Устройство для бурения восстающих скважин

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ ВОССТАЮТЩ СКВАЖИН, включающее вращатель , насос, бурильную колонну с породоразрушающим инструментом, снабженную обратHbw.клапаном, отличающееся тем, что, с целью . повышения производительности труда путем сокращения времени на Hapanpiвание бурильной колонны, последняя снабжена самоуплотняющейся манжетой с обратным клапаном, установленной в полости бурильной колонны с возможностью перемещения, при длина yплotняющeй части манжеты удовлетворяет зависимости : W где D - внутренний диаметр бурильной колонны, Mj d - внутренний диаметр манжеты. Mi f - коэффициент трения манжеты о стенки бурильной колонны.

(19) (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

За)) Е 21 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«\

° °

° «

Ъ«

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3613229/22-03 (22) 01.07.83 (46) 15.12 ° 84. Вюл. В 46 (72) В.С.Рудников, С П.Лега и H.Â.Êðèâoøååâ (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, специальным горным работам, рудничной геологии и маркшейдерскому делу (53) 622.242. 14 (088.8)

° (56) 1. Авторское свидетельство СССР .

В 116529, кл. Е 21 В 3/00, 1958.

2. Исследование и разработка техники и технологии бурения дренажных скважин в подземных горных выработ36.-1-5-3-75 ках. Отчет ВИОГЕИ, Шифр номер госрегистрации 75004359, 1978, рис. 2-2 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРКНИЯ ВОССТАЮЩИХ СКВАЖИН, включающее вращатель, насос, бурильную колонну с породоразрушающим инструментом, снабженную обратньм.клапаном, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повькиения производительности труда путем сокращения времени на наращивание бурильной колонны, последняя снабжена самоуплотняющейся манжетой с обратным клапаном, установленной в полости бурильной колонны с вазможностью перемещения, при этом длина уплотняющей части .1 манжеты удовлетворяет зависимости г (ъ где Э вЂ” внутренний диаметр бурильной колонны, м; — внутренний диаметр манжеты, м;

E — коэффициент трения манжеты о стенки бурильной колонны.

1 1129

Изобретение относится к горному делу, в частности к бурению с промывкой восстающих скважин из подземных горных выработок.

Известны устройства для бурения восстающих дренажных скважин, включающие буровой станок, колонну бурильных труб и породоразрушающий инструмент (1 3.

Недостатком данных устройств яв- 10 ляются непроизводительные затраты времени на заполнение промывочной жидкостью става труб до начала бурения и излив ее перед наращивани ем очередной бурильной трубы. 15

Известно устройство для бурения восстающих скважин, включающее вращатель, насос и бурильную колонну с породоразрушающим инструментом, снабженную обратным клапаном. 20

Устройство позволяет без помех осуществлять процесс углубки скважины и не пропускает пластовые воды в бурильную колонну. Ша.рик клапана, закрепленного в бурильной трубе близ породоразрушающего инструмента (долота),под действием давления цромывочной жидкости„ поступающей от насоса, приподнимается и пропускает жидкость к долоту. При падении дав- 30 ления проьвп очной жидкости шарик возвращается в исходное положение и, перекрывая отверстие, отсекает столб жидкости выше клапана (21.

Так как жидкость в колонне удерживается только над клапаном, то для удержания всего столба жидкости потребовалось бы каждую бурильную трубу колонны снабдить известным устройством, что нецелесообразно 0 экономически и ненадежно в эксплуатации. Кроме того, при бурении фильтровой колонной использование известного устройства вообще неприемлемо, так как после сооружения скважины (установки фильтра) вода из пласта должна двигаться по трубам в обратном направлении, чему будут прегчтствовать установленные обратные клапаны.

Ю

Цель изобретения - повышение проиэвоидительности труда путем сокращения времени на наращивание бурильной колонны.

Указанная цель-достигается тем, что в. устройстве для бурения восстаю щих скважин, включающем вращатель, Насос, бурильную колонну с породо324 2 разрушающим инструментом, снабженную обратным клапаном, последняя снабжена самоуплотняющейся манжетой с обратньи клапаном, установленной в полости бурильной колонны с возможностью перемещения, при этом длина уплотняющей части 3 манжеты удовлетворяет зависимости где D — внутренний диаметр бурильной колонны, м; — внутренний диаметр манжеты, м;

- коэффициент трения манжеты о стенки бурильной колонны.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид, с частичньи продольньи разрезом; на фиг. 2— манжета с клапаном, продольный разрез, на фиг. 3-5 - фазы бурения с помощью предлагаемого устройства °

Предлагаемое устройство включает вращатель 1, установленный с возможностью перемещения на направI ляющих распорках 2, бурильную колонну 3, породоразрушающнй инструмент (долото) 4, обратный клапан 5, насос 6 и самоуплотняющуюся манжету

7 с клапаном 8, гнездо которого выполняет роль груза определенной массы.

