SU964096A1 - Способ образовани ниши и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ОБРАЗОВАНИЯ НИШИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1

Изобретение относитс  к горному делу и предназначено дл  образовани  в массиве горных пород ниши преимущественно дл  выполнени  спуско-подъемных операций и наращивани  длинномерных труб при бурении глубоких скважин в подземных услови х.

Известен буровзрывной : способ образовани  в массиве горных пород камерыниши дл  выполнени  операций с длинно- ,Q мерными трубами бурового снар да.

Указанный способ включает бурение вспомогательных скважин в направлении, обратном направлению основной скважины, и их разделку, включающую зар жение и 15 взрывание с уборкой взорванной горной массы и образованием камеры-ниши на глубине, обеспечивающей выполнение спуско-ч1одъемных операций и наращивание длинномерными трубами бурового снар да 20 при бурении основной скважииы ij .

Недостатками известного способа  в- л ю1х:  большой Г1бъем извлекаемой гор- .

ной массы, значительна  сложность взрывных работ при образовании нищи в выработках с проложенными энергетическими и транспортными коммуникаци ми (трубопроводы , кабели, рельсовый путь и т. п.), а также необходимость в сооружении специальных устройств дл  центрадии заднего конца длинномерных труб при их заворачивании и отворачивании во врем  спуско- подъемных операций и наращивани  снар да .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ образовани  ниши дл  выполнени  спуско- подъемных операций и наращивани  длинномерных труб при бурении скважин в подземных услови х.

Claims (4)

