Буровая головка для расширения направляющего ствола для создания буровой скважины

Изобретение относится к буровой головке для расширения направляющего ствола с целью создания с применением метода горизонтально направленного бурения буровой скважины, имеющей стенку скважины, посредством отделения окружающей направляющий ствол породы в области простирающегося по существу под прямым углом к направляющему стволу забоя. Технический результат заключается в уменьшении износа режущих роликов. Буровая головка имеет основной корпус, на котором предусмотрен соединительный элемент для направляющей бурильной колонны. На основном корпусе предусмотрено по меньшей мере два держателя инструмента, каждый из которых предназначен по меньшей мере для одного бурового инструмента. По меньшей мере один держатель инструмента радиально удален от основного корпуса дальше, чем по меньшей мере один другой держатель инструмента, так что имеются по меньшей мере один внешний и один внутренний буровой инструмент, которые являются приводимыми в зацепление с забоем. По меньшей мере один внутренний буровой инструмент и по меньшей мере один внешний буровой инструмент расположены в каждом случае со смещением под углом относительно забоя. Предусмотрен по меньшей мере один захватный инструмент, имеющий область зацепления с забоем, в которой расположен буровой инструмент, и выполненный с возможностью захвата отделенной на забое буровой мелочи и ее вывода из области бурения. Предусмотрен по меньшей мере один захватный инструмент, предназначенный для захвата лежащей на подошве скважины буровой мелочи и имеющий захватную поверхность, которая наклонена относительно линии визирования скважины под углом <20°. 13 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Изобретение относится к буровой головке для расширения направляющего ствола для создания буровой скважины со стенкой буровой скважины за счет отделения окружающей направляющий ствол породы в области простирающегося по существу под прямым углом к направляющему стволу забоя, имеющей основной корпус, на котором предусмотрен соединительный элемент для направляющей бурильной колонны, причем на основном корпусе предусмотрен по меньшей мере один держатель инструмента по меньшей мере для одного бурильного инструмента.

Из ЕР 0360321 известен так называемый HDD-метод (метод горизонтально направленного бурения), при котором для прокладки трубопровода под препятствием без выемки грунта вдоль заданной линии бурения создают направляющий ствол от начальной точки до целевой точки. Затем на направляющей бурильной колонне с целевой стороны устанавливают очиститель, который соединен с подлежащим прокладке трубопроводом. За счет вращения направляющей бурильной колонны очиститель приводится в действие. Продвижение очистителя при одновременном втягивании трубопровода происходит за счет вытягивания направляющей бурильной колонны. При этом очиститель выполнен так, что он на стороне соединения с трубопроводом закрыт.Только лишь отводная линия для отвода рыхлого грунта в сочетании с суспензией для смазки трубопровода, для сохранения скважины открытой и для отгрузки буровой мелочи предусмотрена в буровой магистрали. На передней стороне очиститель выполнен открытым, так что отделенный очистителем грунт может входить в очиститель и там смешанный с водой может быть отведен. Сам очиститель представляет собой цилиндрический корпус, который на своей передней стороне имеет зубья, при помощи которых разрыхляется грунт.US 5,269,384 раскрывает способ и устройство для расширения буровой скважины. При этом также с помощью горизонтального направленного бурения создается направляющий ствол. Затем на направляющей бурильной колонне устанавливают очиститель. За очистителем предусмотрен трубопровод, который по существу соответствует диаметру направляющей бурильной колонны.

На практике оказалось, что при применении HDD-метода расширительные буровые головки подвергаются значительному износу. Это происходит, прежде всего, тогда, когда используется так называемый способ одного прохода, при котором происходит расширение направляющей скважины до окончательного диаметра создаваемой буровой скважины. Износ происходит по существу на шарошках/режущих роликах. Если они изнашиваются до достижения конечной точки, расширительную буровую головку приходится извлекать из скважины, и шарошки заменяются, а затем расширительная буровая головка снова вводится в скважину, чтобы можно было продолжить бурение. Это приводит к значительному подготовительно-заключительному времени.

Оказалось, что ответственными за износ являются разные аспекты.

Во-первых, следует назвать центрирование буровой головки в буровой скважине или же в направляющем стволе. Плохое центрирование отрицательно сказывается на сроке службы резцов (режущих роликов), их подшипников и твердосплавных вставок. Кроме того, недостаточное центрирование приводит к вносу вибраций и колебаний, которые через колонну бурильных труб распространяются до присоединенного бурового агрегата. Кроме того, плохое центрирование в буровой скважине приводит к некруглым скважинам вдоль подлежащей бурению трассы. При нескольких расширительных проходах это сказывается на износе следующего прохода.

