Способ ударного бурения

Изобретение относится к области горной техники, к способам проходки скважин по породам средней и высокой крепости в горном деле и может найти применение в строительстве. Способ ударного бурения заключается в том, что породоразрушающий инструмент с выпуклой забойной частью прижимают к забою скважины, оказывают на него ударное воздействие и осуществляют возвратно-поворотное движение в продольной плоскости, удаляют буровую мелочь из скважины. Возвратно-поворотное движение породоразрушающего инструмента осуществляют путем попеременного ударного воздействия на его боковые части, по меньшей мере, двумя ударными устройствами. Обеспечивается возможность сочетания ударного воздействия как для разрушения породы, так и для перемещения породоразрушающего инструмента, ограничиваясь только прижимом бурового снаряда к забою. Снижается металлоемкость, комплект оборудования становится более мобильным, что дает возможность его использования в труднодоступных местах. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Техническое решение относится к области горной техники, а именно к способам проходки скважин по породам средней и высокой крепости в горном деле и может найти применение в строительстве.

Известен способ образования щели в массиве (а.с. СССР №269098, кл. Е21с 3/00, E21f 17/10, опубл. 17.04.1970, Бюл. №15), согласно которому разрушение забоя щели с удалением продуктов разрушения осуществляют нанесением ударов по инструменту при колебательном его перемещении относительно продольной оси щели на величину, равную половине расстояния между лезвиями инструмента.

Общим признаком с предлагаемым решением является то, что разрушение всей площади забоя осуществляют за счет удара и поперечного перемещения инструмента без его вращения.

Недостатком способа является то, что направление удара к плоскости забоя перпендикулярно. Такое направление для разрушения породы наиболее энергозатратно, что не позволяет существенно повышать производительность бурения. Кроме того, для создания колебательного перемещения инструмента относительно продольной оси щели требуется отдельный механизм его реализации, что усложняет технологию бурения и удорожает проведение работ.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и совокупности существенных признаков, принятым за прототип, является способ образования щелей в массиве горных пород, описанный в а.с. СССР №381744, кл. Е21с 3/00, Е 21f 17/10, опубл. 22.05.1973. Бюл. №22.

Способ заключается в том, что на породоразрушающий инструмент оказывают ударное воздействие и сообщают ему противоположно направленные движения вдоль щели, которым придают возвратно-поворотный характер с одновременным созданием на него осевого усилия.

Общими признаками с предлагаемым решением является то, что породоразрушающий инструмент имеет выпуклую забойную часть и на него оказывают ударное воздействие, а его движениям придают возвратно-поворотный характер с одновременным созданием на него осевого усилия. Также удаляют буровую мелочь из скважины.

Недостатком способа является то, что для придания движениям породоразрушающего инструмента возвратно-поворотного характера требуется отдельный механизм реализации, что усложняет технологию бурения. Возвратно-поворотные движения, в данном случае, не обеспечивают полного поражения забоя между инденторами породоразрушающего инструмента, т.к. для этого ему необходимы противоположно направленные движения вдоль щели, что также требует наличия механизма реализации, усложняя процесс бурения. Энергия удара используется лишь для разрушения породы.

Таким образом, известный способ ограничен в своем использовании и не обеспечивает достаточной эффективности бурения т.к. связан с необходимостью создания и использования ряда дополнительных устройств для его реализации, а схема приложения ударной нагрузки к забою не обеспечивает снижение энергоемкости разрушения породы.

Проблемой, решаемой предлагаемым техническим решением, является повышение эффективности способа ударного бурения за счет уменьшения внешнего воздействия на буровой снаряд и упрощения комплекта бурового оборудования путем более полного использования энергии удара как для разрушения породы, так и для перемещения инструмента, а также за счет снижения энергоемкости разрушения породы.