1. Указанный способ предусматривает бурение р да параллельных скважин, при котором кажда  скважина пересекает со- сед1пою и образуетс  щель в Ыще соединенных между собой цилиндрических полостей 2j . 396 Недостатками указанного способа  вл ютс  сложность примен емого оборудовани , необходимость бурени  скважин большого диаметра дл  получени  щели, достаточной дл  операций с трубами, неудобство в операда х с трубами в щели с неровными стенками и необходимость в дополнительной центрации заднего конца длинномерных труб при операци х с ни ми., Известны устройства дл  образовани  щели при отклонении ствола скважины от (Заданного направлени , включающие породоразрушаюший инструмент, соедин емый с вращательно-подающим механизмом бу- рового станка снар дом с щарнирными звень ми, и отклон ющее устройство в ви де клина. Отклонение скважин указанными устройствами включает бурение скваж1н, установку и закрепление в заданном направлении отклон ющего клина, вращение с осевой нагрузкой породоразрущающего инструмента и подачей промывочной жидкости в скважину З . Недостатками этих устройств  вл ютс  сложность операции установки клина, маJJa  величина отклонени  скважины за одн операцию, а также больщие затраты врем ни на процесс отклонени  скважины. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  устройство дл  образовани  ниши, включающее вращатепьно-подающий механизм, промывочный сальник, породоразрушающий инструмент, армированный износостойкими элементами механизм отклонени  оси инстр)умента от оси вращени  . J . Недостатками данного устройства  вл ютс  малый угол отклонени  скважины, большие затраты времени на процесс его .ориентации и отклонение скважины, слож . ность примен емого оборудовани , большо объем удал емой породы при сооружении щели, а также отсутствие возможности центрации заднего конца труб при выполнении щели в горизонтальной плоскости и направлении ее вниз. IJejn изобретени  - снижение объема ювлекаем ой горной породы и обеспечение центрации длинномерных труб в нише в процессе их наращивани  и спуско-чюдъем ных операций при бурении основной сква ашы . Поставленна  цель достигаетс  тем. что рг зделку вспомогательной скважины выполн ют цилиндрическим породоразрущающим . инструментом, армированным изно 4 |::остойкнми элемсттами, путем ввода его 6 в разделываемую скважину, создани  на выступающую из скважины часть инстру- мента боковой нагрузки, вращени  инструмента с одновременным осевым возвратнопоступательным перемещением на величину щага износостойких элементов и прорезанием щели .в виде двух трапеций, сопр женных малыми основани ми. Устройство дл  реализации способа. включающее вращательно-подающий механизм , промывочный сальник, породоразру1иа:ющий инструмент, армированный износостойкими элементами, механизм отклонени  оси инструмента от оси вращател , снабжено отклон ющим грузом, соединенным посредством т ги с корпусом сальника , а промывочный сальник закреплен на выход щем из скважины конце породоразрушающегоинструмента ,, при этом длина инструмента равна длине отклон емой скважины . Кроме того, породоразрушающий инструмент армирован износостойкими элементами с насыщением, убывающим по его длине от концов к середине. На фиг. 1 изображена ншна, боковой вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1 (вид из выработки, где установлен буровой станок); на фиг. 3 - устройство дл  образовани  ниши; на фиг. 4 - прием извлечени  длинномерной трубы или наращивание снар да. В горной выработке 1 осуществл етс  бурение основной и вспомогательной 2 скважины. Щелеобразна  ниша состоит из устьевой 3 и забойной 4 части. Устройство дл  образовани  ниши (фиг. 3) размещено в скважине и состоит из цилиндрического породоразрущающего инструмента 5, армированного по наружной поверхности износостойкими элементами 6 (резцами, алмазеодержащими вставками и т. П;). Внутри инструмента выполнен центральный 7 и радиальные 8 каналы дл  промывочной жидкости. На выход щем в горную выработку конце породоразрушаю- щего инструмента креп тс  промывочный сальник с невращающимс  корпусом 9 и ротором 10. К ротору сальника крепитс  шарнирный (гибкий) буровой вал 11, который , соедин етс  с вращательно-подающим механизмом 12 бурового станка. К корпусу сальника крепитс  трос 13 с грузом 14. Направление тросу задаетс  с помощью направл ющего ролика 15, закрепленного хомутом 16 на распорной колонке 17. Способ осуществл етс  следующим образом . 596 В горной выработке 1 устанавливают буровой станок. Вращатель 12 бурового станка ориентирует по оси бурени  основной скважины и осуществл51ют в обратном направлении бурение вспомогательной сква жины 2, После бурени  расшир ют одно временно устьевую и забойную части вспо могательной скважины в противоположных боковых направлени х с образованием плос кой щели, имеющей продольное сечение в виде двух трапеций 3 и 4, соединенных малыми основани ми в середине скважи1:ы Дл  этого породоразрушающий инструмент ввод т в разделываемую вспомогательную скважину, создают на выступающий из скважины конец инструмента боковую нагрузку , осуществл ют вращение инструмен та с одновременным его осевым перемещением вперед-назад на величину шага расположенных на его боковой поверхности износостойких элементов. Диаметр