Кроме того, износ возникает в результате того, что крупная буровая мелочь прямо за буровой головкой осаждается на подошве скважины и не смывается введенной суспензией к выходному отверстию скважины. Она остается там в подошве в виде слоя и в результате введения и выведения расширительной буровой головки из скважины/в скважину только повторно подвергается наезду и дополнительно измельчается. Эта проблема до сих пор, либо игнорируется, либо приводит к тому, что диаметру буровой скважины придается избыточный размер, чтобы обеспечить место для ввода продуктового трубопровода, который вводиться в скважину. Вообще, износ приводит к тому, что интервалы для смены роликов становятся меньше. Дополнительно, это приводит, прежде всего, к потере твердосплавных вставок ряда калибров режущего ролика, что, в свою очередь, приводит к меньшей буровой скважине.

Поэтому задача изобретения состоит в том, чтобы создать буровую головку, при которой уменьшается износ режущих роликов.

Предложена буровая головка для расширения направляющего ствола с целью создания с применением метода горизонтально направленного бурения (HDD-метода) буровой скважины, имеющей стенку скважины, посредством отделения окружающей направляющий ствол породы в области простирающегося по существу под прямым углом к направляющему стволу забоя, имеющая основной корпус, на котором предусмотрен соединительный элемент для направляющей бурильной колонны, причем на основном корпусе предусмотрено по меньшей мере два держателя инструмента, каждый из которых предназначен по меньшей мере для одного бурового инструмента, причем по меньшей мере один держатель инструмента радиально удален от основного корпуса дальше, чем по меньшей мере один другой держатель инструмента, так что имеются по меньшей мере один внешний и один внутренний буровой инструмент, которые являются приводимыми в зацепление с забоем, причем по меньшей мере один внутренний буровой инструмент и по меньшей мере один внешний буровой инструмент расположены в каждом случае со смещением под углом относительно забоя. В соответствии с изобретением предусмотрен по меньшей мере один захватный инструмент, имеющий область зацепления с забоем, в которой расположен буровой инструмент, и выполненный с возможностью захвата отделенной на забое буровой мелочи и ее вывода из области бурения, и предусмотрен по меньшей мере один захватный инструмент, предназначенный для захвата лежащей на подошве скважины буровой мелочи и имеющий захватную поверхность, которая наклонена относительно линии визирования скважины под углом <20°.

Таким образом, предусмотрены по меньшей мере два держателя инструмента, что по меньшей мере один держатель инструмента радиально расположен дальше от основного корпуса, чем по меньшей мере один другой держатель инструмента, так что имеются по меньшей мере один внешний и один внутренний буровой инструмент, которые являются вводимыми в зацепление с забоем, и что по меньшей мере один внутренний буровой инструмент и по меньшей мере один внешний буровой инструмент расположены в каждом случае со смещением под углом относительно забоя.

Неожиданным образом оказалось, что в результате углового расположения буровых инструментов относительно друг друга буровая головка оптимально центрируется относительно забоя, так что происходит явное уменьшение износа.

Предпочтительное решение изобретения предусматривает, что оба буровых инструмента расположены так, что забой имеет по меньшей мере одну радиально обегающую клиновидную выемку или по меньшей мере один радиально обегающий клиновидный выступ. При этом является благоприятным, что внутренний угол между буровыми инструментами составляет от 120 до 150°, предпочтительно от 135 до 140°.

Согласно изобретению второе решение задачи предусматривает, что предусмотрено промывочное сопло, из которого является выдаваемой промывочная среда, причем промывочное сопло расположено так, что область между стенкой скважины и обращенным к стенке скважины внешним участком бурового инструмента является промываемой выдаваемой промывочной средой.

Неожиданным образом оказалось, что за счет этой целевой промывки щели в калибровочной области между стенкой скважины и режущими роликами простым образом может быть значительно уменьшен износ.

Согласно изобретению третье решение задачи предусматривает, что предусмотрен по меньшей мере один захватный инструмент, который имеет область зацепления с забоем, в которой расположен буровой инструмент, и что захватный инструмент захватывает отделенную на забое буровую мелочь и выводит из области бурения.

