устройство для бурения скважин

Формула изобретения

Устройство для бурения скважин, включающее бурильную колонну, пилот-долото, наружную трубу со сменными породоразрушающими лопастями и жестко соединенную с пилот-долотом, подвешенную опорным переводником на бурильной колонне внутреннюю трубу, жестко соединенную с бурильной колонной, наружные и внутренние ведущие участки, отличающееся тем, что ведущие участки выполнены в наружной и на внутренней трубах и расположены под опорным переводником, подвешенным к бурильной колонне через внутреннюю трубу с возможностью ограниченной радиально-осевой подвижности, а наружная и внутренняя трубы снабжены торцевыми участками для передачи ударных нагрузок породоразрушающим лопастям и пилот-долоту.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для бурения скважин на воду, нефть, газ и скважин подземного выщелачивания.

Известно устройство для бурения скважин, включающее бурильную колонну, бурильную головку с конической режущей и калибрирующей частями и опорной частью [1].

Недостатком устройства является жесткая связь бурильной колонны с бурильной головкой и необходимость в связи с этим алмазного оснащения режущих и опорных частей бурильной головки для снижения вибрационной нагрузки и сил трения.

Целесообразная область использования известного устройства ограничена бурением в плотных однородных породах.

Известно также устройство для бурения скважин, включающее бурильную колонну, пилот-долото, корпус с подвижно установленным расширителем [2].

Недостатком устройства является жесткая связь бурильной колонны с корпусом и пилот-долотом и невозможность использования вибрационной нагрузки в качестве продуктивной.

Наиболее близким к изобретению является устройство для бурения скважин, включающее бурильную колонну, долото, наружную и внутреннюю трубы, соединенные жестко с долотом и бурильной колонной и шарнирным узлом связи труб, гасящим вибрационную нагрузку [3].

Недостатком известного устройства является узкая область использования и эффективности в связи с низкой нагрузочной способностью устройства.

Задачей настоящего изобретения является повышение области использования и эффективности за счет повышения нагрузочной способности и обеспечения оптимального использования вибрационной нагрузки в качестве продуктивной.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для бурения скважин, включающем бурильную колонну, пилот-долото, наружную и внутреннюю трубы, соединенные жестко с пилот-долотом и бурильной колонной соответственно, наружная и внутренняя трубы выполнены соответственно с внутренними и наружными ведущими участками, соединенными с возможностью ограниченной радиально-осевой подвижности, наружная труба с пилот-долотом подвешена на внутренней трубе посредством опорного переводника.

Кроме того, наружная труба выполнена с пазами на наружной поверхности и снабжена сменными породоразрушающими лопастями, установленными в пазах.

Также сменные породоразрушающие лопасти выполнены в виде калибраторов или с шарошечными лапами и калибрирующими верхними частями, или с коническими режущими нижними и калибрирующими верхними частями.

Сущность изобретения пояснена чертежом.

Устройство включает бурильную колонну 1, пилот-долото 2, наружную трубу 3, соединенную с пилот-долотом жестко, внутреннюю трубу, соединенную жестко с бурильной колонной 1. Наружная и внутренняя трубы выполнены с внутренними и наружными ведущими участками 5, 6, соединенными с возможностью ограниченной радиально-осевой подвижности, в виде многогранного или шпоночного соединения. Наружная труба 3 с пилот-долотом 2 подвешена на внутренней трубе 4 посредством опорного переводника 7, присоединенного к верхней части наружной трубы 3.

Наружная труба 3 выполнена с пазами 8 на наружной поверхности и снабжена сменными породоразрушающими лопастями 9, установленными в пазах 8, выполненными, например, типа ласточкин хвост.

На чертеже показаны породоразрушающие лопасти, выполненные с нижней конической режущей частью 10 и верхней калибрирующей частью 11. В качестве сменных породоразрушающих лопастей устройство комплектуется также калибрирующими лопастями и лопастями с нижней шарошечной лапой и верхней калибрирующей частью, на чертеже не показано.

Ограниченная радиально-осевая подвижность наружной и внутренней труб относительно друг друга выполнена за счет подвижной посадки, ведущих участков труб и осевого зазора между нижним торцом внутренней трубы 4 и верхним торцом переводника 12.

В качестве пилот-долота 2 могут быть взяты долота различного типоразмера, в том числе и бурильные головки. Опорный переводник 7 и переводник 12 выполнены с учетом перекрытия пазов 8.

Работа устройства заключается в следующем: согласно геотехническим условиям бурения скважины готовится устройство требуемого варианта комплектации. Бурение производится со сменой типоразмеров пилот-долота и породоразрушающих лопастей по мере надобности.

В процессе бурения сопротивление породы резанию, разрушению преодолевается за счет крутящего момента и осевой нагрузки, приложенных к устройству с использованием дополнительной ударной радиально-осевой нагрузки за счет контактной радиально-осевой связи наружной и внутренней труб.

При бурении скважин подземного вышелачивания с предварительным бурением скважины малого диаметра и последующим расширением ствола скважины используется вариант с пилот-долотом совместно с калибрирующими лопастями.

После бурения скважины малого диаметра, производства необходимых скважинных работ производится смена калибрирующих лопастей на сменные соответствующего типоразмера породоразрушающие лопасти и бурение с расширением ствола скважины.

Предложенное устройство обладает следующими преимуществами.

1. Повышается коммерческая скорость бурения и износостойкость породоразрушающих органов в 1,5-2 раза.

2. Расширяется область использования за счет повышения надежности, универсальности.

3. Снижаются затраты на приобретение породоразрушающих органов в 2,5-3 раза.

4. Вибрационная нагрузка не передается бурильной колонне, резьбовые соединения не подвергаются перетяжке.

Источники информации

1. Патент РФ №2092671, Е21В 10/26, 10.10.97.

2. Патент РФ №2244796, Е21В 7/28, 20.01.2005.

3. Авторское свидетельство СССР №1002502, Е21В 10/00, 07.03.83.