SU742592A1 - Способ проходки скважин большого диаметра и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к способу проходки скважин большого диаметра с помощью огнеструйных горелок,главным образом, в мерзлых породах, и к устройству дл  его осуществлени . Известен способ образовани  скважин большого диаметра с помощью огнеструйной горелки, в соответствии с которым проход т опережающую сква жину, затем в призабойной ее части движение горелки затормаживают дл  образовани  котлового расширени , а потом горелку с замедленной скоростью перемеа1ают снизу вверх по окважине, осуществл   ее расширение до требуемого диаметра 1. Устройство дл  реализации этого способа содержит огнеструйную горелку со сменной сопловой крышкой, подвешиваемую на тросе или закрепл емую на конце буровой штанги. Указанные способ и устройство предназначены дл  проходки скважин, преимущественно, в скальных породах склонных к шелушению и растрескиванию под воздействием термических напр жений. При этом продукты разрушени  представл ют собой мелкие фрак ции, которые потоком отработанного газа большей частью вынос тс  на поверхность скважины. Бурение скважин большого диаметра , 3 частности, шурфов, особенно в мерзлых породах, содержащих валунные и иные твердые включени , практически невозможно с помощью известного устройства с применением указанной технологии, так как в этом случае вынос продуктов разрушени  усложн етс  из-за их склонности к слипанию и образованию пустой пульпы . Кроме того, наличие твердых включений сильно затрудн ет процесс бурени  и последующие разбуривани  скважины, так как они плохо поддаютс  термическому воздействию. Наиболее близким техническим решением из известных iK насто щему изобретению  вл етс  способ проходки скважин большого диаметра с помощью огнеструйных горелок, согласно которому ранее пройденную скважину расшир ют в обратном направлении снизу вверх. Дл  его осуществлени  служит устройство, включающее буровую штангу и св занные с ней огнеструйные горелки 2. Сущность известной технологии заключаетс  в том, что через опережающую вертикальную скважину, пройденную ранее любым подход щим способом , с вышележащего горизонта опускают став буровых штанг так,что его конец выходит на нижележащий го ризонт, где к концу става буровых штанг прикрепл ют устройство, несущее огнеструйнаа горелки, закрепл е мые на раме, котора  с помолью верт люга монтируетс  на ниж-ней штанге. По мере разрушели  породы реактивны ми газовыми стру ми став буровых шТанг вместе с устр,ойством перемещаетс  поступательно вверх. Недостатки известной технологии расширени  скважины заключаютс  в том, что она требует наличи  двух горизонтов горных выработок, а также монтажа устройства на нижнем горизонте ,и демонтажа его на верхнем Кроме того, удаление продуктов разр шени  св зано с транспортированием по другим горным выработкам, что экономически не всегда целесообразно . Цель изобретени  - повышение эффективности проходки в мерзлых поро дах с валунными включени ми. Это достигаетс  благодар  тому, что устье скважины герметизируют дл создани  в призабойной части расшир емой скважины избыточного давлени  отработанных газов на продукты разрушени , которые предварительно разжижают и транспортируют на повер ность через ранее пройденную скважи ну, а скапливающиес  на дне расшир мой скважины валунные включени  уда л ют после завершени  проходки. В устройстве дл  осуществлени  способа горелки смонтированы на поворотных в вертикальной плоскости рычагах, а внутри ытанги размещена шламова  труба дл  забора разжижен ных продуктов разрушени  и трубы дл  подачи воды на дно скважины. При этом снаружи штанги размещен аксиально подвижный кожух, распола гаемый вокруг горелок при сведенны рычагах и оснащенный наружными калибровочными ребрами. Шламова  установлена с во можностью осевого перемещени  отно сительно штанги и снабжена ьшамоподъемным средством. На фиг. 1 показано устройство дл  г еализаддии предложенного спосо ба проходки скважин большого диаметра; на фиг. 2-4 - устройство в различных рабоФих положени х в зависимости от особенностей технологии проходки; на фиг„ 5 - частичны вид устройства, изображенного на фи г. 1. Устройство дл  осук ествлени  пр ложенного способа содержит пару диаметрально .расположенных неподви ных секторов ,1 (фиг. 1), оснащенны иарошками 2, а также пару диаметра но расположенных раздвижных сектоов 3, несущих огнеструйные горелки 4 и 5. Горелки 4 имеют сопла, ориентированные на забой скважины, а горелки 5 - на ее боковые станки. Раздвижные секторы 3 шарнирно закреплены на поворотных в вертикальной плоскости рычагах б, которые соединены с силовыми приводными цииндрами 7. Оси 8 рычагов 6 снабжены датчиками 9 угла раскрыти  секторов 3 и установлены в теле штанги 10 (фиг. 2-4). На штанге 10 снаружи установлен аксиально подвижный 11, (фиг. 1),  вл ющийс  калибратором и оснащенный твердосплавными ребрами 12.Этот кожух 11 при спуске устройства в скважину закрывает сектора 1 и 3 и несет в своей полости блок 13 дистанционного управлени  силовым цилиндром 7 и систему 14 зажигани  горелок 4 и 5, Внутри штанги 10 расположена шламова  труба 15 дл  забора разжиженных продуктов разрушени , снабженна  шламоподъемным средством 16 в частности шнеком. В трубе 15 размещены трубы (не показаны) дл  подачи воды в скважину. В верхней части штанги 10 дл  уплотнени  усть  скважины имеетс  обойма 17 с манжетами 18. Перед началом проходки кожух 11 находитс  в крайнем нижнем положении при этом сектора 3 сложены, и примыкают вместе с секторarvm 1 к наружной поверхности цтамовой трубы 15, располага сь внутри кожуха 11. При забуривании и бурении передовой скважины в работе наход тс  огнеструйные горелки 4 и шарошки 2, закрепленные соответственно на секторах 3 и 1, и кожух-калибратор 11. По завершении бурени  скважины из нее удал етс  буровой шлам (пульпа ) с помощью шнека 16 через шлаг ювую трубу 15. Затем кожух 11 поднимаетс  по штанге 10 вверх, высвобожла  раздвижные сектора 3, которые занимают положение, показанное на фиг, 2. Горелки 5 запускаютс  в работу с помощью системы 14 зажигани о Истекающие из горелок 5 струи раскаленного газа воздействуют на стенки скважины, расшир   ее. По мере увеличени  диаметра скважины сектора 3 раздвигаютс  рычагами 6, при этом датчики-упоры 19 удерживают горелки 5 на заданном рассто нии от поверхности забо  и сигнализируют о положении секторов 3. Датчик 9 угла раскрыти  информирует о диаметре расшир емой скважины . Следует отметить, что горелки 5 с наклонными соплами ориентированы и закреплены в секторе 3 так, что при вращении щтанги 10 они описывают по-поверхности забо  концентрические кольца.