Также и здесь неожиданным образом оказалось, что за счет прямого захвата буровой мелочи на забое износ явно уменьшается. Кроме того, уменьшение износа имеет место на режущих роликах, так как за счет выполнения отдельного бурового инструмента на захватном инструменте возможно находящаяся на забое частично отделенная порода или также имеющаяся рыхлая порода отделяется дополнительным буровым инструментом, а не должна отделяться и дополнительно и измельчаться режущими роликами, что также приводит к износу режущих роликов.

Предпочтительное решение изобретения предусматривает, что на захватном инструменте предусмотрено по меньшей мере одно промывочное сопло. Это улучшает вынос буровой мелочи и поддерживает отделение частично отделенной породы или также имеющейся рыхлой породы.

Кроме того, является благоприятным то, что захватный инструмент и/или буровой инструмент имеет форму контура поверхности забоя. Еще одно решение изобретения предусматривает, что захватный инструмент радиально покрывает область бурения буровой головки. За счет этого обеспечивается особенно основательная отгрузка.

Согласно изобретению четвертое решение задачи предусматривает, что для измельчения буровой мелочи предусмотрен измельчительный инструмент, который имеет измельчительную поверхность, которая является перемещаемой вдоль стенки скважины, так что между измельчительной поверхностью и стенкой скважины предусмотрена измельчительная щель.

Выполнение такого измельчительного инструмента прямо на буровой головке приводит к тому, что происходит лучшая выгрузка буровой мелочи. Отделенная буровая мелочь большого диаметра при определенных условиях является хуже выносимой потоком текущей в буровой скважине промывочной среды и склонна к осаждению на подошве скважины. Дробильный инструмент до сих пор применялся только при выгрузке по предусмотренному для этого трубопроводу, например, при микротуннелировании или аналогичных технологиях. При HDD-методе такое дополнительное дробление до сих пор было невозможным.

Предпочтительное решение изобретения предусматривает, что измельчительная щель является регулируемой. За счет этого становится возможным учитывать максимальную крупность выгружаемого материала в зависимости от промывочной среды.

Кроме того, является благоприятным то, что измельчительная поверхность расположена наклонно относительно стенки буровой скважины. За счет этого достигается особенно хороший результат измельчения.

Еще одно решение изобретения предусматривает, что измельчительный инструмент расположен на внешней стороне захватного инструмента. Это представляет собой эффективную возможность расположения инструмента без дополнительных элементов на буровой головке.

Согласно изобретению пятое решение задачи предусматривает, что предусмотрен по меньшей мере один захватный инструмент для захвата лежащей на подошве скважины буровой мелочи, который имеет захватную поверхность, которая наклонена относительно линии визирования скважины под углом <20°.

Неожиданным образом оказалось, что за счет этого является возможной особенно эффективная отгрузка буровой мелочи. Благодаря пологому углу буровая мелочь не загребается за буровую головку, а захватывается вдоль периметра скважины и в высшей точке скважины за счет силы тяжести падает вниз и оттуда попадает прямо в поток промывочной среды.

Предпочтительное решение изобретения предусматривает, что захватная поверхность на ее радиальной внешней стороне снабжена центрирующей поверхностью и/или измельчительной поверхностью.

Согласно изобретению шестое решение задачи предусматривает, что держатель инструмента расположен так, что он является радиально перемещаемым.

Неожиданным образом получилось, что за счет этого износ внешних режущих роликов может быть значительно уменьшен. За счет перемещения достигается то, что новый буровой инструмент после замены на пути к забою при повторной встройке, особенно в калибровочной области, не должен работать чрезмерно, так как диаметр в обработанной изношенными режущими роликами области не должен быть расширен, чтобы сделать возможным введение буровой головки с новыми режущими роликами.

Предпочтительное решение изобретения предусматривает, что для обеспечения регулируемости предусмотрены распорки. Это представляет собой особенно простую возможность регулирования.

Эти шесть указанных выше решений задачи согласно изобретению благоприятным образом комбинируются одно с другим для уменьшения износа.

Еще одно решение изобретения предусматривает, что на обращенной от забоя стороне буровой головки имеется по меньшей мере один действующий относительно стенки скважины центрирующий элемент. За счет этого может быть простым образом достигнуто дополнительное улучшение стабилизации буровой головки.

Еще одно решение изобретения предусматривает, что присоединительный элемент выполнен продолговатым для входа в направляющий ствол скважины и/или по существу с диаметром направляющей бурильной колонны и/или имеет центрирующий участок с диаметром, идентичным по существу диаметру направляющей скважины. За счет этого простым образом может быть достигнуто дополнительное улучшение стабилизации буровой головки.