Устройство работает следующим об-. разом.

Вращателем 1 бурильной колонне 3, оснащенной породоразрушающим инструментом 4, сообщается вращательное и поступательное движение. При этом от насоса 6 по шлангу 9 через вращатель 1 в колонну бурильных труб поступает промывочная жидкость 10, которая, омывая забой скважины, уносит по кольцевому зазору 11 отделенные от массива частицы породы. После углубки скважины на длину бурильной трубы процесс бурения прекращают, выключают насос 6. Из бурильной.:колонны 3 изливается жидкость. Затем от колонны труб отсоединяют вращатель 1, который возвращается в исходное положение. К бурильной колонне 3 присоединяют очередную трубу, с которой соединяют вращатель 1.

От насоса 6 подают промывочную жидкость. После того, как она заполнит бурильные трубы и выйдет из кольце-.

3 11293 вого зазора 11 начинают процесс углубуглубки скважины.

При наращивании второй или треть. ей бурильной трубы в нее вставляют подвижную макету 7 с клапаном 8

5 и процесс углубки скважины ведут аналогичным с пособом.

Углубив скважину на длину трубы, подачу промывочной жидкости от насоса 6 прекращают. Шарик 8 в этом 10 случае отсекает столб жидкости, расположенный над ним, а резиновая манжета 7, прижимаясь к внутренней поверхности бурильной трубы гидростатическим давлением, удерживается 15 от выпадения и предотвращает излив жипкос т и из бурильных труб „Нарастив очередную бурильную трубу 12, ее заполняют от насоса 6 промывочной жидкостью .10. Открывая клапан

8, она сразу поступит к долоту 4, давая тем самым возможность присту пить к бурению (углубке) скважины.

В этом случае давление жидкости над и под манжетой 7 выравнивается и подвижная манжета 7 с клапаном 8 под действием силы тяжести груза опускается вниз до вращателя 1 стан,ка, не нарушая нормального хода процесса бурения. 30

Дальше цикл повторяется.

Устройство может выполнить свое назначение (удержать столб воды) лишь при вполне определенных соотношениях параметРов, основным из которых. является длина манжеты

Взаимосвязь между параметрами определяется на основе следующих положений.

При закрытом клапане 8 и отсоеди- 40 ненном вращателе 1 столб жидкости

10 будет стремиться вытолкнуть манжету с клапаном 8 из трубы 3 с силой, определяемой по формуле

8 1 1,„ - ) гн . (1) 4 где F —, площадь манжеты, м ;

Н вЂ” напор от столба жидкости над манжетой, м;

24 " — плотность жидкости, кг/м ; — ускорение силы тяжести, м/с, Р— внутренний диаметр трубы, м.

В результате того, что давление жидкости распространяется во все стороны равномерно, манжета 7. окажется прижатой к внутренней полости трубы 3 с усилием равным где F площадь прижатия манжеты к трубе, м2;

d — внутренний диаметр манжеты, м.

Очевидно, что для предотвращения вытеснения из трубы манжеты с клапаном необходимо равенствб (предельное условие) выталкивающих сил 9 и сил трения FT между манжетой и трубой, т.е. т где Š— коэффициент трения материала манжеты по стали.

Решая выражение (4) относительно окончательно получим +df

Манжета будет перемещаться вниз лишь в том случае, когда ее масса будет больше силы, стремящейся поднять ее вверх.

Использование изобретения позволяет увеличить производительность труда при бурении восстающих скважин вследствие сокращения времени иа наращивание бурильной колонны, поскольку нет необходимости затрачивать время на ожидание излива промывочной жидкости из бурильной колонны при наращивании ее, а также исключается время на ожидание возобновления циркуляции промывочной жидкости, предшествующей процессу бурения.

1129324

1129324

1129324

Составитель Е.Столбцов

Техред N.Êóçüìà Корректор М. Максимишинец

Редактор 10.Ковач

Заказ 9418/24 Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4