Проблема решается тем, что в способе ударного бурения, при котором породоразрушающий инструмент с выпуклой забойной частью прижимают к забою скважины, оказывают на него ударное воздействие и осуществляют возвратно-поворотное движение в продольной плоскости, удаляют буровую мелочь из скважины, согласно техническому решению возвратно-поворотное движение породоразрушающего инструмента осуществляют путем попеременного ударного воздействия на его боковые части, по меньшей мере, двумя ударными устройствами.

Ударное воздействие смещено от центра на боковые части породоразрушающего инструмента и создает крутящий момент, который стремится провернуть породоразрущающий инструмент в продольной плоскости. При этом происходит разрушение породы на забое, а также перемещение породоразрушающего инструмента вдоль продольной оси и его поворот. Это обеспечивает углубление скважины. При совершении сложного движения породоразрушающего инструмента его индентеры наносят косо-направленные удары по породе, что значительно снижает энергоемкость ее разрушения за счет более активного процесса трещинообразования и большего объема выкола.

Возможность сочетания ударного воздействия как для разрушения породы, так и для перемещения породоразрушающего инструмента позволяет ограничиться только прижимом бурового снаряда к забою и для этого использовать легкое и простое оборудование, что, в свою очередь, снижает его металлоемкость, делает комплект оборудования более мобильным, дает возможность его использования в труднодоступных местах, удешевляет производство работ.

Изменение режима работы ударных устройств позволяет включать одно из ударных устройств на более продолжительное время относительно другого, за счет чего возможно искривление траектории скважины и, тем самым, осуществление направленного бурения. Снижение внешнего воздействия на буровой снаряд дает возможность более крутого изменения траектории движения.

Прижим породоразрушающего инструмента к забою скважины можно осуществлять толкателем, расположенным вне скважины, через став штанг. Это оборудование характеризуется простотой и мобильностью.

Прижим породоразрушающего инструмента к забою скважины можно также осуществлять при помощи гибкой тяги, пропущенной через пионерную скважину и соединенную с лебедкой, расположенной вне скважины.

В этом случае происходит расширение пионерной скважины малого диаметра. Использование пионерной скважины позволяет осуществлять проходку скважины заданного направления.

Породоразрушающий инструмент можно прижимать к забою силой, возникающей при ударе ударного устройства, упертого в распорное устройство, расположенное внутри скважины. В этом случае нет необходимости в располагаемом вне скважины оборудовании для прижима, а буровой снаряд будет бесштанговым и самоходным, обладающим большой степенью автономности.

Все предложенные схемы реализации способа повышают его эффективность.

Сущность технического решения поясняется примером реализации способа ударного бурения и чертежами фиг. 1-3.

На фиг. 1 показана схема реализации способа ударного бурения с использованием толкателя. На фиг. 2 показана схема способа с местным разрезом с использованием гибкой тяги, пропущенной через пионерную скважину, и лебедки вне скважины. На фиг. 3 показана схема способа с упором ударных устройств в распорное устройство, расположенное внутри скважины. Стрелки на фиг. 1 показывают направление перемещения породоразрушающего инструмента при попеременном включении ударных устройств. Стрелки на переключателе показывают переменное его передвижение к стенкам скважин.

Скважина в поперечном сечении может иметь различную форму -квадратную, прямоугольную (щель), круглую.