Еще одно решение изобретения предусматривает, что предусмотрен по меньшей мере один стабилизирующий элемент, который на его внешней стороне имеет контактный участок, плоский или с радиусом стенки скважины, и что стабилизирующий элемент, предпочтительно, выполнен в виде захватного инструмента. За счет этого простым образом может быть достигнуто дополнительное улучшение стабилизации буровой головки.

Еще одно решение изобретения предусматривает, что за буровой головкой предусмотрен описанный в дальнейшем центрирующий элемент.

Согласно изобретению еще одно решение задачи предусматривает, что за буровой головкой, прежде всего, буровой головкой в вышеописанном исполнении, расположен центрирующий элемент с основным корпусом, который имеет присоединительные элементы для монтажа центрирующего элемента в бурильной колонне, причем на основном корпусе предусмотрены выполненные в виде круговых сегментов, расположенные на основном корпусе посредством по меньшей мере одного несущего элемента, участки, которые совпадают с радиусом бурения буровой головки, причем по меньшей мере один участок имеет захватный инструмент для захвата лежащей на подошве скважины буровой мелочи, который имеет захватную поверхность, которая наклонена относительно линии визирования буровой скважины под углом <20°.

За счет выполнения центрирующего элемента бурильная колонна за буровой головкой стабилизируется, что непосредственно положительно сказывается на центрировании буровой головки относительно забоя. Кроме того, за счет целенаправленного выноса при определенных условиях осажденной на подошве скважины буровой мелочи предотвращается повторный наезд буровой головкой и сопутствующий этому износ.

Еще одно решение изобретения предусматривает, что захватная поверхность на ее радиальной внешней стороне, предпочтительно, снабжена центрирующей поверхностью и/или измельчительной поверхностью.

Дополнительно, следует сказать, что формулировка «и/или» подразумевает соединение соответствующих признаков как союзом «и», так и союзом «или».

В дальнейшем решения изобретения описываются более детально на предпочтительном примере осуществления в связи с дальнейшим чертежом.

Показано на:

Фиг. 1: первый пространственный вид буровой головки согласно изобретению в буровой скважине,

Фиг. 2: второй пространственный вид к фиг. 1,

Фиг. 3: еще один пространственный вид буровой головки согласно изобретению,

Фиг. 4: частично разрезанный пространственный вид сбоку буровой головки согласно изобретению и частично разрезанный пространственный вид сбоку полученной с помощью буровой головки согласно изобретению буровой скважины,

Фиг. 5: фрагментарный вид к фиг. 4, без окружающей буровой скважины,

Фиг. 6: разрезанный частичный вид буровой головки согласно изобретению,

Фиг. 7: еще один частичный вид буровой головки согласно изобретению,

Фиг. 8: держатель инструмента с буровым инструментом буровой головки согласно изобретению в первом положении,

Фиг. 9: второе положение к фиг. 8,

Фиг. 10: стабилизатор согласно изобретению в частично разрезанном виде,

Фиг. 11: вид в разрезе к фиг. 10.

На фиг. 1 и 2 показана буровая скважина 100 в грунте/породе 101, в которую после завершения скважины 100 вводится трубопровод (не показан). Перед буровой скважиной 100 расположен направляющий ствол 102, который уже был изготовлен от начальной точки (не показана) до целевой точки (не показана). Как видно на фиг. 1, буровая скважина 100 имеет забой 103 и стенку 104 буровой скважины. Забой 103 простирается по существу под прямым углом к направляющему стволу 102.

В буровой скважине 100 расположена буровая головка 10, в случае с которой речь идет о расширяющей буровой головке. Буровая головка 10 имеет основной корпус 11, на котором расположены поперечины 12, которые с радиальным удалением соединены с несущим кольцом 13. Поперечины 11 снабжены держателями 14 инструмента, на которых расположены режущие ролики 15. Режущие ролики 15 имеют зубья 16 из твердого сплава, такого как карбид вольфрама, для разрыхления грунта, или же породы 101, на забое 103.

Кроме того, на основном корпусе 11 расположен первый соединитель 17 для находящейся в направляющем стволе 102 бурильной колонны (не показана) и второй соединитель 18 на заднем конце буровой головки 10 для подсоединения находящейся в буровой скважине 100 бурильной колонны (не показана). На первом соединителе 17 предусмотрен стабилизатор 19, который имеет по существу такой же диаметр, как и направляющий ствол 102 и находится в нем.

