Способ определения расположения границы льда и грунта при бурении стамух горячей водой

Авторы патента:

E21C39/00 - Устройства для определения на месте разработки твердости или других свойств полезных ископаемых, например с целью выбора соответствующих инструментов для добычи

Владельцы патента RU 2647545:

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Арктический и антарктический научно-исследовательский институт" (ФГБУ "ААНИИ") (RU)

Изобретение относится к ледоведению и ледотехнике и может быть использовано в ледовых исследованиях, в частности в районах добычи углеводородов на шельфе замерзающих морей. Технический результат заключается в повышении точности определения границы льда и грунта при бурении. В процессе теплового бурения стамух производится запись на компьютер скорости бурения и прозрачности талой воды вблизи забоя. Как только термобур проходит сквозь лед в грунт, прозрачность ее резко уменьшится. При последующей обработке этих данных на компьютере сопоставляется зависимость скорости бурения от глубины с прозрачностью талой воды. Глубина, на которой произошло уменьшение прозрачности талой воды, соответствующее переходу бура из льда в грунт, определяется как глубина расположения границы льда и грунта.

Изобретение относится к ледоведению и ледотехнике и может быть использовано в ледовых исследованиях, в частности, в районах добычи углеводородов на шельфе замерзающих морей.

Стамуха представляет собой неподвижный торос, образовавшийся или придрейфовавший на мелководье и сидящий на грунте. Задачей исследования внутреннего строения льда является оценка возможных воздействий этих ледяных образований на различные морские сооружения.

Известные дистанционные методы исследования льда, такие как радиолокация и гидролокация, не могут обеспечить получение достоверных данных о внутреннем строении торосов и стамух из-за помех при зондировании неоднородного льда. Для таких исследований обычно проводят бурение скважин во льду с отбором или без отбора керна.

Известен способ определения расположения границы льда и грунта при бурении стамух горячей водой [1, 2]. Во время бурения измеряют температуру талой воды вблизи забоя. Граница льда и грунта относительно поверхности льда расположена на глубине, при которой произошло резкое изменение температуры воды на забое и уменьшение скорости бурения до полной остановки термобура. Достоинством данного способа является достоверность определения расположения границы льда и грунта. Недостатком является неоднозначность при бурении стамухи остывшей рабочей водой из-за большого удаления водоподогревателя от объекта исследования или по иным причинам.

Целью настоящего изобретения является получение при водяном бурении объективной информации для определения расположения границы льда и грунта.

Указанная цель достигается следующими действиями:

1. В процессе теплового бурения-плавления льда производят запись на компьютер скорости бурения и прозрачности талой воды. Как только термобур проходит сквозь лед в грунт, в скважине появляется взвесь воды и грунта или ила, и прозрачность ее резко уменьшится, даже если термобур продолжает погружаться, размывая грунт.

2. При последующей обработке этих данных на компьютере сопоставляется зависимость скорости бурения с прозрачностью талой воды. Глубина, на которой произошло уменьшение прозрачности талой воды, соответствующее переходу бура изо льда в грунт, определяется как глубина расположения границы льда и грунта.

Предлагаемый способ обеспечивает получение большого объема необходимой объективной информации о строении стамух. Экономический эффект от использования предлагаемого способа состоит из экономии времени высококвалифицированных специалистов при полевых работах. Учитывая повышенный интерес к строению торосистых образований в районах добычи углеводородов на шельфах замерзающих морей, настоящее предложение можно считать актуальным.

Библиографические данные

1. Морев В.А., Морев А.В., Харитонов В.В. Способ определения структуры торосов и стамух, свойств льда и границы льда и грунта. Патент на изобретение №2153070 от 20.07.2000. Бюллетень №20.

2. Victor V. Kharitonov and Valentin A. Morev. Computer recording of hot water drilling of ice ridges and stamukhas. Proc. of the 20th Int. Conference on Port and Ocean Engineering under Arctic Conditions (POAC). June 9-12, 2009, , Sweden.

Способ определения расположения границы льда стамух и грунта, характеризующийся тем, что осуществляют тепловое водяное бурение скважин во льду с записью на компьютер или логгер скорости бурения и прозрачности талой воды вблизи забоя, при последующей обработке этих данных на компьютере сопоставляют зависимость скорости бурения с прозрачностью талой воды и глубину, на которой произошло уменьшение прозрачности талой воды, определяют как глубину расположения границы льда и грунта.

