Способ удаления шлама из скважины при ее бурении

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯЙ АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ1791920(22) Заявлено 14,0478 (21) 2606896/22-03с присоедммемием заявки Мо(5)М. Кл. Е 21 В 21/14 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения В.А.дмитриев, Л.И.Лемасов, В.И.Ботвиник, А.С.Лускин и А.С.Головачев Государственный институт по изысканиям и проектированию мостов "Ленгипротрансмост" 71) Заявитель(54) СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ЯЛАМА ИЗ СКВУЛИНЫ ПРИ ЕЕ БУРЕНИИ30 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 з 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 атмос" Феру, 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 егопериодически, одновременно аккумули.руя в бурильных трубах,Однако для эффективной продувкискважины требуется двойной расходвоздуха; для поддержания непрерывной продувки и для периодическойвысокоскоростной продувки, что, в3свою очередь, требует больших энергозатрат.Целью изобретения является снижение энергозатрат и расхода воздухана, удаление разработанного грунта.Укаэанная цель достигается тем,что перед началом продувки плотноперекрывают сечение скважины, затемв полость закрытой скважины череззону контакта рабочего органа с грунтом нагнетают воздух до достижениязаданного давления, после чего череззону контакта рабочего органа с грун"том соединяют полость скважины,с атмосферой. ИПо 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 объемомвоздуха, который нагнетался и поднимал шлам над забоем.На фиг. 1 изображено устройство,реализующее данный способ; .на фиг. 2 -узел 1 на фиг. 1.Бурение грунта осуществляют с помощью буровой штанги 1, несущей долото 2 и получающей вращение от двигателя. В буровой штанге 1 выполненцентральный подводящий канал, соединяемый напорной магистралью с компрессором.Над долотом установлен конусообразный ловитель 3, смонтированныйна нижнем конце отводной трубы 4, ф)Верхний конец отводной трубы 4 закрыт клапаном 5.Перед началом бурения плотно закрывают устье скважины. Для этоговокруг устья устанавливают обсадной 4патрубок 6 и вдавливают его в землю.В зимнее время патрубок достаточноприморозить к поверхности земли. Патрубок 6 плотно закрывают крышкой7, 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 подсоединяют двигатель и компрессор и сообщают буровой штанге 1 с долотом вращательное движение. Одновременно подают от компрессора в центральный каналбуровой штанги сжатый воздух, который,рО 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 клапан 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 изобретенияСпособ удаления шлама из скважиныпри ее бурении путем периодическойпродувки накопленным под давлениемвоздухом, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью снижения энергозатрат и расхода воздуха на удаление разработанного грунта, перед началом продувки плотно перекрываютсечение скважины, затем в полостьзакрытой скважины через зону контактарабочего 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 экспертизе1, Прохоров А.Д. и Соловьев Г.П.Бурение мерзлых .грунтов за рубежом.Обзорная информация. М., ЦИНИНТИ"Оргтрансстрой", 1977, с. 8-9,2. Авторское свидетельство СССРР 622963, кл. Е 21 В 21/00,17.06.76./5 лиал ППП Патент , г. Уагород, ул, Проектная,каз 9ВНИИПИ по 11303Тирам Государственного лам изобретений Москва, Ж, Ромитета СС открытийушская наб.