Как видно на правом изображении на фиг. 4, забой 103 имеет V-образный вруб 105, который предусмотрен радиально обегающим вокруг направляющего ствола 102. Оказалось, что за счет выполнения V-образного вруба 105 буровая головка 10 особенно стабилизируется по отношению к скважине 100. Для получения V-образного вруба 105 определенное число держателей 14 инструмента ориентировано так, что их режущий ролик 15 находится в зацеплении с расположенным радиально дальше от направляющего ствола 102 внешней стороной 106 V-образного вруба 105 и изготавливает ее, к то время как еще одно число держателей инструмента 14 расположено так, что их режущий ролик 15 находится в зацеплении с радиально менее удаленной от направляющего ствола внутренней стороной 107 V-образного вруба 105 и изготавливает ее. В качестве альтернативы и что здесь не показано, также является возможным, что V-образный вруб 105 выполнен обратным, то есть как выступ, вдающийся в буровую скважину 100. Тогда для этого необходимо соответственно располагать держатели 14 инструмента и расположенные в них режущие ролики 15. В настоящей форме исполнения буровой головки 10 три режущих ролика 15 расположены так, что изготавливается внешняя сторона 106 забоя 103, в то время как два режущих ролика 15 предусмотрены для изготовления внутренней стороны 107.

На держателях инструмента, режущие ролики 15 которых изготавливают внешнюю сторону 106, предусмотрены промывочные сопла 20, которые расположены так, что они промывают щель 108 между внешним рядом 21 зубьев режущего ролика 15 и стенкой 104 буровой скважины, чтобы тем самым целенаправленно предотвращать износ внешнего ряда 21 зубьев. В связи с малой шириной щели щели 108, здесь, прежде всего, на подошве 113 скважины, скапливается буровая мелочь 109, которая соответственно приводит к чрезмерному износу внешнего ряда зубьев. За счет целенаправленной промывки щели 108 это предотвращается.

Кроме того, на поперечине 12 предусмотрен очистной инструмент/захватный инструмент 22. Очистной инструмент 22 служит в качестве захватного инструмента для захвата буровой мелочи 109 на забое 103. На своей передней стороне он имеет буровой инструмент 23. Буровой инструмент 23 имеет по существу такую же форму, как и V-образный вруб 105 и касается его при вращении буровой головки 10. Очистной инструмент 22 удаляет отделенную режущими роликами 15 буровую мелочь 109 из области резания режущих роликов 15. Кроме того, буровой инструмент 23 очистного инструмента 22 находится в зацеплении с забоем 103 и в состоянии отделять и удалять находящуюся на забое 103 рыхлую породу, или же ранее отделенную режущими роликами породу. За счет этого предотвращается проход рыхлой породы режущими роликами 15, что приводит к уменьшению износа. На очистном инструменте 22 также предусмотрено промывочное сопло 20 для промывки щели 108. Кроме того, на очистном инструменте 22 предусмотрены промывочные сопла 24, которые промывают забой 103 или же V-образный вруб 105. Очистной инструмент 22 расположен относительно диаметра буровой скважины 100 со смещением под углом к ней. Очистной инструмент 22 показан в увеличенном виде на фиг. 5. Кроме того, на внешней стороне поперечин 12 предусмотрены стабилизаторные поверхности 29, которые снабжены сменным быстроизнашивающимся щитком 30. Стабилизаторные поверхности 29, как и стабилизатор 19, обеспечивают лучшее центрирование буровой головки 10 в скважине 100, за счет того, что стабилизаторные поверхности, или же быстроизнашивающиеся щитки 30, находятся в зацеплении со стенкой 104 скважины. Кроме того, на несущем кольце 13 предусмотрены очистные инструменты 25, которые имеют удлиненный основной корпус 26 (см. фиг. 7). На их обращенной к стенке 104 скважины стороне расположен быстроизнашивающийся щиток 27. На боковой стороне основного корпуса 26 расположен быстроизнашивающийся щиток 28. Быстроизнашивающиеся щитки 27, 28 выполнены сменными. Очистные инструменты 25 через быстроизнашивающиеся щитки 27, 28 захватывают буровую мелочь 109, которая располагается, прежде всего, на подошве 113 буровой скважины, транспортирует ее, как показано на фиг. 11, вдоль стенки 104 скважины в скважине 100 вверх до тех пор, пока буровая мелочь 109 в связи с силой тяжести из области 31 захвата перед поверхностью 28 износа не отделится и не упадет вниз. В результате этого буровая мелочь 109 попадает в область 110 потока, в которой господствует более высокая скорость промывки скважины, чем во внешних областях стенки 104 скважины, за счет чего буровая мелочь 109 снова захватывается в поток, как это показано на фиг. 10.

