 сообщаютс  осевое усилие и крут щий момент, а по кольцевой магистрали 12 подаетс  рабочий агент. Благодар  трению о забой 38 торца 39 породоразрушающего инструмента 21 происходит его угловое смещение против часовой стрелки относительно корпуса 1. При этом гидромониторна  насадка 2 перекрываетс  наружной поверхностью 40 выступов 28, секторные выступы 30 вала 16 совмещаютс  с ответными секторами 14 трубки 11, и весь поток рабочей жидкости из магистрали 8-12 направлен через полость 32 и кольцевой эжектор 31 в возвратный канал 13-9. Образующиес  при бурении керн и шлам в виде пульпы вынос тс  на поверхность возвратным потоком рабочего агента.

Гидроразмыв стенок 34 скважины, образование выемочной камеры 35 и извлечение размытого материала на поверхность производ тс  следующим образом.

В намеченном дл  интервале ствола скважины снимают осевую нагрузку; устройство поднимают над забоем 38, продолжа  закачивать рабочий агент, который, воздейству  на винтовые лопасти 29, производит возвратное смещение вала 16 в исходное положение. При этом гидромониторна  насадка 2 открываетс , а секторные выступы 30 и 14, принадлежащие соответственно валу 16 и трубке 11, размыкаютс  и перекрывают кольцевую напорную магистраль 12 ниже радиальных каналов 25,26. В результате рабочий агент из магистрали 8-12 через канал 25 и насадку 2 поступает в пространство 36 за корпусом 1. Под действием высоконапорной струи стенка 34 разрушаетс  с образованием выемочной камеры 35. Одновременно из магистрали 12 через каналы 24 и 26 часть потока рабочей жидкости дросселируетс  в призабойную зону 37 скважины, предотвраща  зашламование и заклинивание породоразрушающего инструмента 21 в корпусе 1. Из камеры 35 продукты разрушени  в виде пульпы перемещаютс  к забою 38 скважины и по каналам 13 и 9 транспортируютс  на поверхность. При этом пакер 4,

создава  сопротивление, преп тствует перетоку пульпы и миграции полезного компонента по скважине.

Закончив цикл размыва и извлечени  материалов, можно продолжить бурение постановкой устройства на забой 38 скважины .

Выполнение устройства в соответствии с приведенным выше описанием позволит упростить технологию его изготовлени , а

также повысить надежность его работы, т.е. достичь цели изобретени .

Claims (1)

1. Формула изобретени  1. Устройство дл  бурени  скважин и извлечени  материалов из подземных формаций по авт.св. № 1553686, отличаю - щ е е с   тем, что, с целью упрощени  технологии изготовлени  и повышени  надежности работы, оно снабжено промежуточной подшипниковой опорой полого вала и упругим элементом, размещенным между смежными торцами опорной головки полого вала и промежуточной подшипниковой опорой, при этом на внутренней поверхности полого вала и внешней поверхности центральной

   трубки в интервале породоразрушающего инструмента над его расточкой выполнены секторные выступы с возможностью перекрыти  напорной магистрали при их взаимодействии

   2 Устройство по пп, 1 и 2, о т л и ч а ющ е е с   тем, что в стенке полого вала и на поверхности хвостовика породоразрушающего инструмента выполнены дроссельные каналы дл  сообщени  напорной магистрали с призабойчой зоной скважины.

   (NS

   Оч

   k

   зг

   01

   J

   2/

   Ј 2П$ -g-ff 9}

   Ј

   13

   14

   32

   Фиг. 6

   Е- Ј

   Н

   Риг.7

   В ид Ж

   Фиг. 8