Способ эрозионного бурения скважин и устройство для его осуществления

 

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

О П И С А Н И Е < 1870705

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22)Заявлено 18.07.79 (2!) 2798122!22-03 с присоермненнем заявки М (23 ) Приоритет

Опубликовано 07. 10. 81 ° Бюллетень от 37

Дата опублмкования описания 1 0 . 10 . 81 (5! )М. Кл.

Е 21 С 37/16

Е 21 С 21/00

Е 21 В 7/18 фВ)%эрствбкньй квмятвт

СССР

Io авлви взвврвтеккй и еткрыткЯ (5З)УДК 622.243.,94 (088. 8) Л. С. Дербенев, А. А. Боголюбов, А. А; Капустин, Г. Г. Каркашадзе и Г. А. Ян рыло

1

"- с . с - C

Московский ордена Трудового Красно&о Зйамени: орный институт

i c (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЭРОЗИОННОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение касается способа эрозионного бурения скважин и устройства для его реализации, Известен способ эрозионного бурения скважин, основанный на совместном воздействии на забой струи текучего агента и частиц абразивного материала, вводимых в эту струю, которая подается через полую насадку под давлением. При этом расстояние от днища

10 насадки до забоя скважины поддерживается с помощью закрепленных на насадке выступов, контактирующих с поверхностью забоя (1).

Известное техническое решение не обеспечивает регулирования расстояния в процессе бурения, что снижает эффективность разрушения породы.

Более близким техническим решением к изобретению является способ эро-зионного бурения скважин, при котором в струю текучего агента, подаваемого под давлением через насадку, вводят частицы абразивного материала, после воздействия на забой их вновь эжектируют в истекающую струю текучего агента и в процессе бурения регулируют расстояния от среза насадки до забоя скважины.

Устройство для осуществления этого способа включает полую насадку с осевой камерой разгона частиц абразивного материала и окнами для их эжектирования, а также расположенное в насадке средство для определения расстояния от среза ее до забоя скважины, оперативно связанное с механизмом подачи насадки Т23.

Средство для определения расстояния от среза насадки до забоя скважины представляет собой стержень определенной длины, который проходит через отверстие насадки и имеет на одном конце сферический элемент, а другим упирается в разрушаемый забой.

Длина стержня такова, что при крайнем нижнем его положении сферический элемент частично прикрывает отверстие на0705

45 садки, в результате чего в магистрали, подводящей текучий агент, повышается давление, под действием которого механизм подачи срабатывает и перемещает насадку в сторону забоя.

Одним из факторов, определяющих эффективность эрозионного бурения, является поддержание насадки на оптимальном расстоянии от забоя скважины.

Оптимальное расстояние определяется условием взаимодействия подающего и отраженного потоков и объемом пространства между стенками скважины,забоем и нижней частью насадки. При расстоянии .насадки до забоя меньше оптимального взаимодействия подающегО на забой и отраженного от забоя потоков приводит к увеличению давлений йод насадкой. В результате ухудшаются условия эжекции абразивных частиц в истекающую струю текучего агента, уменьшается кбличество абразивных частиц, эжектированных в эту струю, и, следовательно, снижается скорость бурения.

При увеличении расстояния насадки до забоя свыше оптимального увеличивается объем пространства под насадкой и ухудшаются условия подъема абразивных частиц с забоя скважины, что так же приводит к уменьшению количества абразивных частиц, эжектированных в истекающую струю и к снижению скорости бурения.

В известном устройстве не достигается возможность поддержания оптимального расстояния, которое не является постоянным, а зависит от диаметра скважины, изменяющегося в зависимости от прочностных свойств пород.

Изменение диаметра скважины приводит к изменению скорости текучего агента вблизи поверхности забоя и условий выноса и подъема частиц абразивного материала, а также к колебаниям величи- ны их расхода через камеру разгона насадки.

Целью изобретения является повышение эффективности бурения эа счет оптимизации процесса регулирования расстояния от насадки до забоя скважины.

Эта цель достигается благодаря тому, что регулирование осуществляют путем непрерывной регистрации количества абразивных частиц в истекающей струе и устанавливают расстояние от насадки до забоя по максимальному расходу частиц.

В устройстве, осуществляющем этот способ, средство для определения расстояния от среза насадки до забоя скважины выполнено в виде счетчика расхода абразивных частиц, чувствительный элемент которого установлен в насадке коаксиально камере разгона частиц.