Способ осуществляют следующим образом. При проходке скважины одно из двух ударных устройств 1 (фиг. 1) включают и наносят удары по породоразрушающему инструменту 2 с выпуклой забойной частью, который прижимают к забою до нанесения ударов, по его боковой части 3. При этом породоразрушающий инструмент 2 совершает сложное движение вперед с одновременным поворотом в продольной плоскости на угол, обеспечивающий перемещение выпуклой забойной части породоразрушающего иструмента на расстояние, равное или большее расстояния между лезвиями или инденторами породоразрушающего инструмента 2 для полного поражения площади забоя. При этом движении индентеры передают на забой косонаправленные удары, которые обеспечивают интенсивное разрушение породы. При повороте породоразрушающего инструмента 2 происходит обработка всей площади забоя без необходимости осевого вращения бурового снаряда. При дальнейшем движении работающее ударное устройство 1 занимает положение в скважине, при котором связанный с ним переключатель 4 подвижным концом своего золотника упирается во внутреннюю поверхность салазок 5, скользящих по скважине. При достижении крайнего положения, с использованием энергии энергоносителя, воздействующего на золотник, переключают ударные устройства 1: первое выключают, а другое включают и наносят им удары с его стороны по другой боковой части 3. Работа происходит аналогично работе при включенном первом ударном устройстве 1. При попеременном включении ударных устройств 1 породоразрушающий инструмент 2 совершает возвратно-поворотное движение. При необходимости изменить направление скважины по рукаву 6 на переключатель 4 подают сигнал для изменения времени работы одного ударного устройства 1 относительно другого, что приведет к изменению направления скважины.

Для прижатия породоразрушающего инструмента 2 к забою скважины может быть использован толкатель 7 (фиг. 1), расположенный вне скважины и передающий усилие на буровой снаряд через став штанг 8, по которому подают энергоноситель для работы ударных устройств 1 и который служит для извлечения бурового снаряда из скважины.

Толкатель может быть выполнен в виде простого пневмо- или гидроцилиндра, который также может служить и для извлечения бурового снаряда из скважины. Поскольку отсутствует вращение бурового снаряда, в скважине может размещаться кабель или рукав для управления режимом работы ударных устройств для возможной корректировки движения бурового снаряда и для направленного бурения.

Для расширения скважин с использованием предлагаемого способа, буровой снаряд прижимают к забою скважины, используют гибкую тягу 9, пропущенную через пионерную скважину 10 и соединенную с лебедкой 11, расположенной вне скважины (фиг. 2). Энергоноситель в этом случае подают по рукаву 12. Траектория вновь образующейся скважины большего сечения совпадает с точно пробуренной пионерной скважиной 10.

Для повышения автономности бурового снаряда с использованием предлагаемого способа внутрь скважины вводят распорное устройство 13 (фиг. 3), являющееся упором ударных устройств 1 для восприятия реакции на их корпуса при образовании ударного импульса. В этом случае породоразрушаещий инструмент 2 прижимают к забою скважины и осуществляют разрушение породы за счет силы, образующейся при ударе, а периодические удары по корпусу обеспечивают перемещение бурового снаряда в скважине вперед.

Есть возможность за буровым снарядом устанавливать буровой пакер и осуществлять вынос буровой мелочи из скважины по отдельному рукаву, что позволяет осуществлять проходку скважин большого сечения без использования большого количества очистного агента.

Есть возможность вводить в скважину аппаратуру для регистрации отклонения траектории движения в процессе бурения.

В процессе бурения очистка забоя от буровой мелочи с использованием каналов в породоразрушающем инструменте (на фиг. 1-3 не показаны) и ее вынос из скважины осуществляют отработанным энергоносителем или отдельно подаваемым очистным агентом.

1. Способ ударного бурения, при котором породоразрушающий инструмент с выпуклой забойной частью прижимают к забою скважины, оказывают на него ударное воздействие и осуществляют возвратно-поворотное движение в продольной плоскости, удаляют буровую мелочь из скважины, отличающийся тем, что возвратно-поворотное движение породоразрушающего инструмента осуществляют путем попеременного ударного воздействия на его боковые части, по меньшей мере, двумя ударными устройствами.

2. Способ ударного бурения по п. 1, отличающийся тем, что породоразрушающий инструмент прижимают к забою толкателем, расположенным вне скважины, через став штанг.

3. Способ ударного бурения по п. 1, отличающийся тем, что породоразрушающий инструмент прижимают к забою при помощи гибкой тяги, пропущенной через пионерную скважину и соединенной с лебедкой, расположенной вне скважины.