вспомогательной скважины выбирают исход  из услови  свободного вращени  и осевого перемещени  в ней труб, бурового снар да. Глубина вспомогательной скважины должна обеспечивать размещение от ее забо  до шпиндел  бурового станка длинномерной трубы. Направ ление расширени  (отклонени ) устьевой части скважины выбирают исход  из условий удобства осуществлени  операций с длинномерными трубами и минимума объема извлекаемой горной породы. Оптимальными направлени ми дл  отклонени , усть  скважины могут буть вниз (при складировании труб ниже шпиндел  бурового станка) или в сторону установленного в горной выработке стеллажа дл  труб. В случае наличи  у бурового станка в указанных направлени х деталей, значительно отсто щих от оси бурени , исход  из услови  минимального объема извлекаемой горной породы рациональными могут оказатьс  также и другие напра(влени  дл  отклонени  скважины и образовани  щели. Необходима  величина отклонени  скважины зависит от габаритов бурового станка , его удалени  от начала ниши и длины примен емых труб. Так, например, при установке бурового станка на рассто нии 1 м от борта горной выработки, при минимальном удалении деталей станка от оси бурени  в 200 м и длине бурильных труб в 3,О м необходимый угол отклонени  скважины при образовании щелеобразной ШШ1И составл ет s. В случае применени  труб длиной болееширины выработки необходимый угол отклонени  скважины 96 шели зависит также от соотношени  длины примен емых труб и ширины горной выработки. Устройство, осущес-твл юшее способ. работает следующим образом, Дл  образовани  нищи в пробуренную скважину 2 вставл етс  породоразрушающий инструмент 5, длина которого равна .длине отклон емой скважины, а диаметр его - несколько больше диаметра труб, которыми осуществл етс  наращивание I снар да и спуско-чюдъемные операции. |При малом рассто нии между буровым станком и бортом горной выработки породоразрушающий инструмент собираетс  из звеньев, длина которых должна быть мен1 шё или равной максимальному рассто нию от вращател  бурового станка 12 до борьта горной выработки 1. К выход щему из скважины концу породоразрушающего инст руг,тента 5 креп тс  ротор 10 промьшочного сальника, шарнирный (гибкий) буровой вал 11 и вращательно-подающий механизм бурового станка 12. Определ етс  ;рациональное направление отклонени  скважины . В горной выработке 1 вблизи усть  отклон емой скважины 2 устанавливаетс  распорна  колонка 17, на которой закрепл етс  один или два направл ющих ролика 15. К корпусу 9 сальника крепитс  конец троса 13, который перебрасываетс  через направл ющий ролик 15. К другому концу троса подвешиваетс  груз 14 и осуществл етс  подача промьгоочной жидкости и вращение снар да. Промывочна  жидкость в скважину выходит через передний конец 7 трубчатого породоразрушаюЩего инструмента и боковые (радиальные) отверсти  8 в нем и гслужит дл  охлаждени  породоразрушающих элементов 6 и выноса шлама из скважины при ее отклонении. При отклонении (расширении) горизонтальной скважины вниз отклон ющий груз 14 может быть подвещен непосредственно к корпусу 9 :;альника без применени  распорной колонjoi 17 и направл ющего ролика 15. Подвешенный к тросу груз создает на породоразрушающий инструмент отклон ющую нагрузку, в результате чего происходит отклонение скважины с прорезанием щели. Наибольшее отклонение от исходного положени  имеют концы породоразрушающего инструмента, вследствие чего образуетс  две трапециевидные щели 3 и 4, соединенные малыми основани ми в средней части отклон емой скважины. В св зи с тем, что объем разрушаемой породы максимален на концах породо796 разрушающего инструмента и уменьшаетс  к его середине, равномерный износ всех породоразрушающих элементов может быть достигнут при уменьшении интенсивности насыщени  ими инструмента от кондов к . середине. При перекрытии пород1: разрушаюишми элементами всей поверхности инструмента образование щели возможно за счет вращени  снар да без его осевого перемеще ни . При установке породоразрушающих элементов на длине инструмента с определенным интервалом (шагом) необходимо осуществл ть одновременно с вращением и осевое перемещение (вперед-назад) инст румента на величину этого интервала. Направление щели задаетс  выбором места креплени  направл ющего ролика по высоте распорной колонки, углом установки колонки в выработке и изменении рассто ни  колонки от скважины. Таким образом, щелеобразна  ниша заданной конфигурации с ориентацией ее в любом удобном дл  работы направлении образуетс  буровым станком без смещени  его вращател  с оси и угла бурени  основной скважины. Ыиша предлагаемой формы выполн етс  с минимальным объемом извлекаемой породы . Так, например, ниша в виде треугольника , которую теоретически возможно выполнить за счет многократных поста новок отклон ющих клиньев при одинаковом заданном угле поворота длинной трубы, имеет объем, в несколько раз превышающий объем предлагаемой ниши. Образование щелеобразной нишис зад ней стороны бурового станка (фиг. 4) во В(.:помогательной скважине позвол ет осуществл ть наращивание снар да, а также спуско-подъемные и т. п. операции длин- тюмерными трубами без смещени  враша- тел  с оси бурени  с задней стороны шпиндел  бурового станка. Дл  наращивани  снар да длинномерна  труба вводитс  в щель вспомогательной скважины под углом к оси бурени , поворачиваетс  соосно с основной осью бурени  и подаетс  вперед дл  соединени  с колонкой. Операци  извлечени  длинномерных труб производитс  в обратной последовательности. При этом ителеобразна  ниша, выполнен- на  в виде двух трапеций, независимо от направлени  щели обеспечивает соосность наращиваемой штанги с основной колонной, что облегчает их соединение при нарашиШ1НИИ снар да и спуско-подъемньк опера- -55 . Така  функци  ниши позвол ет исключить из комплекса бурового оборудовани  устройства (или дополнительного рабочего). 