Изобретение поясняется примером осуществления способа и чертежом, на котором показано устройство для его осуществления.

Устройство для эрозионного бурения содержит насадку I с осевой камерой 2 разгона абразивных частиц. Соосно этой камере 2 расположено скрепленное с насадкой 1 сопло 3 для подачи текуФ чего агента под давлением через камеру 2 насадки 1. В верхней части насадки I Iвыполнены эжектирующие окна 4 для улавливания частиц из отходящего потока после их взаимодействия с забоем скважины.

Внутри насадки 1 коаксиально камере 2 расположен чувствительный элемент 5 счетчика 6 расхода абразивных частиц. Этот элемент 5 индуктивного или емкостного типа подключается к источнику 7 постоянного напряжения и к блоку (не показан) управления механизма (не показан) подачи насадки I на забой.

Абразивные частицы 8,могут быть выполнены, например, из твердого спла- ва или шарикоподшипниковой стй и.

Способ эрозионного бурения скважин осуществляется с помощью вышеописанного устройства следующим образом.

На забой скважины засыпается заранее заданная порция абразивных частиц, которые под действием отраженного от забоя потока текучего агента поднимаются в пространстве скважины между ее стенками и насадкой I до места расположения эжектируюших окон 4, где тормозятся из-за резкого падения скорости потока и эжектируются струей текучего агента, истекающего из сопла 3, в камеру 2 разгона. Диаметр этой камеры 2 больше диаметра отдельной абразивной частицы, но не превышает ее удвоенного диаметра с тем, чтобы абразивные частицы 8 пролетали мимо чувствительного элемента 5 последовательно одна эа другой.

Поступающие в камеру 2 частицы 8 разгоняются до определенной скорости, обеспечивающей эффективное разрушение забоя скважины при встрече с

705 6 . агента, подаваемого под давлением через насадку, вводят частицы абразивного материала, после воздействия на забой их вновь эжектируют в истекающую струю текучего агента и в процессе бурения регулируют расстояние от среза насадки до забоя скво ины, о тл и ч а ю шийся тем, что;. с целью повышения эффективности бурения за счет оптимизации процесса регулирования расстояния, последний осущест вляют путем непрерывной регистрации количества абразивных частиц в истекающей струе и устанавливают расстояние от насадки до забоя по максимальному расходу частиц.

2; Устройство для осуществления способа по п. 1, включающее полую насадку с осевой камерой разгона частиц абразивного материала и окнами для их эжектирования, а также расположенное в насадке средство для определения расстояния от среза ее до забо, скважины оперативно связанное с меха1 низмом подачи насадки, о т л и ч а ющ е е с я тем, что это средство выполнено в виде счетчика расхода абразивных частиц, чувствительный элемент которого установлен в насадке коаксиально камере разгона частиц.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Максимов В.И. и др. Новые способы бурения скважин. Обзор института

ВИЭМС.М., 1971, с. 10-11,13.

2, Патент США 2724574, кл. 175-28, онублик. 1955.

Предлагаемые способы бурения скважин и устройство для его осуществления позволяют также повысить экономичность процесса бурения крепких пород.

Формула изобретения

l. Способ эрозионного бурения сква- 35 жин, при котором в струю текучего

5 870 ним частиц, которые, ударяясь о забой, разрушают его и снова поднимаются вверх по скважине, увлекаемые отраженным от забоя потоком. Продукты разрушения породы выносятся из сква5 жины, а цикл движения абразивных частиц повторяется.

Каждая абразивная частица 8 при движении в камере 2 разгона мимо чувствительного элемента 5 изменяет

его индуктивность или емкость, а возникающий нри этом единичный импульс напряжения фиксируется счетчиком 6. В результате по числу импульсов в единицу времени становится воз- 15 можным определить расход абразивных частиц через камеру 2 разгона.

Оптимальное расстояние насадки l до забоя устанавливается по максимальному расходу абразивных частиц, соответствующему заданной порции путем подачи насадки 1 на забой через блок управления механизмом подачи.

При этом процесс управления механизмом подачи может осуществляться вруч ную или автоматически.

870705

Составитель В. Махаева

Редактор Н, Багирова Техред А, Савка Корректор М. Коста

Заказ 8517 35 Тираж 630 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4