Способ бурения скважин и устройство для его осуществления

 

1. Способ бурения скважин, включающий вращение буровой щтанги с долотом, установленной в корпусе с эксцентриситетом относительно оси корпуса, и осевую подачу буровой HJTaHrH совместно с корпусом, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, долото смещают в радиальном направлении относительно оси корпуса посредством поворота верхнего конца буровой штанги относите. но оси корпуса с угловой скоростью, не равной угловой скорости вращения буровой щтанги, при этом верхний конец буровой щтанги поворачивают с угловой скоростью а т -/ г где а - угол поворота верхнего конца буровой штанги, рад; П1 - число тагов винтовой поверхности унщрения в скважине; /р - время бурения унжрения, с; приче.м точку приложения силы, поворачивающей верхний конец буровой штанги, смещают в сторону долота. (С (Л ND 00 05 о со ьо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1236092 А1 дц 4 Е 21 В 7/28

/ (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ я.т

0) = с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3775606/22-03 (22) 27.07.84 (46) 07.06.86. Бюл. № 21 (71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский горно-металлургический институт цветных металлов (72) Э. Г. Рындин и A. А. Егорочкин (53) 622. 233. 6 (088. 8) (56) Патент ФРГ № 3122422, кл. E 21 В 7/28, опублик. !983.

Патент Японии № 55 — 6147, кл. Е 21 В 7/20, опублик. 1980. (54) СПОСОБ БУРЕНИЯ СКВАЖИН И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ бурения скважин, включающий вращение буровой штанги с долотом, установленной в корпусе с эксцентриситетом относительно оси корпуса, и осевую подачу буровой штанги совместно с корпусом, отличающийсч тем, что, с целью расширения технологических возможностей. долото смещают в радиальном направлении относительно оси корпуса посредством поворота верхнего конца буровой штанги относительно оси корпуса с угловой скоростью, не равной угловой скорости вращения буровой штанги, при этом верхний конец буровой штанги поворачиваюг с угловой скоростью где a, — угол поворота верхнего конца буровой штанги, рад; т — число шагов винтовой поверхности уширения в скважине;

t,„— время бурения уширения, с; причем точку приложения силы, поворачивающей верхний конец буровой штанги, смещают в сторону долота.

1236092

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что время смещения точки приложения силы, поворачива>ошей верхний конец буровой штанги, меньше или равно времени бурения уширения.

3. Устройство для бурения скважин, вкл>оча>ощее качающийся корпус, оуровую штангу с долотом, установленную в корпусе эксцентрично его оси, и B!>3III3lolll,èéñÿ эксцентриковый диск, размещенный в корпусе и соединенный с буровой штангой, Изобретение относится к горной промышIclIlIocTH и может быть использовано при разработке полезных ископаемых и сз роительстве свайных фундаментов.! 1ель изобретения расширение технологических возможностей путем образования в скважине уширений различной конфигурации.

H I фиг. 1 показана cveMa устройства; на фиг. 2 -- конструктивная схема устройства; на фиг. 3 — -8 -- различные формы уширений в скважине.

Устройство для бурения скважин состоит из корпуса 1, выполненного в виде трубы, основного эксцентрикового диска 2, буровой штанги 3, установленной эксцентрично оси корпуса и дополнительного эксцентрикового лиска 4. На конце буровой штанги закреплено долото 5. Основной эксцентриковый диск 2 находится внутри корпуса, в его нижней части и соединен с ним с помощью подп ипникового узла 6. Буровая штанга 3 соединена с диском 2 посредством сферического шарнира 7, дающего, кроме того, возможность передавать крутящий момент от штанги 3 диску 2, при этом ось шарнира 7 смещена относительно оси корпуса 1. Дополнительный эксцентриковый диск 4 также находится внутри корпуса, но в его верхней части. Внутри корпуса вдоль его образующей прикреплена шпонка 8, которая с небольшим зазором размещена в шпоночном пазу 9, выполненным в диске 4. Верхняя часть штанги 3 свободно пропущена в отверстие !О, выполненное в диске 4, причем отверстие 10 смещено относительно оси корпуса. Штанга 3 в транспортном положении устройства занимает вертикальное положение. Корпус установлен в его приводе поворота (не показан) с возможностью его раскачивания. отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, очо спабжс но дополнительным эксцентриковым диском, установленным в корпусе над основным эксцентриковым диском с возможностью оссвого перемещения и передачи крутягцего момента, при этом буровая штанга п>арнирно соединена с основным диском и размещена в отверстии, выполненном в дополнительном эксцентриковом диске и смещенном относительно оси корпуса, установленного с возможностью поворота.

Способ бурения скважин заключается в следующем.

Бурение скважины начинают при вертикальном положении буровой штанги (фиг. ) . з Включают вращение буровой штанги с долотом. Вра>пение штанги вызывает враьцение и основного эксцентрикового диска 2.

Если корпус 1 не поворачивать, то долото 5 совер1пает сложное движение, описывая эллипсообразную траекторию. При осевой подаче устроиства получается цилиндрическая скважина, забой которой не глоский и представляет удлиненный эллипс. Если одновременно поворачивать корпус 1 с угловой скоростью, отличной от гловой скорости (вращения буровой II;танги, то образуется скважина с винтообразным уl!>I!pl. HI! I.м. формd любого поперечного сечения которой эллипс. Это происходит из-за того, что верхний конец буровой штанги перемешается относительно оси корпуса совместно с диском

4, соединенным с корпусом с помощью шпоночного соединения, что в конечном итоге отклоняет долото 5 в радиальном направлении относительно оси корпуса 1. При повороте корпуса 1 на 360 винтообразное уширение в скважине имеет полный виток, шаг которой равен осевой подаче корпуса 1.

При одновременном с вращением штанги и поворотом корпуса в осевом перемещении вниз дополнительного эксцентрикового диска

4 максимальное радиальное отклонение дозо лота (и наклон штанги 3) увеличивается (фиг. 1).

Задавая различные скорости вращения штанги, корпуса и дополнительного эксцентрикового диска, можно получать винтообразные уширения в скважине различной конфи3S гурации (фиг. 3 — -8).

Использх я соотношение!

236092 где ю — угловая скорость поворота верхнего конца буровой штанги или корпуса, С сс — угол поворота корпуса, рад;

m — число шагов винтовой поверхности уширения в скважине;

t — время бурения уширения, С, можно, задавая различные значения ю, получать скважины различной конфигурации с различным числом шагов.

Для получения скважины расчетного про- 10 филя необходимо, чтобы время смещения дополнительного диска 4 вниз было меньше или равно времени бурения уширения.

При образовании скважины оба эксцентриковых диска, перекатывая по забою долото, заставляют корпус раскачиваться

Раскачивание корпуса способствует созданию дополнительных динамических нагрузок на стенки скважины, передаваемых от корпуса к долоту, а следовательно, способствует более эффективному процессу образования скважины.

После окончания бурения скважины поворотом штанги 3 или корпуса 1 устанавливают штангу в вертикальное положение и устройство извлекают из скважины на поверхность. В образованную скважину устанавливают сваю или используют ее по другому назначению. (236092

Фиг. 5

N>z 6

Сост((вите ll> .1. с(с ()епенкин(1

1 скрсд И. Версс Корректор М. Макснмнгнпнс

Тираж 5(8 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва. Ж- — 35, Раугвская наб., д. 4!5

Филиал ППП «Г!атент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 редактор М Вл ill((р

Заказ ЗООО, 32