Устройство для бурения извлечения материалов из подземных формаций

Устройство для бурения извлечения материалов из подземных формаций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к буреншо скважин и м.б. использовано в скваг жинной гидродобыче полезных ископаемых и скважинном гидравлг-гческом опро- 6oBaHHii. Цель - повьшение эффективности работы устройства за счет о бёспечения бурения и валового опробования. Устройство для извлечения материалов из подземных формащш вщшчает польй корпус (К) 1,в боковом отверстии -которого установлена гидромониторная

СОЮЗ СОНЕТСКИ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

<51) 4 E 21 С 45/00

ОПИСАНИЕ ИЗС)БРЕТЕНИЯ

Н ABYGPCRGMV СВИДЕЧ ЕЛЬСТБУ

g

28 и

В zz

18

20 гз !

8 !

2ч

22

1О !! иг !

ГОСУДАРСТВЕННЬ Й НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТИРЬПИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4248617/23-03

{22) 21.05.87 (46) 28;02.89. Бюл. № 8 (71) Иосковский геологоразведочный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Е.Г.Фонберштейн, А.А.Пешков, В ° H.Савельев, В.А.Тарасов и А.В.Юройц (53) 622.234.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1328559, кл. Е 21 С 45/00, 1,986.

Авторское свидетельство СССР №- 1286731, кл. Е 21 В 21/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕ!ПИ И ИЗИ1ЕЧЕКИЯ МАТ!ЕРИЛЛОВ -ИЗ ПОДЗЕМНЫХ ФОРИАЦий (57) Изобретение относится к бурению скважин и м.б. использовано в сква-. жинной гидродобыче полезных ископае-мых и скважинном гидравлическом опробовании. Цель — повьппение эффективности работы устройства sa счет обеспечения бурения и валового опробования.

Устройство для извлечечия материалов иэ подземных формаций включает полый корпус (К} 1,в боковом отверстии которогс установлена гидромонитсрная

1461947.насадка 2, а внутри него расположен внутренний патрубок 6 с образованием кольцевой полости. Снизу к К 1 присоединен породоразрушающий инструмент

10 с центральным каналом 11, поло.стью 12 и шламоприемным окном 27. На

К 1 с возможностью осевого перемещения и перекрытия бокового отверстия в К 1 установлен кольцевой элемент (КЭ) 17. Он выполнен в виде жесткой обоймы с упругой оболочкой 20 на внешней поверхности. На внутренней опорной поверхности 21 выполнены кольцевая проточка 22 и канал 23. ПоИзобретение относится к бурению скважин и геотехнологии и может быть использовано в скважинной гидродобыче полезных ископаемых и скважинном гидравлическом опоробовании.

Цель изобретения — повышение эффективности работы устройства за счет . обеспечения бурения и валового опробования. 10

На фиг. 1 схематически изображено устройство в процессе его работы; на левой половине — во время бурения скважины, на правой — во время размыва продуктивного пласта, продольный осевой разрез; на фиг. 2 — сечение

А-А на фиг.1; на фиг. 3 — сечение

Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — сечение

В-В на фиг. 1.

Устройство для бурения и иэвлече- 20 ,ния материалов из подземных формаций .(фиг.1) состоит из трубчатого корпу:са 1, в стенку которого встроена

Ф гидромониторная насадка 2 с отверстием 3. К верхней части корпуса 1 присоединен переходник 4 на двойную бурильную колонну, состоящий из двух жестко соединенных между собой наружного 5 и внутреннего 6 патрубков.

На внутреннем патрубке 6 закрепле- 30 ны ребра 7 и 8, центрирующие переходник 4 в корпусе 1 устройства.

Кольцевое пространство 9 между патрубками 5 и 6 является частью напорной магистрали устройства для подачи 35 очистного агента. Снизу к корпусу 1 следний соединяет проточку 22 с пространством за К 24 скважины (С) 25.

По кольцевой проточной магистрали 9 подают очистной агент. При этом происходит очистка забоя С. При гидроразмыве стенок С и извлечении размытого материала на поверхность частоту бурильной колонны устанавливают в пределах 1-10 об/мин. Вследствие фрикционного сцепления упругой оболочки 20 со стенкой 18 С перемещается КЭ 17 и открывает отверстие 3 гидромониторной насадки 2. 3 з.п ° ф-лы, 4 ил. присоединен породоразрушающий инструмент 10, имеющий центральный канал

11 и полость 12. В верхней части породоразрушающего инструмента 10 выполнена расточка 13 под конец 14 патрубка 6. Конец 14 и расточка 13 образуют кольцевой эжектор 15.

На внешней поверхности 16 корпуса 1.установлен кольцевой элемент

17 фрикционного сцепления со стенкой 18 скважины, состоящий из жесткой обоймы 19 и упругой оболочки 20, выполненной, например, из кардной игольчатой ленты. На внутренней опорной поверхности 21 элемента 17 выполнены кольцевая проточка 22 и канал

23 в виде продольного паза. Канал

23 соединяет проточку 22 с пространством за корпусом 24 скважины 25.