При этом расположение очистных инструментов 25 относительно буровой головки 10 предусмотрено таким, что предусмотренная на основном корпусе 26 и покрытая быстроизнашивающимся щитком 28 захватная поверхность наклонена относительно линии визирования скважины 100 под углом от 0° до 20°, так как оказалось, что за счет этого происходит особенно хорошая транспортировка буровой мелочи в области 31 захвата к наивысшей точке 111 скважины.

Как показано на фиг. 6, на очистном инструменте 22 предусмотрен измельчительный инструмент 32. При этом речь идет об измельчительной поверхности 33, которая снабжена быстроизнашивающимся щитком 34, который выполнен сменным. Измельчительная поверхность расположена, как показано на фиг. 6, наклонно относительно стенки 104 скважины под углом а. Между измельчительной поверхностью 33 и стенкой 104 скважины образуется измельчительная щель 112, в которой обломки буровой мелочи 109, которые крупнее, чем измельчительная щель 112, собираются и измельчаются за счет образующихся в измельчительной щели 112 между стенкой 104 скважины и измельчительной поверхностью 33 срезающих сил. Измельчительный инструмент 32 также может быть предусмотрен на очистных инструментах 25 для лучшего измельчения буровой мелочи 109. Измельчительный инструмент 32 располагается на очистном инструменте 22, 25 в разных положениях, так что является достижимой регулируемость измельчительной щели 112 в зависимости от желаемой максимальной крупности буровой мелочи 109.

На задней стороне несущего кольца 13 расположено стопорное кольцо 35, которое посредством раскосов 36 соединено с несущим кольцом 13. За счет этого достигается лучшая стабильность несущего кольца 13 относительно основного корпуса 11. На задней стороне поперечин 12 предусмотрены промывочные сопла 37, которые за счет дополнительной отдачи промывочной среды именно во внешних областях скважины 100 в направлении стенки 104 скважины, дают более высокую скорость потока промывочной среды, так что обеспечивается лучшая выгрузка буровой мелочи 109.

Поскольку оказалось, что в результате износа на режущих роликах 15 может изменяться диаметр буровой скважины 100, что после смены режущих роликов 15 приводит к дополнительному проходу областей с уменьшенным диаметром новыми режущими роликами 15 при повторной установке буровой головки 10 в скважину 100 и тем самым к повторному износу внешних сторон режущих роликов 15, режущие ролики 15 в держателе 14 инструмента установлены с возможностью перемещения между первым положением (как показано на фиг. 8) и вторым положением (как показано на фиг. 9) с возможностью радиального перемещения. Чтобы осуществить фиксацию режущего ролика 15 в держателе 14 инструмента, предусмотрен распорный элемент 38, с помощью которого режущий ролик 15 фиксируется в своем соответствующем положении на внешней или внутренней стороне держателя 14 инструмента.

Для достижения еще лучшего центрирования буровой головки 10 и, кроме того, уменьшения износа режущих роликов 15 при введении и выведении буровой головки 10, или же улучшенной отгрузки буровой мелочи 109, в расположенной на соединителе 18 за буровой головкой бурильной колонне 39 предусмотрены центрирующие элементы 40. Они имеют основной корпус 41, на котором в радиальном направлении к стенке 104 скважины расположены поперечины 42. На поперечинах 42 расположены стабилизирующие участки 43, которые покрывают часть стенки 104 скважины. Как показано на фиг. 10, также может быть предусмотрено несколько поперечин 42 одна за другой. Стабилизирующие участки 48 на одной стороне имеют очистной инструмент 44, перед которым образована захватная область 31. Очистной инструмент имеет по существу захватную поверхность 45, которая снабжена быстроизнашивающимся щитком 28. Посредством очистного инструмента 44 буровая мелочь 109, как показано на фиг. 10 и 11, захватывается, транспортируется к самой высокой точке скважины, откуда затем буровая мелочь 109 падает вниз в область 110 потока промывки скважины и таким образом снова подается на отгрузку буровой мелочи 109 из скважины 100. Часть буровой мелочи 109, как показано на фиг. 10, снова осядет на подошве 113 скважины. При выведении буровой головки 10 она затем снова захватывается и соответственно снова подается в область 110 потока. Если возникнет необходимость поворачивать буровую головку 10, а тем самым и центрирующий элемент 40 в различных направлениях, на стабилизирующем участке 43 на обеих сторонах, как показано на фиг. 11, может быть предусмотрен соответствующий очистной инструмент.

