Устройство для бурения извлечения материалов из подземных формаций

СОЮЗ СОНЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛин 511, Е 21 С 45/00 ГОСУДАРСТВЕННЬЙ НОМПО ИЗОБ 1 ЕТЕНИЯМ. И ОТИПРИ 1 ННТ Сои ф" "3 РбЯВ ЬБ Ы 1: - КОПИОАЮЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕЧ ЕЛЬСТБУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕ 1 ПИ И ИЗВЧЕЯИЯ МАТЕРИАЛОВ.ИЗ ПОДЗЕМНЫХ ФОРЦий(57) Изобретение относится к бурению скважин и м.б, использовано в скважинной гидродобыче полезных ископаемых и скважинном гидравлическом опро бовании. Цель - повьппение зКективности работы устройства за счет ббеспечения бурения и валового опробования, Устройство для извлечечия материалов иэ подземных формаций включает полый корпус (К) 1,в боковом отверстии которогс установлена гндромонитсрная1461947 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 Й 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. 10На фиг. 1 схематически изображено устройство в процессе его работы; на левой половине - во время бурения скважины, на правой - во время размыва продуктивного пласта, продольный 15 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 ,ния материалов из подземных формаций (фиг.1) состоит из трубчатого корпуса 1, в стенку которого встроена 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 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 9подают очистной агент. При этом происходит очистка забоя С. При гидроразмыве стенок С и извлечении размытого материала на поверхность частоту бурильной колонны устанавливают впределах 1-10 об/мин. Вследствиефрикционного сцепления упругой оболочки 20 со стенкой 18 С перемещается КЭ 17 и открывает отверстие 3гидромониторной насадки 2, 3 з.пф-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 25.1 Элемент 17 фрикционного сцепления смонтирован на корпусе 1 с возможностью вращения и осевого перемещения. В крайнем верхнем положении 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 очистногоагента из кольцевой напорной магистрали 9 через отверстие 3, кольцевую проточку 22 и канал 23 в пространство за корпусом 24 скважины.3 14619Канал, связывающий кольцевую проточку 22 с пространством за корпуссм24,может быть выполнен в виде коль 1цевого зазора 26 (фиг,4) между внут 5ренней поверхностью 21 обоймы 19 инаружной поверхностью 16 корпуса 1,В средней части корпуса породоразрушающего инструмента 10 выполненышпамоприемные окна 27, которые сооб Ощают пространство за корпусом 24скважины с внутренней полостью 28породоразрушающего инструмента. Приэтом шламоприемные окна 27 целесообразно выполнять коническими с углом 15раскрытия конусности во внутреннюю,полость 28.Устройство работает следующимобразом,Для реализации процесса бурения 20без размыва стенок скважины (фиг.1,левая половина) устройству через колонну двойных бурильных труб (не показана) сообщаются осевое усилие икрутяший момент. По условиям рациональной технологии бурения частотавращения устройства составляет 200300 об/мин. По кольцевой напорноймагистрали .9 подается очистной агент.ФБлагодаря взаимодействию упругой оболочки 20 со стенкой 18 скважины кольцевой элемент 17 фрикционного сцепления находится в крайнем верхнемположении. 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 поступаетв пространство за корпусом 24 сква Ожины.Керн и часть шлама, поступающегов полость 12 породоразрушающего инструмента, в зоне кольцевого эжектора 15 увлекаются возвратным потоком 45очистного агента и выносятся на поверхность. Оставшаяся в призабойнойзоне часть шлама под действием потока, истекающего из канала 23, иблагодаря эжектированию через шламо.приемные окна 27 поступает в полость12 породоразрушающего инструмента 10В результате достигается более полное извлечение на поверхность разрушенного породного материала в процессе бурения скважины. Улучшение очистки забоя скважины от шлама повышает механическую скорость бурения инадежность работы устройства47 4Гидроразмыв стенок скважины иизвлечение размытого материала наповерхность производится следующимобразом,Частоту вращения бурильной колонны устанавливают в пределах10 аб/мин, В интервале, намеченномдля образования выемочной камеры29, бурильную колонну сначала перемещают по оси 30 на величину ходаэлемента 17Вследствие фрикционного сцепленияупругой оболочки 20 со стенкой 18скважины элемент 17 перемещаетсявдоль 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 видепульпы перемещаются вниз к забою 3 1скважины. Благодаря действию кольцевого эжектора 15, пульпа всасываетсячерез шламоприемные окна 27 и центральный канал 11 во внутреннюю полость 12 породоразрушающего инструмента 10. Затем пульпа возвратнымпотоком движется на поверхность через полость 28 по внутренней трубедвойной бурильной колонны. При этомразмеры выемочной камеры 29, а следовательно, и объем геологической пробыопределяются 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 о б р е т е н и я1, 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 кор" пусе с возможностью осевого перемещения и перекрытия бокового отверстия, породоразрушающий инструмент, жестко соединенный с нижней частью14 б 1947 3, Я ставитель Н.Чертовахред М.Ходанич Коррект Шекмар Лежнина Редакто Заказ баб/29 Тираж цч 9 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. А/5.изводственно-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 опробо 5 нация, устройство снабжено гидромопиторной насадкой, установленной в боковом отверстии корпуса, кольцевой элемент выполнен в виде жесткой обоймы с упругой оболочкой на внеш 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 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 породоразруШающего инструмента выполнены коническими с углом раскрытия конусности в его внутреннюю полость,