68 предназначенные дл  центрадии заднего конца длинномерных штанг при их соединении и разъединении с основной колонной. В св зи с тем, что применение пред- лагаемого устройства не требует значи- тельных затрат времени на подготовительно-закпючительные операции и позвол ет выполнить нишу за одну операцию, то затраты времени на ее образование незначительны . Предлагаемое устройство используетс  в сочетании с основным буровым станком и не требует разработки каких-либо сложных узлов и деталей, что существенно упрощает примен емое оборудование и повышает надежность его эксплуатации, Армировка породоразрушающего инструмента износостойкими элементами с интенсивностью насыщени , убывающей от концов к середине инструмента, позвол ет снизить общее количество элементов, обеспечить равномерный износ всех элементов, производить одновременно заточку элементов или их бракову. Снижение расхода износостойких элементов достиг-аетс  также установкой их на поверхности инструмента с определенным интервалом (,шагом) и осевым смещением инструмента впередназад во врем  отклонени  скважины на величину этого интервала. Отсутствие необходимости в смещении вращател  с оси бурени  существенно упрощает конструкцию бурового станка, а применение длинномерных труб дл  наращивани  снар да и бурени  скважины снижает стоимость изготовлени  бурового снар да и веро тность возникновени  аварий со снар дом, так как стоимость его изготовлени  и количество аварий наход тс  в пр мой зависимости от числа резьбовых соединений. Кроме того, с применением длинномерных штанг снижаютс  затраты времени на процесс наращивани  снар да и спуско-подъемные операции, Прнме1 ение длинномерных колонковых труб при бурении разведочных скважин в стесненных шахтпых услови х позволит снизить искривление скважин, увеличить стойкость бурового снар да, а также проходку за каждый рейс бурени . Образование щелеобразной ниши предлагаемым устройством снижает объем подготовительных горньЕХ работ дл  установки разведочных буровых станков, так как стоимость выполнени  ниш в горных выработках буровзрывным способом весьма высока , кроме того, сооружение ниш дл  работы с длинномерными трубами буровзрывным способом в р де случаев 9П практически невозможно. Подача промыво ной жидкости непосредственно в породоразрушающий инструмент, мину  бурово вал, позвол ет существенно упростить . конструкцию шарнирных узлов бурового вала и увеличить допускаемый этим валом угол отклонени  инструмента от пер воначального направлени . Формула изобретени  1. Способ образовани  ниши дл  выполнени  спуско-подъемных операпий и наращивани  длинномерных труб при бу- рении глубоких скважин в подземных услови х , включающий бурение в обратном направлении вспомогательной скважины и ее разделку с удалением горной породы, отличающийс  тем, что, с целью снижени  объема извлекаемой гор ной породы и обеспечени  центрации длин номерных труб в нише в процессе их наращивани  и спуско-подъемных операций при бурении основной скважины, разделку вспомогательной скважины выполн ют ци- |линдрическим породоразрушаюшим инструментом , армированным износостойкими элементами, путем ввода его в разделываемую скважину, создани  на выступаю- щую из скважины часть инструмента боковой нагрузки, вращени  инструмента с одновременным осевым возвратно-поступательным перемещением его на величину щагаизносостойких элементов и прорезанием щели в виде двух трапеций, сопр женных малыми основ:ани ми.

   (Pu2.2 О в10 2.Устройство дл  осуществлени  способа по п, 1, включающее вращательно- подающий механизм, промывочный сальник, породоразрушающий инструмент, армированный износостойкими элементами, и механизм отклонени  оси инструмента от оси вращени , отличающеес  тем, что, с целью ускорени  образовани  ниши и упрощени  конструкхши, оно снабжено отклон ющим грузом, соединенным посредством т ги с корпусом сальника, а промывочный сальник закреплен на выход щем из скважины конце породоразрушаюшего инструмента, при этом длина инструмента ;мвна длине отклон емой скважины. 3.Устройство поп. 2, отличающеес  тем, что, с целью снижени  расхода износостойких элементов, породо .разрушающий инструмент армирован с насьпцением , убьшающим по его длине от концов к середине. Источншси информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Руководство по алмазному колонковому бурению. Л., Недра, 197О, с. .
2. 2.Патент Франции № 23 16О5, кл. Е 21 С 1/ОО, 1977 (прототт). I
3. 3.Лиманов Е. Л. и др. Направленное бурение разведочных скважин. М., Недра , 1978, с. -118.
4. 4.Авторское свидетельство СССР № 386117, кл. Е 21 В 7/08, 1967 (прототип).