1. Буровая головка для расширения направляющего ствола с целью создания с применением метода горизонтально направленного бурения буровой скважины, имеющей стенку скважины, посредством отделения окружающей направляющий ствол породы в области простирающегося по существу под прямым углом к направляющему стволу забоя, имеющая основной корпус, на котором предусмотрен соединительный элемент для направляющей бурильной колонны, причем на основном корпусе предусмотрено по меньшей мере два держателя инструмента, каждый из которых предназначен по меньшей мере для одного бурового инструмента, причем по меньшей мере один держатель инструмента радиально удален от основного корпуса дальше, чем по меньшей мере один другой держатель инструмента, так что имеются по меньшей мере один внешний и один внутренний буровой инструмент, которые являются приводимыми в зацепление с забоем, причем по меньшей мере один внутренний буровой инструмент и по меньшей мере один внешний буровой инструмент расположены в каждом случае со смещением под углом относительно забоя, отличающаяся тем, что предусмотрен по меньшей мере один захватный инструмент, имеющий область зацепления с забоем, в которой расположен буровой инструмент, и выполненный с возможностью захвата отделенной на забое буровой мелочи и ее вывода из области бурения, и предусмотрен по меньшей мере один захватный инструмент, предназначенный для захвата лежащей на подошве скважины буровой мелочи и имеющий захватную поверхность, которая наклонена относительно линии визирования скважины под углом <20°.

2. Буровая головка по п. 1, отличающаяся тем, что оба буровых инструмента расположены так, что забой имеет по меньшей мере одну радиально обегающую клиновидную выемку или по меньшей мере один радиально обегающий клиновидный выступ, и/или внутренний угол между буровыми инструментами составляет от 120 до 150°, предпочтительно от 135 до 140°.

3. Буровая головка по п. 1, отличающаяся тем, что предусмотрено промывочное сопло, из которого является выдаваемой промывочная среда, причем промывочное сопло расположено так, что область между стенкой буровой скважины и обращенным к стенке буровой скважины внешним участком бурового инструмента является промываемой выдаваемой промывочной средой.

4. Буровая головка по п. 1, отличающаяся тем, что на захватном инструменте предусмотрено по меньшей мере одно промывочное сопло.

5. Буровая головка по п. 1, отличающаяся тем, что захватный инструмент и/или буровой инструмент имеет форму контура поверхности забоя.

6. Буровая головка по п. 1, отличающаяся тем, что захватный инструмент радиально перекрывает область бурения буровой головки.

7. Буровая головка по п. 1, отличающаяся тем, что для измельчения буровой мелочи предусмотрен измельчительный инструмент, который имеет измельчительную поверхность, которая выполнена с возможностью перемещения вдоль стенки скважины, так что между измельчительной поверхностью и стенкой скважины предусмотрена измельчительная щель.

8. Буровая головка по п. 7, отличающаяся тем, что измельчительная щель является регулируемой и/или измельчительная поверхность расположена наклонно относительно стенки скважины, и/или измельчительный инструмент распложен на внешней стороне захватного инструмента.

9. Буровая головка по п. 1, отличающаяся тем, что захватная поверхность на ее радиальной внешней стороне снабжена центрирующей поверхностью и/или измельчительной поверхностью.

10. Буровая головка по п. 1, отличающаяся тем, что держатель инструмента расположен так, что он является радиально перемещаемым.

11. Буровая головка по п. 10, отличающаяся тем, что для обеспечения возможности перемещения предусмотрены распорки.

12. Буровая головка по п. 1, отличающаяся тем, что на обращенной от забоя стороне буровой головки имеется по меньшей мере один действующий относительно стенки скважины центрирующий элемент.

13. Буровая головка по п. 1, отличающаяся тем, что соединительный элемент выполнен продолговатым для входа в направляющий ствол и/или по существу с диаметром направляющего ствола и/или имеет центрирующий участок с диаметром, идентичным по существу диаметру направляющего ствола.

