Устройство для электротермическогобурения скважин bo льду

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (t ц 794) 78

Союз Соеетских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.11.78 (21) 2690666/22-03 с присоединением заявки № (51) М. К, Е 21В 21/00

Е 21В 25/00

E 21В 7/14

ГосудаРстеенный комитет (23) Г1риоритет (43) Опубликовано 07.01.81. Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания 07.01.81 (53) УДК 622.243.64 (088.8) по делам изобретеиий и открытий (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

В. А. Морев, В. А. Пухов и А. Г. Никифоров

Ордена Ленина арктический и антарктический научноисследовательский институт (54) истиойстводля эликтютеимичиског(i8 и - Б

БУРЕНИЯ СКВАЖИН ВО ЛЬДУ

+ Ммтд @+5q+CJ& P )jhow

Изобретение отйосится к горному Делу, к средствам для очистки забоя скважин от продуктов разрушения.

Известны устройства для бурения во льду, содержащие корпус, термическую ко- 5 ронку, керноприемник с кернорвателем и емкость для приема талой воды (1).

Недостатком устройства является невозможность бурения низкотемпературного 10 льда из-за замерзания талой воды в зоне выше термической коронки.

Известно также устройство, где одновременно с плавлением льда в образующуюся воду вводится антифриз, понижающий тем- 15 пературу замерзания раствора.

Известное устройство содержит корпус, коронку, керноприемник с кернорвателем, размещенный в керноприемнике поршень и полость керноприемника, заполненную ан- 20 тифризом (2).

Известное устройство обеспечивает надежное взятие керна льда, температура которого не ниже — 36 С. Однако, взять этим устройством керн льда, температура кото- 25 рого значительно ниже — 36 С (до — 60 С) практически не представляется возможным, так как для этого необходимо повысить концентрацию получаемого в скважине раствора, что в свою очередь может быть до- 30 стигнуто за счет значительного увеличения объема полости керноприемника.

Такие конструктивные изменения, которые связаны с увеличением диаметра, не могут быть выполнены, так как они приведут к неоправданной затрате используемого в работе антифриза, например — технического спирта; повысят стоимость буровых работ; создадут определенные неудобства в обращении с громоздким устройством и в конечном итоге снизят эффективность использования электротермического способа при бурении льда, а в таких областях какой, например, является Центральная Антарктида полностью исключат проведение буровых работ.

Целью изобретения является повышение эффективности бурения за счет уменьшения расхода антифриза.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено заполненной антифризом емкостью, а также нагнетательным и всасывающим каналами, сообщающими соответственно надпоршневую и подпоршневую полости емкости со скважинным пространством, при этом шток поршня соединен с поршнем керноприемника. Кроме того для этой же цели выходы каналов из емкости в скважинное пространство расположены в

794178 одной плоскости, перпендикулярной продольной оси устройства.

На фиг. 1 изображено устройсто в разрезе; на фиг. 2 — сечение Б — Б фиг. 1.

Устройство содержит корпус 1, в нижней части которого установлен керноприемник

2, а в верхней части смонтирована емкость

3 с размещенным в ней поршнем 4. Последний посредством штока 5 соединен с поршнем 6 керноприемника. Кроме того, устройство содержит трубки 7, приемные клапаны

8, выпускные отверстия 9, образующие соответственно нагнетательный и всасывающий каналы. Заправочные штуцера 10предназначены для заполнения полостей антифризом. Кернорватели 11 и кольцевая электронагревательная коронка 12 образуют керн и удерживают его при отрыве.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Перед спуском устройства в забой керноприемник 2 и емкость 3 заполняют незамерзающим антифризом, например, техническим спиртом, при этом поршни 4 и 6 занимают свое нижнее положение. При спуско-подъемных операциях в залитой скважине из-за гидравлического сопротивления перетеканию заливочной жидкости вдоль устройства возникает перепад давления в зазоре между стенками скважины и устройства. Однако при этом поршень 4 остается на месте, так как расположение приемных клапанов 8 и выпускных отверстий 9 бака в одной плоскости обеспечивают одинаковое давление в подпоршневой и надпоршневой полостях емкости 3. Аналогичное явление имеет место и в керноприемнике.

После спуска устройства в скважину и установки его на забой к нему подают питание. Коронка 12, нагреваясь, протаивает .кольцевой забой. Колонка льда, образовавшаяся в забое, перемещает оба поршня вверх. При этом раствор из керноприемника 2 вытесняется по каналам в забой, где он смешивается с талой водой и образует первичный, слабой концентрации, раствор.

Одновременно концентрированный раствор из емкости 3 поступает по трубкам 7 через выпускные отверстия 9 в скважину, а из скважины через приемные клапаны 8 поступает в емкость такое же количество раствора слабой концентрации, Выпускные отверстия 9 развернуты на 90 по отношению к приемным клапанам 8.

Такое расположение отверстий обеспечивает отбор из скважины раствора слабой концентрации, В результате частичного отбора из скважины раствора слабой концентрации и смешивания остатка этого

55 раствора с концентрированным раствором, поступающим из емкости, в скважине получают раствор заданной концентрации, который используется в качестве заливочной жидкости. После заполнения керноприемника керном, а емкости раствором слабой концентрации устройство поднимают из скважины, извлекают керн, сливают из бака раствор и всю операцию повторяют вновь.

Предлагаемое устройство позволяет добиться более высокой эффективности при бурении особо холодного льда с приготовлением в скважине раствора. Это достигается за счет того, что на приготовление раствора для заливки скважины используют только часть талой воды, получаемой при бурении, остальную же часть воды удаляют из скважины в виде раствора слабой концентрации.

Для приготовления раствора нужной концентрации, но с использованием всей талой воды потребовалось бы очень большое количество технического спирта. Отобранный из скважины раствор слабой концентрации также не пропадает, так как его используют впоследствии при бурении нижних, более теплых, горизонтов льда.

Формула изобретения

1, Устройство для электротермического бурения скважин во льду, содержащее корпус, коронку, керноприемник с кернорвателями, размещенный в керноприемникепоршень и полость керноприемника над поршнем, заполненную антифризом, отличающ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности бурения за счет уменьшения расхода антифриза, оно снабжено заполненной антифризом емкостью, с поршнем со штоком, а также нагнетательным и всасывающим каналами, сообщающими соответственно надпоршневую и подпоршневуючасти полости емкости со скважинным пространством, при этом шток поршня соединен с поршнем керноприемника.

2. Устройство по п. 1, отл ич а ющееся тем, что выходы каналов из емкости в скважинное пространство расположены в одной плоскости, перпендикулярной продольной оси устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Уэ 399600, кл. Е 21В 25/00, 16.02.72.

2. Авторское свидетельство СССР

Уе 439601, кл. Е 21С 21/00, 12.07.72.

Составитель В. Акслер

Редактор В. Большакова Техред Л. Куклина Корректор О. Тюрина

Заказ 202/14 Изд. № 144 Тираж 634 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр, Сапунова, 2