Способ удаления шлама из скважины при ее бурении

 

СоюзвСоветскнк

Соцкалистмческид

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Й АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ

«ч791920 (б1) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 14,04,78 {21) 2606896/22-03 с присоедммемием заявки Но (23) Приоритет

Опубликовано 301280, Бюллвтемь М 48

Дата опубликования описания 30.12. 80 (511 М. Кл.

E 21 В 21/14

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 622.243. .145(088.8) (72) Авторы изобретения

В. A. Дмитриев, Л. И. Лемасов, В. И. Ботвиник, A. С. Лускин и А.С.Головачев

Государственный институт по изысканиям и проектированию мостов "Ленгипротрансмост" (71) Заявитель (54) СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ШЛАМА ИЗ СКВАЖИНЫ

ПРИ ЕЕ БУРЕНИИ

Изобретение относится к области горной промышленности гражданского и промышленного строительства, в частности к способам разработки скважин в процессе их сооружения, и может быть использовано при сооружении фундаментов глубокого заложения на сваях под гражданские и промышленные здания и на столбах большого диаметра под опоры мостов в районах 10 с суровым климатом и вечномерзлыми грунтами.

Известен способ удаления грунта из скважины с использованием сжатого воздуха в качестве очистного аген- 15 та (1) .

Каналы буровой колонны по данному способу соединяют с двумя компрессорами для подвода воздуха в зону забоя скважины. Один компрессор 20 подает воздух на забой непрерывно, а второй подает накопленный в ресивере воздух на забой периодически.

Непрерывной продувкой скважины 25 достигается очистка. забоя от бурового шлама и поддержание разработанной породы (шлама) во взвешенном состоянии между циклами периодической продувки.

Периодической продувкой осуществляется выно разработанной породы и более качественная очистка забоя, так как скорость воздуха, поступающего иэ ресивера компрессора в скважину, в несколько раз превышает скорость воздушного потока в случае очистки скважины непрерывной работой двух компрессоров одновременно.

Недостатком этого способа является большой расход воздуха, необходимый для создания двух отдельных потоков — непрерывного, обеспечивающего очистку забоя и поддержание разработанного грунта во взвешенном состоянии между периодическими продувками и свободно уходящего в атмосферу, и периодического, обеспечивающего качественную очистку забоя и эффективное удаление разработанной породы (шлама) из скважины.

Известен также способ бурения скважин с очисткой их от выбуренной породы путем подачи от компрессорных установок в бурильные трубы и на забой газообразного агента с постоянным расходом (23 .

По данному способу газообразный агеНт подают на забой с переменным весовым расходом, т.е. выпускают его

7919? 0периодически, одновременно аккумулируя в бурильных трубах.

Однако для эффективной продувки скважины требуется двойной расход воздуха: для поддержания непрерывной продувки и для периодической высокоскоростной продувки, что, в

3 свою очередь, требует больших энергозатрат.

Целью изобретения является снижение энергозатрат и расхода воздуха на, удаление разработанного грунта..

Укаэанная цель достигается тем, что перед началом продувки плотно перекрывают сечение скважины, затем в полость закрытой скважины через зону контакта рабочего органа с грун- 1э том нагнетают воздух до достижения заданного давления, после чего через зону контакта рабочего органа с грунтом соединяют полость скважины,с атмосферой. 20

По мере накопления воздуха в замкнутом объеме он подвергается сжатию..

При сообщении полости скважины с атмосферой создается перепад давлений, обеспечивающий интенсивный вынос разработанной породы тем же объемом воздуха, который нагнетался и поднимал шлам над забоем.

На фиг. 1 изображено устройство, реализующее данный способ; .на фиг. 2— узел t на фиг. 1.

Бурение грунта осуществляют с помощью буровой штанги 1, несущей долото 2 и получающей вращение от двигателя. В буровой штанге 1 выполнен центральный подводящий канал, соединяемый напорной магистралью с компрессором.

Над долотом установлен конусообразный ловитель 3, смонтированный на нижнем конце отводной трубы 4. 4Q

Верхний конец отводной трубы 4 закрыт клапаном 5.

Перед началом бурения плотно закрывают устье скважины. цля этого вокруг устья устанавливают обсадной 4 патрубок 6 и вдавливают его в землю.

В зимнее время патрубок достаточно приморозить к поверхности земли. Патрубок 6 плотно закрывают крышкой

7, сквозь отверстия которой пропускают буровую штангу 1 и отводную трубу 4.

Между соприкасающимися поверхностями буровой штанги 1, отводной трубы 4 и крышки 7 предусмотрены уплотнительные элементы. Затем подсоединя- И ют двигатель и компрессор и сообщают буровой штанге 1 с долотом вращательное движение. Одновременно подают от компрессора в центральный канал буровой штанги сжатый воздух, который,go вырываясь через каналы в долоте, охлаждает долото, очищает забой, поддерживает разработанный грунт во взвешенном состоянии, и скапливается в закрытой полости скважины. По мере подачи воздуха происходит его сжатие с одновременным возрастанием давления до 1-2 атм. Величина наибольшего давления определяется расчетным путем в зависимости от величины пригруза или веса бурового оборудования.

При достижении заданной величины давления открывают KJIahaH 5, соединяя тем самым полость скважины с атмосферой. В результате перепада давлений накопленный в полости скважины воздух устраняется через ловитель 3 в отводную трубу 7, захватывая частицы разработанной породы и выносит их на поверхность. Для обеспечения лучших услових очистки забоя и выноса частиц породы нагнетание воздуха в скважину по напорной магистрали в период соединения полости скважины с атмосферой продолжается.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает значительное сокращение энергозатрат и уменьшение расхода сжатого воздуха примерно на

50%, а также уменьшение потерь давления на сопротивления в трубопроводах, что позволяет при малых давлениях в скважине получать большие начальные скорости воздушного потока и позволяет производить очистку мокрых забоев.

Формула изобретения

Способ удаления шлама из скважины при ее бурении путем периодической продувки накопленным под давлением воздухом, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и расхода воздуха на удаление разработанного грунта, перед началом продувки плотно перекрывают сечение скважины, затем .в полость закрытой скважины через зону контакта рабочего органа с грунтом нагнетают воздух до достижения заданного давления, после чего через зону контакта рабочего органа с грунтом соединяют полость скважины с атмосферой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Прохоров A.Ä. и Соловьев Г.П.

Бурение мерзлых .грунтов за рубежом.

Обзорная информация. М., ЦИНИНТИ

"Оргтрансстрой", 1977, с. 8-9.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 622963, кл. Е 21 В 21/00, 17.06.76.

791920 фиа 1

Фиг. Z

Составитель В.Никулин

Техред М.Петко Коррек тор И. Вн гула

Редактор Д.Павлова

Заказ 9

Тирам Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,