14. Буровая головка по одному из пп. 1-13, отличающаяся тем, что предусмотрен по меньшей мере один стабилизирующий элемент, который на его внешней стороне имеет контактный участок, плоский или с радиусом стенки скважины, и что стабилизирующий элемент, предпочтительно, выполнен в виде захватного инструмента.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к буроукладочному устройству для бестраншейной укладки трубопровода, имеющему буровую головку для отделения горной породы, причем буровая головка имеет присоединительный элемент для направляющей бурильной колонны, имеющему насос для всасывания и отгрузки отделенной буровой головкой буровой мелочи и присоединительный элемент за буровой головкой, в которой предусмотрен по меньшей мере один всасывающий элемент для приема и отгрузки отделенной горной породы, и имеющему соединительный участок, который имеет присоединительный элемент для трубопровода, и к способу бурения и укладки для бестраншейной укладки трубопровода, в котором вдоль заданной линии бурения изготавливают направляющий ствол скважины от начальной точки до целевой точки, причем направляющий ствол скважины образуется путем продвижения направляющей буровой головки с направляющей бурильной колонной, в котором после достижения целевой точки к концу направляющей бурильной колонны присоединяют буроукладочную головку, которую соединяют с трубопроводом и посредством которой буровую скважину расширяют и одновременно путем извлечения направляющей бурильной колонны из буровой скважины на одной стороне и/или путем введения трубопровода в буровую скважину укладывают трубопровод, причем отделенную буровой головкой буровую мелочь гидравлически захватывают за буровой головкой буроукладочного устройства и посредством насоса отгружают из буровой скважины.

Изобретение относится к области горного дела, бурения грунта или горных пород, в частности к методу горизонтально направленного бурения. Технический результат заключается в увеличении механической скорости расширения скважины, улучшении очистки рабочих поверхностей шарошек, повышении монтажеспособности и ремонтопригодности, а также в увеличении ресурса работы расширителя за счет периодической реставрации элементов шарошечного узла.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к расширителям шарошечного типа. Технический результат заключается в повышении проходки и скорости бурения за счет более качественной очистки забоя от разрушенной породы.

Изобретение относится к шарошечным буровым инструментам для бурения прямым ходом скважин со ступенчатой формой забоя либо для расширения ранее пробуренной скважины.

Изобретение относится к буровой технике для бурения и расширения скважин различного назначения в разных по крепости горных породах. Технический результат заключается в повышении надежности, технологичности и точности установки сменных шарошечных секций расширителя.

Изобретение относится к горному делу для бурения или расширения скважин. Технический результат заключается в повышении надежности устройства.

Изобретение может быть использовано в горном деле для бурения прямым ходом скважин со ступенчатой формой забоя. Технический результат заключается в увеличении прочности и долговечности съемных шарошек и их опор путем вынесения узла фиксации шарошек в наименее нагруженную зону.

Группа изобретений относится к способам адаптивного регулирования условий бурения скважин и к долотам для их реализации. Обеспечивает создание адаптивных условий бурения путем жесткого согласования условий разрушения горной породы забоя, условий очистки забоя от разрушенной породы и условий геологических, определяемых твердостью горной породы.

Изобретение относится к горной и строительной промышленности, а именно к устройствам для бурения скважин большого диаметра. .

Изобретение относится к буровой технике, а именно к конструкциям устройств для образования скважин большого диаметра пучком пневмоударников. .

Изобретение относится к буровой головке для расширения направляющего ствола с целью создания с применением метода горизонтально направленного бурения буровой скважины, имеющей стенку скважины, посредством отделения окружающей направляющий ствол породы в области простирающегося по существу под прямым углом к направляющему стволу забоя. Технический результат заключается в уменьшении износа режущих роликов. Буровая головка имеет основной корпус, на котором предусмотрен соединительный элемент для направляющей бурильной колонны. На основном корпусе предусмотрено по меньшей мере два держателя инструмента, каждый из которых предназначен по меньшей мере для одного бурового инструмента. По меньшей мере один держатель инструмента радиально удален от основного корпуса дальше, чем по меньшей мере один другой держатель инструмента, так что имеются по меньшей мере один внешний и один внутренний буровой инструмент, которые являются приводимыми в зацепление с забоем. По меньшей мере один внутренний буровой инструмент и по меньшей мере один внешний буровой инструмент расположены в каждом случае со смещением под углом относительно забоя. Предусмотрен по меньшей мере один захватный инструмент, имеющий область зацепления с забоем, в которой расположен буровой инструмент, и выполненный с возможностью захвата отделенной на забое буровой мелочи и ее вывода из области бурения. Предусмотрен по меньшей мере один захватный инструмент, предназначенный для захвата лежащей на подошве скважины буровой мелочи и имеющий захватную поверхность, которая наклонена относительно линии визирования скважины под углом <20°. 13 з.п. ф-лы, 11 ил.

Наверх