Способ бурения скважин большого диаметра и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к роторному бурению шахтных стволов и скважин большого диаметра и м.б. использовано для изменения или поддержания постоянства оси буримой выработки. Цель изобретения - повышение эффективности бурения за счет повышения точности заданного направления оси скважины. Устройство включает буровую колонну (БК) 11, ступенчатый бур с забурником 8, центратор 9, прикрепленный к БК 11, и механизм фиксации забурника 8. Последний механизм выполнен из корпуса (К) 12, подшипника, установленного на БК 11 с возможностью осевого перемещения и размещенного в продольном отверстии К12 с возможностью поворота в вертикальной плоскости и фиксации, и фиксаторов поворота К 12, выполненных в виде шарошек 17,

(39) ((!) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 D 1/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

r2 (21) 4777569/03 (22) 05,01.90 (46) 07.04.92. Бюл. № 13 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт организации и механизации шахтного строительства (72) И.А. Купчинский, О. С.Докукин, Е.С.Олейников, А.С.Гильман и В.Б.Ключко (53) 622.24.051 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1637434, кл. Е 21 D 1/08, 1988. (54) СПОСОБ БУРЕНИЯ СКВАЖИН БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к роторному бурению шахтных стволов и скважин большоro диаметра и м.б. использовано для изменения или поддержания постоянства оси буримой выработки. Цель изобретения— повышение эффективности бурения за счет повышения точности заданного направления оси скважины. Устройство включает буровую колонну (БК) 11, ступенчатый бур с забурником 8, центратор 9, прикрепленный к БК 11, и механизм фиксации забурника 8, Последний механизм выполнен из корпуса (К) 12, подшипника, установленного на БК 11 с возможностью осевого перемещения и размещенного в продольном отверстии К 12 с возможностью поворота в вертикальной плоскости и фиксации, и фиксаторов поворота К 12, выполненных в виде шарошек 17, 1724878 установленных с возможностью вращения в продольной плоскости К 12, Устройство м.б. снабжено разрывной тягой 20, соединяющей механизм фиксации с забурником 8, и упором 19, прикрепленным к верхнему торцу К 12. Вращением бура образуют ступенчатую скважину с промежуточной ступенью

4, При коррекции оси скважины ось забурника 8 на поверхности смещают на расчетную величину г и фиксируют . Устройство опускают в скважину и по достижении ступени 4 продольными нагружениями шароИзобретение относится к роторному бурению шахтных стволов и скважин большого диаметра и может быть использовано для изменения или поддержания постоянства оси бурильной выработки.

Цель изобретения — повышение эффективности бурения за счет продолжения образования скважины в любом заданном направлении.

На фиг. 1 изображена ступенчатая выработка, продольный разрез; на фиг. 2— предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 3 — разрез А — А на фиг. 2; на фиг.

4 — разрез Б — Б на фиг. 2; на фиг, 5 и 6 — фазы работы устройства.

На фигурах обозначены контур 1 скважины (выработки) до коррекции направления ее оси, ось 2 этой скважины, ось 3 вращения забурника при образовании приямка (ось коррекции), контур 4 промежуточной ступени скважины до коррекции направления, контур 5 приямка, ось 6 приямка, заданный уголсбкоррекции направления скважины, расчетное отклонение l i центра забоя вследствие коррекции, расчетный эксцентриситет l2 по механизму фиксации забурника, Устройство для бурения скважин большого диаметра состоит из ступенчатого бура 7, забурника 8, центратора 9 с утяжелителем 10, буровой колонны 11 и механизма фиксации забурника. Механизм фиксации забурника включает корпус 12 с продольным отверстием 13, подшипник 14 с вкладышем 15, установленный на буровой колонне 11 в отверстии 13 с возможностью поворота в вертикальной плоскости на шарнире 16, и фиксаторы поворота корпуса, выполненные в виде шарошек 17. Шарошки установлены с воэможностью вращения в продольной плоскости корпуса и их зубья выступают за поперечный габарит корпуса.