Элемент 17 фрикционного сцепления смонтирован на корпусе 1 с возможностью вращения и осевого перемещения. В крайнем верхнем положе- . нии элемента 17, соответствующем про" цессу бурения (левая половина на фиг.1), его кольцевая проточка 22 располагается напротив отверстия 3 гидромониторной насадки 2, образуя при этом дополнительный тракт для дозированной подачи очистного агента из кольцевой напорной магистрали 9 через отверстие 3, кольцевую проточку 22 и канал 23 в пространство за корпусом 24 скважины. з 14619

Канал, связывающий кольцевую проточку 22 с пространством за корпуссм

I24 может быть выполнен в виде коль1 цевого зазора 26 (фиг,4) между внут5 ренней поверхностью 21 обоймы 19 и наружной поверхностью 16 корпуса 1.

В средней части корпуса породоразрушающего инструмента 10 выполнены шпамоприемные окна 27, которые сооб- 10 щают пространство за корпусом 24 скважины с внутренней полостью 28 породоразрушающего инструмента. При этом шламоприемные окна 27 целесообразно выполнять коническими с углом 15 раскрытия конусности во внутреннюю, полость 28.

Устройство работает следующим образом.

Для реализации процесса бурения 20 без размыва стенок скважины (фиг.1, левая половина) устройству через колонну двойных бурильных труб (не показана) сообщаются осевое усилие и крутяший момент. По условиям рацио- . нальной технологии бурения частота вращения устройства составляет 200300 об/мин. По кольцевой напорной магистрали .9 подается очистной агент.

Ф

Благодаря взаимодействию упругой обо- 30 лочки 20 со стенкой 18 скважины кольцевой элемент 17 фрикционного сцепления находится в крайнем верхнем положении. При этом кольцевая проточка 22 элемента 17 расположена напротив отверстия 3 гидромониторной насадки 2, поэтому часть потока очистного агента через отверстие 3, кольцевую проточку 22 и канал 23 поступает в пространство за корпусом 24 сква- 4р жины.

Керн и часть шлама, поступающего в полость 12 породоразрушающего инструмента, в зоне кольцевого эжектора 15 увлекаются возвратным потоком 45 очистного агента и выносятся на поверхность. Оставшаяся в призабойной зоне часть шлама под действием потока, истекающего из канала 23, и благодаря эжектированию через шламо.приемные окна 27 поступает в полость

12 породоразрушающего инструмента 10 °

В результате достигается более полное извлечение на поверхность разрушенного породного материала в процес- 55 се бурения скважины. Улучшение очистки забоя скважины от шлама повышает механическую скорость бурения и надежность работы устройства °

47

Гидроразмыв стенок скважины и извлечение размытого материала на поверхность производится следу.ащим образом.

Частоту вращения бурильной колонны устанавливают в пределах

10 аб/мин. В интервале, намеченном для образования выемочной камеры 29, бурильную колонну сначала перемещают по оси 30 на величину хода элемента 17 °

Вследствие фрикционного сцепления упругой оболочки 20 со стенкой 18 скважины элемент 17 перемещается вдоль оси 30 устройства в крайнее нижнее положение (правая половина фиг.1) и открывает отверстие 3 гидромониторной насадки 2. Под действием высоконапорной струи очистного агента стенка 18 скважины разрушается с образованием выемочной камеры 29. Из камеры 29 продукты разрушения в виде пульпы перемещаются вниз к забою 3 1 скважины. Благодаря действию кольцевого эжектора 15, пульпа всасывается через шламоприемные окна 27 и центральный канал 11 во внутреннюю полость 12 породоразрушающего инструмента 10. Затем пульпа возвратным потоком движется на поверхность че- . рез полость 28 по внутренней трубе двойной бурильной колонны. При этом размеры выемочной камеры 29, а следовательно, и объем геологической пробы определяются параметрами насосно-силового оборудования буровой, установки.

В начале размыв стенок !8 скважины необходимо вести снизу вверх, затем целесообразно сообщать устройству возвратно.-поступательные движения в пределах всей мощности продуктивного пласта, или намеченной высоты выемочной камеры.

Формула и з обретения

1. Устройство для бурения и извлечения материалов из подземных формаций, включающее полый корпус с боковым отверстием, внутренний патрубок, установленный в полом корпусе с образованием кольцевой полости, кольцевой элемент, установленный на корпусе с возможностью осевого перемещения и перекрытия бокового отверстия, породоразрушающий инструмент, жестко соединенный с нижней частью

1461947

J Я

f9

И

23

28

26

Фиа. Ф

Составитель Н.Чертова

Техред g. oäàíè÷ Корректор С.Шекмар

Редактор A,Ëåæíèíà

Заказ 646/29 тираж 449 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 корпуса, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства за счет обеспечения бурения и валового опробо5 вания, устройство снабжено гидромопиторной насадкой, установленной в боковом отверстии корпуса, кольцевой элемент выполнен в виде жесткой обоймы с упругой оболочкой на внеш- 10 ней поверхности, а на внутренней поверхности обоймы выполнены кольцевая проточка и канал с возможностью их сообщения с кольцевой полостью и пространством за корпусом при край- 15 нем верхнем положении кольцевого элемента, а в корпусе породоразрушающего инструмента выполнены шламоприемные окна и расточка, причем конец внутреннего патрубка установлен в расточке с зазором.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что канал обоймы выполнен в виде кольцевого зазора между внутренней поверхностью обоймы и внешней поверхности корпуса.

3. Устройство по п.1 о т л и ч аю щ е е с я тем, что канал обоймы выполнен в виде по меньшей мере одного продольного паза.

4. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что шламоприеМные окна породоразруп1ающего инструмента выполнены коническими с углом раскрытия конусности в. его внутреннюю полость.