Способ бурения скважин в песчано-глинистых грунтах и устройство для его осуществления

Способ бурения скважин в песчано-глинистых грунтах и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для образования вертикальных скважин в связных породах. Цель - повышение эффективности бурения путем сокращения технологических операций. В грунт внедряют инструмент спиральной формы. Извлекают инструмент на поверхность. Грунт из скважины удаляют поступательным перемещением инструмента вдоль его вертикальной оси без вращения. Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит буровой став в виде спиральной нити 1, форма поперечного сечения которой в диаметральной плоскости устройства с внешней стороны бурового става представляет собой полуокружность 4, и породоразрушающий наконечник 2. Последний закреплен на нити 1 с передней стороны бурового става сужающейся частью, направленной в сторону вращения устройства. Наконечник 2 выполнен в виде конуса. Форма поперечного сечения нити с внутренней стороны бурового става выполнена с остроугольной вершиной, направленной в сторону оси устройства, и сторонами по касательной к полуокружности. За один оборот инструмент погружается на величину шага и погружение зависит от свойств грунтов. При этом обязательным условием при выборе шага спирального става является исключение перемешивания грунта. Остроугольная форма сечения с внутренней стороны бурового става обеспечивает оптимальные условия для внедрения его в грунт с минимальным сопротивлением по боковой поверхности. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1571197 А1 (51)5 Е 21 В 10 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4268534/24-03 (22) 03.06.87 (46) 15.06.90. Бюл. № 22 (71) Московский геологоразведочный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Б. М. Ребрик, Ю. А. Арсентьев и Г. И. Лукинский (53) 622.233.05 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 909183, кл. Е 21 D 1/03, 1980. (54) СПОСОБ БУРЕНИЯ СКВАЖИН В

ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТАХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для образования вертикальных скважин в связных породах. Цель — повышение эффективности бурения путем сокращения технологических операций. В грунт внедряют инструмент спиральной формы. Извлекают инструмент на поверхность. Грунт из скважины удаляют поступательным перемещением инструмента вдоль его вертикальной оси без вращения. Устр-во для осуществления пред2 лагаемого способа содержит буровой став в виде спиральной нити 1, форма поперечного сечения которой в диаметральной плоскости устр-ва с внешней стороны бурового става представляет собой полуокружность 4, и породоразрушающий наконечник 2. Последний закреплен на нити 1 с передней стороны бурового става сужающейся частью, направленной в сторону вращения устр-ва.

Наконечник 2 выполнен в виде конуса. Форма поперечного сечения нити с внутренней стороны бурового става выполнена с остроугольной вершиной, направленной в сторону оси устр-ва, и сторонами по касательной к полуокружности. 3а один оборот инструмент погружается на величину шага и погружение зависит от свойств грунтов.

При этом обязательным условием при выборе шага спирального става является исключение перемешивания грунта. Остроугольная форма сечения с внутренней стороны бурового става обеспечивает оптимальные условия для внедрения его в грунт с минимальным сопротивлением по боковой поверхности.

2 с. п. ф-лы, 1 ил.

1571197

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам образования вертикальных скважин в связных породах и к конструкциям буровых снарядов для вращательного бурения скважин с отбором керна, и также может быть использовано в строительстве при проведении вертикальных выработок специального назначения.

Цель изобретения — повышение эффективности бурения путем сокращения технологических операций.

Сущность способа заключается в том, что после внедрения инструмента в грунт, удаление грунта из скважины осуществляют поступательным перемещением инструмента вдоль его вертикальной оси без вращения.

На чертеже показано устройство для реализации способа, общий вид.

Устройство включает буровой сплав в виде спиральной нити 1 и наконечника 2, закрепленного на нити 1 с передней стороны бурового става. Наконечник 2 выполнен в виде конуса и направлен вершиной 3 в сторо. ну вращения устройства. Форма поперечного сечения нити 1 в диаметральной плоскости устройства с внешней стороны бурового става представляет собой полуокружность 4, а с внутренней стороны — выполнена остроугольной вершиной 5 направленной в сторону оси устройства, а сторонами 6 — по касательным к полуокружности 4.

