Устройство для бурения скважин и извлечения материалов из подземных формаций

 

Изобретение относится к бурению скважин и геотехнологии и может быть использовано в скважинной гидродобыче полезных ископаемых и скважинном опробовании месторождений. Цель - повышение надежности работы устройства. Устройство включает ступенчатый полый корпус (К) 1 с боковыми отверстиями, в которых установлены гидромониторные насадки 2. Внутри К 1 и переходнике 4 установлена на фланце 10 центральная трубка 9, образующая с К 1 кольцевую напорную магистраль (НМ) 11. В последней между К 1 и трубкой 9 установлен на подшипниках 13, 14 полый торсионный вал (ТВ) 15, с которым жестко соединен породоразрушающий инструмент 16. При этом ТВ 15 образует с К 1 и породоразрушающим инструментом 16 полость гидромониторных насадок 2. Совместно с трубкой 9 и фасонной расточкой 17 породоразрушающего инструмента 16 ТВ 15 образует кольцевой эжектор 25 и кольцевую полость 26. Породоразрушающий инструмент 16 по своей внешней поверхности 25 сочленен с К 1 с возможностью углового смещения. Это позволяет реализовать два режима работы устройства. При бурении направить весь поток рабочей жидкости из НМ 11 через полость 26 и кольцевой эжектор 25 в возвратный канал 12. При гидроразмыве стенок 28 и образовании выемочной камеры поток рабочей жидкости разделяется на две части. Одна из частей потока поступает по описанной системе, а другая - через канал, полость насадки и насадку 2 сообщает НМ 11 с пространством 30 за К 1. 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБ ЛИК (5))5 Е 21 С 45/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4423658/23-03 (22) 12.05.88 (46) 30. 03. 90. Бюл. Р 12 (7) ) 1 осковский геологоразведочный институт ьи. Серго Орджоникидзе. (72) А, А. Липовепкий, А.А. Лептков;

В. Н. Савельев и В.А. Тарасов (53) 622, 234. 5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1294993, кл. Е 21 С 45/00, 1985, Авторское свидетельство СССР

У 1461947, кл. Е 21 С 45!00, 1987.

SU ДДБД6Я А 1

2 (54} УСТР011СТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

И ИЗВЛЕЧЕНИЯ 1 МАТЕРИАЛОВ ИЗ ПОДЗЕМНЫХ

ФОР1"1АШФ (57) Изобретение относится. к буреняо скважин и геотехнологии и м,б. использовано в скважинной гидродобьяе полезных ископаемых и скважинном опробовании месторождений, Пель - повышение надежности работы устр-ва.

Устр-во включает ступенчатый полый корпус (К} 1 с боковыми отверстиями, в которых установлены гидромониторные

1553686 насадки 2. Внутри К 1 и переходнике

4 установлена на фланце 10 центральная трубка 9, образующая с К кольцевую напорную магистраль (Р!) 11. В последней между К 1 и трубкой 9 ус5 тановлен на подшипниках 13, 14 полый торсионный вал (ТВ) 15, с которым жестко соединен породоразрушающий инструмент 16, При этом ТВ 15 образует с К 1 и породоразрушающим инструментом 16 полость гидромониторных насадок 2. Совместно с трубкой 9 и фасонной расточкой 17 породоразрушающего инструмента 16 ТВ 15 образует кольце- !5 вой эжектор 25 и кольцевую полость

26. Породоразрушающий инструмент 16

Изобретение относится к бурению скважин и геотехнологни и может быть использовано в скважинной гидродобыче полезных ископаемых и скважинном 25 гидравлическом опробовании месторождений.

Целью изобретения является повьппение надежности работы устройства.

На фиг.l схематически изображено устройство во время бурения скважины, продольный осевой разрез, на Фиг.2 сечение А-А на фиг.l; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.l; на фиг..4 — сечение В-В на фиг.l; на фиг.5 — сечение

Г-Г на фиг 1;.на фиг.б — вид Д на ,Фиг.l (на внутреннюю поверхность тор"

1 сионного вала); на Фиг.7 - вариант конструктивного .исполнения устройства по фиг, l; на фиг.8 - торсионный вал, сеч ен ие .

Устройство для бурения скважин и извлечения материалов из подземных формаций (фиг ° 1) состоит из полого ступенчатого корпуса l с боковыми от вЂ, 45 верстиями, в которых смонтированы . гидромониторные насадки 2. На корпусе 1 выше насадок 2 установлен вращающийся пакер 3. К верхней части корпуса J присоединен переходник 4

50 на двойную бурильную колонну, состоящую из наружной 5 и внутренней 6, труб. Кольцевое пространство 7 между трубами 5 и 6 является частью напорной магистрали устройства, а осевой канал 8 является возвратным.

Внутри корпуса l и гереходника 4 установлена на фланце 10, снабженном каналами, центральная трубка 9, по своей внешней поверхности 25 сочленен с К 1 с возможностью углового смещения. Это позволяет реализовать два режима работы устр-ва. При бурении направить весь поток рабочей жидкости из HM I через полость 26 и кольцевой эжектор 25 в возвратный канал 12. При гидроразмыве стенок 2 и образовании выемочной камеры поток рабочей жидкости разделяется на две части. Одна иэ частей потока поступает по описанной системе, а другая через канал, полость насадки и насадку 2 сообщает 1!М I I с пространством

30 за К I. 8 ил. ! образующая с корпусом l кольцевую напорную магистраль 11, Осевое отверстие 12 трубки 9 является частью возвратного канала (фиг, 2) .

В напорной магистрали 11 между корпусом 1 и трубкой 9 установлен на подшипниках 13 и 14 полый торсионный вал 15, с которым жестко соединен породоразрушающий инструмент 16, в торце которого выполнена фасонная расточка 17.

Торсионный вал 15 образует с корпусом и лородоразрушакщюч инструментом 16 полость 18 гидромониторных насадок. На наружной поверхности вала 15 выполнены продольные пазы 19, а в стенке вала 15 выполнены радиальные каналы 20 и 21. Кроме того, вал 5 ж еет выступы 22 для передачи вращения при взаимодействии с внутренней поверхностью 23 корпуса 1 . На внутренней поверхности торсионного вала

l5 спрофипированы винтовые лопасти 24 (фиг. 3-6) .

Вал 15 совместно с трубкой 9 и басонной расточкой 7 породоразрушающего инструмента 16 образует кольцевой эжектор 25 и одноименную полость 26.

Породоразрушающий инструмент 16 по своей внешней поверхности 25 сочленен с корпусом 1 устройства с возможностью углового смещения. Зто позволяет реализовать два режима работы устройства . при бурении направить весь поток рабочей жидкости из напорной магистрали 11 через полость 26 и кольцевой эжектор 25 в возвратный канал

12; при гицрораэмыве стенок 28 сква5 1553 жины и образовании выемочной камеры

29 разделить поток рабочей жидкости на две части. Одна из частей потока будет направлена по описанному трак- .

5 ту, Другая часть потока через канал 20, полость 18 и насадку 2 сообщит напорную магистральlll с пространством 30 за корпусом 1 устройства.

Устройство работает следующим об- 10 разом.

Для реализации процесса бурения скважины без размыва ее стенок устройству через колонну двойных бурипьных труб. 5, 6 сообщается осевое уси- 16 лие и крутящий момент, а по кольцевой магистрали 7 подается рабочая жидкость. Благодаря трению о забой 31 скважины торца 32 породораэрушающего инструмента 16 происходит его угловое 20 смещение против часовой стрелки относительно корпуса l. При этом гицромониторная насадка 2 перекрыта наружной поверхностью 33 шлицев 22 и весь поток рабочей жнпкости иэ магистрали

7-11 направляется через полость 26 и кольцевой эжектор 25 в возвратный ка-. нал 12. Образующиеся при бурении керн и шлам будут выноситься на поверхность возвратным потоком рабочей ЗО жидкости.

Гидроразмыв стенок 28 скважины, образование выемочной камеры,29 и извлечение размытого материала на поверхность производятся следующим об" разом. В намеченном для этого интервале ствола с*важины снимают осевую нагрузку, устройство поднимают над забоем 31, продолжая закачивать рабочую жицкость, которая, воздействуя на 40 винтовые лопасти 24, производит возвратное угловое смещение торсионного вала 15 в исходное положение. При этом гидромониторная насадка 2 открывается и рабочая жидкость из магист- 45 рали 7-11 через канал 20, полость IB и насадку 2 будет поступать в про" странство 30 эа корпусом l Под действием высоконапорной струи стенка

27 . скважины будет разрушаться с об- у) разованием выемочной камеры 29. Из камеры 29 продукты разрушения в виде

686 6 пульпы будут перемещаться к забою з) скважины и по каналам ) ) и 8 транспо рт иров ать с я на поверхность, При этом пакер 3, создавая сопротивление, будет препятствовать перетоку пульпы и миграции полезного компонента по скважине.

Закончив цикл размыва и извлечения материалов, можно продолжить бурение постановкой устройства на забой 3) скважины. В момент перекрытия гидромониторной насадки 2 поверхностью 33 шлицев 22 резко возрастает давление в полости 18. Для предотвращения иправлического удара в конструкции устройства предусмотрены каналы 21 сообщающие полость 18 гиз,ромониторных насадок с полостью 26 и кольцевым эжектором 25.

Формула изоб ре тен ия

Устройство для бурения скважин и извлечения материалов из подземных формаций, содержащее полый корпус с боковыми отверстиями и смонтированными в них гидромониторньми насадками, породораз рушающий инструмент, размещенную в корпусе центральную трубку, образующую с породоразрушающ м инструментом кольцевой эжектор и разделяющую внутреннее пространство корпуса на кольцевую напорную магистраль и осевой возвратный канал, отлич ающее с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно снабжено полым торсионным валом, установленньм в кольцевой напорной магистрали с воэможностью углового смещения и образующим с корпусом полость гидромониторных насадок, при этом вал имеет радиальные каналы, винтовые лопасти на внутренней поверхности и на внешней поверхности выступы, взаимодействующие с внутренней поверхностью корпуса с возможностью перекрытия боковых отверстий, а породораэрушающий инструмент соединен с укаэанным валом жестко и с корпусом - с возможностью углового смещения.

1553686

)553686

l553686

26 7 2Составитель 11.Чертова

Редактор N.Бандура Техред Л. Сердюкова Корректор H. Ãè1 няк

Заказ 443 Тираж 391 Подп ис но е

ВНИ1П1И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101