Корпус имеет поперечные отверстия 18 и

40 шек 17 выполняют продольные пазы 21. При последнем нагружении, когда упор 19 достигает ступени 4, тяга 20 разрывается. В этом положении забурник 8 зафиксирован от радиальных смещений в скважине. Забурнику 8 сообщают вращение и осевое перемещение. При этом К 12 скользит в подшипнике и забурник 8 образует приямок 5. Ступенчатый бур центрируется по приямку и образует выработку по скорректированному направлению. 2 с. и2з,п.ф-лы, 6 ил. упор 19 на его верхнем торце. Корпус 12 и забурник 8 соединены между собой посредством разрывной тяги 20. На боковых стенках промежуточной ступени скважины образованы и родол ьн ые пазы 21.

Способ бурения скважин большого диаметра заключается в следующем.

Вращением ступенчатого бура 7 разрушают породу и образуют ступенчатую скважину с контуром 1. При необходимости коррекции направления оси скважины (выработки) (фиг. 1) с изменением направления ее оси 2 на уголь с расчетным отклонением ! оси коррекции 3 от центра забоя выработки рассчитывают эксцентриситет и на уровне контура промежуточной ступени 4.

Ступенчатый бур поднимают на поверхность и опускают в выработку на буровой колонне устройство (фиг. 2), включающее центратор 9, утяжелитель 10, механизм фиксации забурника, забурник 8 и разрывную тягу 20.

При сборке устройства обеспечивают эксцентриситет путем соответствующей установки подшипника 14 в отверстии 13 и фиксации шарниров 16 в отверстиях 18 (фиг.

3). При монтаже буровой колонны 11 обеспечивают спуск устройства таким образом, чтобы эксцентриситет la был сориентирован в заданном направлении по азимуту. При достижении шарошками 17 промежуточной ступени 4 (фиг. 2) одним или несколькими продольными нагружениями этими шарошками выполняют продольные пазы 21. Нагружение при этом осуществляют весом буровой колонны 11, центратора 9, утяжелителя 10 и забурника 8, причем величина начальных нагружений не должна превышать прочности тяги 20, Последним нагружением жесткую связь забурника 8 с корпусом 12 устраняют, разрывая тягу 20, причем упор

19 достигает промежуточной ступени 4, В

1724878

10

72

H.

2 этом положении забурник 8 зафиксирован от радиальных смещений в скважине.

Забурнику через буровую колонну сообщают вращательное и поступательное движение вниз. При этом колонна 11 скользит во вкладышах 15 подшипника 14. Забурник

11 своими шарошками образует приямок 5 50 с осью 6. Далее ступенчатым буром 7 (фиг.

6), который занимает в выработке заданное положение, определяемое приямком, бурят выработку по скорректированному направ55 лению.

Формула изобретения

1. Способ бурения скважин большого диаметра, включающий образование ступенчатой скважины вращением ступенчатого бура, образование на забое приямка вращением забурника и продолжение образования скважины с центрацией бура относительно приямка, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности бу- 5 рения за счет продолжения образования скважины в любом заданном направлении, забурник при образовании приямка фиксир ют в промежуточной ступени скважины от

У радиальных смещений.

2. Устройство для бурения скважин большого диаметра, включающее буровую колонну, ступенчатый бур, забурник, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено центратором, прикрепленным к буровой колонне, и механизмом фиксации забурника, выполненным из корпуса с продольным отверстием, из подшипника, установленного на буровой колонне с возможностью осевого перемещения и размещенного в продольном отверстии корпуса с возможностью поворота в вертикальной плоскости и фиксации, и из фиксаторов проворота корпуса, 3. Устройство по и. 2, о тл и ч а ю щ е ес я тем, что фиксаторы выполнены в виде шарошек, установленных с возможностью вращения в продольной плоскости корпуса.

4. Устройство по пп. 2 и 3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что оно снабжено разрывной тягой, соединяющей корпус с забурником, и упором, прикрепленным к верхнему торцу корпуса.

1724878

16

12