Устройство работает следующим образом.

Крутящий момент от привода буровой установки передается спиральному буровому стану 1, имеющему грушевидную форму поперечного сечения и оканчивающегося породоразрушающим наконечником 2. При вращении бурового става 1 спиральный став с конусообразным наконечником внедряется в грунт, при этом встречающиеся обломочные включения отодвигаются в сторону. 3а один оборот инструмент погружается на величину шага и будет зависеть от свойств грунтов, причем обязательным условием при выборе шага спирального става является исключение перемешивания грунта. После заглубления бурового снаряда на полную высоту, его извлекают на поверхность, перемещая спиральный став с содержащимся в его внутренней полости грунтом вверх вдоль оси устройства. Одновременно с извлечением бурового става из скважины осуществляют удаление грунта на поверхность, тем самым формируя ствол скважины с прямолинейными вертикальными стенками.

Для отрыва от породного массива керна ненарушенной структуры, находящегося во внутренней полости бурового става при его извлечении к ставу прикладывают внешнюю силу Р, направленную вверх, величиной большей, чем усилие Р„ сдвига грунта по наружной боковой поверхности породного цилиндра диаметром Di и соответственно большей, чем Р усилие разрыва грунта по торцу спирального става.

На основе этого обязательного условия определяется целесообразный размер d спирали (фиг. 1). д)0 — 2 — И, P

1О где D — наружный диаметр спирали в грунт. см;

l — глубина внедрения спирали в грунт, см; ,о — соответственно временные сопротивления грунта сдвигу и растяжению, кг/см .

Как следует из формулы (1) величина d зависит от прочностных характерис20 тик грунта, диаметра скважины D, величины заглубления спирали в грунт. Поперечный размер d сечения спирали при заданных параметрах не может быть принят меньше расчетного, так как в этом случае керн не оторвется от массива и извлекаемый спиральный буровой став 1 окажется без керна.

На скорость внедрения спирального бурового става 1 с наконечником 2 существенное влияние оказывает величина суммарного сопротивления, которое складывается из двух составляющих — сил трения по наружной поверхности спирали и сил лобового сопротивления. Величина сил трения зависит, в частности, от величины периметра сечения спирали, а лобовых сил — от площади сечения.

Остроугольная форма сечения с внутренней стороны бурового става 1 обеспечивает оптимальные условия для внедрения его в грунт с минимальным сопротивлением по боковой поверхности, а также для отрыва

40 грунта от массива и удержание его во внутренней полости спирали за счет того, что сжимающее силовое воздействие спирали на грунт, находящейся во внутренней ее части, направлено во внутрь става. Конусообраз4 ная форма наконечника, которым оканчивается буровой став, снижает лобовое сопротивление внедрения, в случае наличия в грунтах обломочных включений.

Формула изобретения

1. Способ бурения скважин в песчаноглинистых грунтах, включающее внедрение инструмента спиральной формы в грунт, извлечение инструмента на поверхность и удаление грунта из скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности бурения путем сокращения технологических операций, удаление грунта из скважины осуществляют поступательным пе1571197

Составитель А Скалунов

Редактор И. Сегляник Техред А. Кравчук Корректор С. Черни

Заказ 1493 Тираж 477 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 1Ol ремещением инструмента вдоль его вертикальной оси без вращения.

2. Устройство для бурения скважин в песчано-глинистых грунтах, содержащее буровой став в виде спиральной нити, форма поперечного сечения которой в диаметральной плоскости устройства с внешней стороны бурового става представляет собой полуокружность, и породоразрушающий наконечник, закрепленный на нити с передней стороны бурового става сужающейся частью, направленной в сторону вращения устройства, отличающееся тем, что породо5 разрушающий наконечник выполнен в виде конуса, а форма поперечного сечения нити с внутренней стороны бурового става выполнена остроугольной вершиной, направленной в сторону оси устройства, и сторонами по касательным к полуокружности.