4. Способ ударного бурения по п. 1, отличающийся тем, что породоразрушающий инструмент прижимают к забою силой, возникающей при ударе ударного устройства, упертого в распорное устройство, расположенное внутри скважины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области нефтегазовой промышленности, в частности к строительству нефтяных и газовых скважин и может найти применение для увеличения диаметра ствола скважины в заданном интервале.

Изобретение предназначено для направленного бурения с одновременной подачей хвостовика с возможностью крепления защелками для многократных спускоподъемных операций.

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к способам бурения на обсадной колонне. Соединительный узел бурового инструмента с обсадной колонной включает обсадную колонну с башмаком, вставленный в обсадную колонну переходник бурового инструмента, плунжер с верхней проточкой, вставленный в переходник с возможностью ограниченного упором перемещения вниз в транспортное положение с возможностью совмещения верхней проточки с подвижными шпонками.

Изобретение относится к области буровой техники и предназначено для извлечения прихваченной бурильной колонны и бурового инструмента в наклонно направленных и горизонтальных скважинах.

Изобретение относится к способам извлечения и использования геотермального тепла. Способ установки геотермальных теплообменников для извлечения низкопотенциального тепла включает бурение скважин с использованием буровой колонны.

Изобретение относится к устройству для отвода отделенной буровым инструментом буровой мелочи при бурении скважины для прокладки трубопровода. Устройство включает по меньшей мере один насос для откачки смешанной с буровой мелочью промывочной жидкости и по меньшей мере один приемный корпус по меньшей мере с одной приемной камерой, которая через отверстия соединена с областью буровой мелочи за буровым инструментом.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к способам для бурения. Технический результат заключается в повышении эффективности бурения компенсационных шпуров и скважин в одну стадию.

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 буровой технике и предназначено для расширения ствола скважины под башмаком обсадной колонны. Расширитель состоит из корпуса со сквозными пазами, в которых на осях размещены лопасти, армированные твердым сплавом, подпружиненного поршня с центральным штоком и разжимным конусом на конце, входящим во взаимодействием с лопастями, снабжен кожухом с продольными окнами, выполненными симметрично сквозным пазам корпуса, и связан с ним резьбой, конусная поверхность снабжена кольцевым выступом, обращенным к кольцевой проточке в теле корпуса, и продольными пазами на конусной поверхности, выполненными симметрично продольным окнам кожуха.

Изобретение относится к области бурения грунта. Буровой инструмент содержит элемент буровой штанги, выполненный с возможностью присоединения к приводу вращения и приведения во вращение вокруг оси бурения, корпус типа рамы и по меньшей мере один разрабатывающий зуб, который установлен в корпусе с возможностью радиальной регулировки между втянутым положением в корпусе и рабочим положением, в котором по меньшей мере один разрабатывающий зуб радиально выступает из корпуса.

Изобретение относится к гидравлическим приводам для вращательного бурения, размещаемым в скважине, а именно для фрезерной вырезки окна в обсадной колонне в стволе скважины и бурения боковых каналов для перфорации продуктивного интервала.

Группа изобретений относится к области бурения, крепления и ремонта нефтяных и газовых скважин. Способ строительства многозабойной скважины включает бурение основного ствола, спуск обсадной колонны основного ствола скважины, оснащаемой устройством для крепления дополнительного ствола, содержащего втулку с соединительным патрубком, вжатым во втулку, цементирование обсадной колонны, вывод наружу соединительного патрубка в интервале установки, механическое расширение устройства, бурение через него дополнительного ствола с его креплением, при этом перед спуском обсадной колонны в интервале установки втулки производят расширение основного ствола для обеспечения отклонения соединительного патрубка втулки на необходимый угол.