Продукты разрушени  разжижаютс  водой на дне расшир емой скважины и в виде пульпы поступают в шламовую трубу 15, откуда посто нно удал ютс  шнеком 16. При этом, в пространстве между поверхностью продуктов разрушени  и забоем образуетс  избыточное давление отработанных газов, которые воздействуют на продукты разрушени , способству  их более эффективному поступлению в шламовую трубу 15. Избыточное, давление создаетс  за счет герметизации усть  ранее пробуренной скважины„

Горелки 4 при расширении скважины практически не работают. Они могут быть включены в случае необходимости . Например, из стенки скважины выступает крупный валун и его.нужно удалить, В этом случае горелки 4 подрезают валун у основани , как показано на фиг. 3, и он вываливаетс  На дно расширенной скважины,Крупные же включени , оказавшиес  в пределах забо  скважины, подрабатываютс  горелками 5 и под собственным весом падают на дно скважины.

В результате удаетс  достаточно эффективно преодолевать во врем  проходки скальные включени  с последующим их удалением из скважины при завершении ее проходки ,

Шламова  труба 15 может совершать аксиальные перемещени  относительно штанги 10 с целью регулировани  объема газового купола у забо , Ци-линдр 7 при этом закрепл етс  с учетом ее осевого перемещени  и положени  рычагов 6 в крайнем верхнем положении. При встрече с валуном,наход щимс  в пределах сечени  скважины , как показано на фиг. 4 он разрушаетс  термомеханическим воздействием при пр мом ходе устройства.

Дл  преодолевани  крупных валунов , выступающих из стенок скважины, на раздвижных секторах 3 закреплены поворотные боковые пластины 20 (фиг.5), св занные с перепускными кранами (не.показаны) цилиндров 7. При встрече с валуном боковые пластины 20 поворачиваютс  и открывают перепускные краны цилиндров 7, которые опускают сектора 3, заставл   их обходить валун. В результате таких манипул ций валуны оказываютс 

обойденными и оставленными в cteHках скважины.

Удаление валунных включений и оставшихс  продуктов разрушени  про .изводитс  по завершению проходки 5 скважины, например, с помощью грейфера .

Claims (4)

1. Формула изобретени 

   QГ. Способ проходки скважин большого диаметра с помощью огнеструйных горелок, согласно которому ранее пройденную скважину расшир ют в обратном направлении снизу вверх, отличающийс  тем, что,

   5 с целью повьЕиени  эффективности проходки в мерзлых породах с валунными включени ми, устье скважины герметизируют дл  создани  в призабойной части расшир емой скважины избыточ0 ного давлени  отработанных газов на продукты разрушени , которые предварительно разжижают и транспортируют на поверхность через ранее пройденную скважину, а скапливающиес  на .

   5 дне расшир емой скважины валунные включени  удал ют после завершени  проходки,
2. 2.Устройство дл  осуществлени  способа по п. 1, включающее буровую

   0 штангу и св занные с ней огнеструйные .горелки, отличающеес   тем, что горелки смонтированы на поворотных в вертикальной плоскости рычагах, а внутри штанги раз5 мещена шламова  труба дл  забора разжиженных продуктов разрушени  и трубы дл  подачи воды на дно скважины .
3. 3.Устройство по п. 2, о т л и Q чающеес  тем, что снаружи

   штанги размещен аксиально подвижный кожух, располагаемый вокруг горелок при сведенных рычагах, и оснащенный наружными калибровочными ребрами.

   -
4. 4. Устройство по пп. 2 и 3,

   отличающеес  тем, что шламова  труба установлена с возможностью осевого перемещени  относительно штанги и снабжена шламоподъемным средством.

   0Источники информации,

   прин тые во внимание при экспертизе

   1,Патент Швеции 145625, кл. 5 А 19/10, опублик. 1954.

   2.Авторское свидетельство СССР 5 (f 362132, кл. Е 21 С 21/00, 1971.