Изобретения относятся к исследованию материалов путем определения их физических свойств и могут быть использованы для статического и динамического сжатия образцов горных пород и определения совокупности физических величин, характеризующих начальную стадию процесса их разрушения, например спектра упругих колебаний от образования микротрещин.

Способ определения расположения нижней границы консолидированного слоя торосов и стамух по солености талой воды при электротермобурении // 2643376

Водяной термобур для бурения скважин в ледяных образованиях // 2640605

Изобретение относится к устройствам для теплового бурения скважин во льду и может быть использовано для исследования внутреннего строения ледников и нагромождений морского льда - торосов и стамух.

Устройство для определения коэффициентов пуассона и поперечных деформаций фрагментов массива раздробленных скальных пород и оценки их сжимаемости в массиве // 2634312

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для прогноза устойчивости и деформируемости массивов раздробленных скальных пород. Технический результат заключается в повышении эффективности и достоверности определения коэффициентов Пуассона и поперечной деформации фрагментов массива раздробленных скальных пород, а также сжимаемости пород в массиве.

Способ определения расположения нижней границы консолидированного слоя торосов и стамух при электротермобурении // 2630017

Извлекаемая глубинная реперная станция // 2627503

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при контроле состояния пород кровли горных выработок. Технический результат заключается в упрощении измерений и конструкции реперной станции и возможности повторного ее использования.

Устройство и способ мониторинга отделительного слоя кровли на основе волоконной решетки в горной разработке // 2627051

Изобретение относится к устройству для мониторинга и способу мониторинга отдельного слоя кровли в горной разработке на основе волоконной решетки. Технический результат заключается в повышении безопасности за счет более высокой эффективности мониторинга и точности измерений.

Устройство для измерения деформаций земной поверхности // 2625616

Устройство для измерения деформаций земной поверхности относится к области измерительной техники, в частности к методу измерения относительных перемещений двух точек на земной поверхности или отдельных участков инженерных и строительных сооружений, разнесенных на значительные расстояния, происходящих из-за воздействия природных и экзогенных процессов.

Метод оценки напряженного состояния материалов // 2625360

Изобретение относится к способу определения напряженного состояния материалов, например горных пород. Технический результат заключается в повышении точности оценки напряженного состояния материалов, из которых состоит сооружение, и, соответственно, повышении надежности его эксплуатации.

Способ определения динамики процессов деформирования породы горного массива и устройство для его реализации // 2624746

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для измерения раскрытия трещин при проведении геомеханического мониторинга. Способ включает бурение скважин и шпуров в подземных горных выработках.

Способ оценки напряженного состояния горных пород // 2648401

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для оценки напряженного состояния горных пород в породном массиве. Технический результат заключается в повышении эффективности способа оценки напряженного состояния горных пород за счет увеличения локального напряжения в горной породе до предела ее прочности и оценки значений фактически действующих в ней напряжений. Способ включает прием от трещин электромагнитных и упругих волн, оценку напряженного состояния горных пород. Трещины создают направленными возрастающими ударными нагрузками на горную породу и фиксируют их появление по частотному спектру электромагнитных и упругих волн. Напряженное состояние горной породы оценивают по значению удельного усилия той из указанных нагрузок, при которой напряжение в горной породе достигает предела ее прочности. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство для определения энергоемкости разрушения горных пород // 2649435

Изобретение относится к исследованию механических свойств горных пород, а именно к устройству для определения энергоемкости разрушения горных пород. Технический результат заключается в обеспечении равномерного нагружения испытуемой горной породы, а также упрощении конструкции устройства без ухудшения его характеристик. Устройство включает станину, перфорированный стакан, нажимной и упорный пуансоны и нагрузочный винт с установленными на нем резьбовыми гайками. При этом нажимной и упорный пуансоны выполнены за одно целое с соответствующими им резьбовыми гайками, которые входят в соединение с нагрузочным винтом на участках с резьбами одного направления, но разного шага. Причем шаги резьб на резьбовых участках нажимного и упорного пуансонов различаются не более чем на 5%. 1 ил.