Группа изобретений относится к области наклонно-направленного бурения. Буровая система содержит бурильную колонну, содержащую по меньшей мере одну бурильную трубу и буровое долото; поверхностный привод, выполненный с возможностью вращения бурильной колонны относительно подземной формации в первом направлении; первый двигатель, установленный вдоль указанной бурильной колонны и соединенный между указанной по меньшей мере одной бурильной трубой и указанным буровым долотом с возможностью избирательного поворачивания указанного бурового долота в этом первом направлении относительно указанной по меньшей мере одной бурильной трубы при бурении прямых участков ствола скважины, причем указанный первый двигатель содержит механизм искривления, и двигатель системы управления, соединенный между указанным первым двигателем и указанной по меньшей мере одной бурильной трубой с возможностью избирательного поворачивания указанного первого двигателя во втором направлении при бурении криволинейных участков ствола скважины, которое противоположно указанному первому направлению.

Изобретение относится к области бурения и капитального ремонта нефтяных и газовых скважин. Клин-отклонитель содержит корпус с направляющей поверхностью сверху и исполнительный элемент, способный перемещаться в корпусе между транспортным положением и положением фиксации и имеющий поверхность на верхнем конце для зацепления с препятствиями, встречающимися в обсадной колонне.

Изобретение относится к области многоствольного строительства и ремонта нефтегазовых скважин и, в частности, к зондовой перфорации обсаженной скважины и может быть использовано для массового радиального бурения дренажных стволов.

Изобретение предназначено для направленного бурения с одновременной подачей хвостовика с возможностью крепления защелками для многократных спускоподъемных операций.

Группа изобретений относится к узлу клина-отклонителя, скважинной системе и способу поддержки крутящего момента в узле клина-отклонителя. Узел клина-отклонителя содержит клин-отклонитель, имеющий наклонную поверхность и продольный желоб, образованный в наклонной поверхности; направляющий фрезер, соединенный с клином-отклонителем при помощи срезного винта и имеющий паз, сформированный в нем; и замок с заданным крутящим моментом, выполненный с возможностью перемещаться между выдвинутым положением и убранным положением.

Группа изобретений относится к области обработки удаленной от скважины зоны пласта за счет выполнения боковых каналов из ствола скважины. Получение более узких каналов, проходящих в пласт породы, окружающий ствол скважины, может оказать большую пользу для повышения производительности скважины в случаях, когда необходимо точно определить состояние скважины и когда предстоит произвести техобслуживание скважины.

Группа изобретений относится к области наклонно-направленного бурения. Узел управления направлением бурения содержит корпус, имеющий исполнительный привод, установленный в нем и приводимый в действие для вращения приводного вала.

Группа изобретений относится к области наклонно-направленного бурения. Узел управления направлением бурения содержит корпус, имеющий исполнительный привод, установленный в нем и приводимый в действие для вращения приводного вала.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Технический результат - снижение паронефтяного отношения в 1,3 раза, увеличение добычи и охвата вытеснением за счет включения в разработку незатронутых зон и обеспечение равномерной выработкой запасов нефти с поддержанием оптимальной температуры для отбора продукции в дополнительной скважине.

Изобретение относится к области горной техники, к способам проходки скважин по породам средней и высокой крепости в горном деле и может найти применение в строительстве. Способ ударного бурения заключается в том, что породоразрушающий инструмент с выпуклой забойной частью прижимают к забою скважины, оказывают на него ударное воздействие и осуществляют возвратно-поворотное движение в продольной плоскости, удаляют буровую мелочь из скважины. Возвратно-поворотное движение породоразрушающего инструмента осуществляют путем попеременного ударного воздействия на его боковые части, по меньшей мере, двумя ударными устройствами. Обеспечивается возможность сочетания ударного воздействия как для разрушения породы, так и для перемещения породоразрушающего инструмента, ограничиваясь только прижимом бурового снаряда к забою. Снижается металлоемкость, комплект оборудования становится более мобильным, что дает возможность его использования в труднодоступных местах. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх