способ и устройство для бурения с одновременным креплением скважин

Формула изобретения

1. Способ, основанный на одновременном бурении, расширении и креплении стенок скважины обсадной трубой, отличающийся тем, что устройством бурят скважину на глубину обсадной трубы, после проходки скважины на полную длину обсадной трубы, оснащенной конусной насадкой, опускают ее в пробуренную скважину, с помощью которой расширяют скважину, после чего соединяют верхнюю торцевую часть этой обсадной трубы с нижней частью второй обсадной трубы, при этом осевая нагрузка на забой скважины увеличивается за счет веса двух обсадных труб, процесс бурения на проектную глубину скважины с расширением стенок скважины и креплением ее осуществляют с последующими обсадными трубами.

2. Устройство, содержащее буровой снаряд с буровой коронкой, обсадную трубу, отличающееся тем, что устройство содержит шнековую керноприемную трубу с окнами, выполненными между ребордами, соединенную нижним торцом с коронкой, редуктор с валом, связанным с валом электродвигателя, кабельный замок, соединенный с грузонесущим кабелем, распорный узел, включающий в себя соленоид, тяги, шарнирно связанные с ним, при этом второй конец грузонесущего кабеля намотан на барабан лебедки, которая оснащена источником электроэнергии и электродвигателем, связанным с редуктором.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для бурения и крепления вертикальных скважин обсадными трубами в рыхлых и слабосвязных горных породах.

Известен «Колонковый электромеханический буровой снаряд», основанный на разрушении горной породы (льда) резцами цилиндрической коронки с получением пробы льда, патент РФ № 1472613, кл. Е21В 4/04, опубл. в Бюл. № 14, 1989 г., включающий буровой электромеханический снаряд, подвешенный на грузонесущем кабеле, цилиндрическую коронку, керноприемную трубу, электрический двигатель с редуктором, лебедку, на которой намотан грузонесущий кабель, источник электрической энергии.

Недостатком данного устройства является наличие узлов, обеспечивающих бурение только льдов в залитой скважине незамерзающей жидкостью.

Известен «Колонковый электромеханический буровой снаряд» для очистки фильтровой зоны продуктивного пласта и обсадных труб скважины, патент РФ № 2209912, кл. Е21В 4/04, 31/08, 37/08, содержащий колонковую трубу, соединенную нижним торцом с коронкой, керноприемную трубу, размещенный в шламовой трубе фильтр, редуктор с полым валом, связанный с валом электродвигателя, насос, кабельный замок, распорный узел, включающий в себя соленоид, тяги, шарнирно связанные с ним, и грузонесущий кабель.

Известный колонковый электромеханический буровой снаряд предназначен для восстановления гидравлической связи продуктивного пласта со скважиной путем бурения интервала продуктивного пласта с удалением осадков горной породы из скважины, накопленных за период эксплуатации и последующей очистки фильтровой зоны пласта, обсадных труб в процессе спуско-подъемных операций.

Недостатком данного устройства является специфичность выполняемых функций, наличие узлов: шламовой трубы, фильтра, насоса, обеспечивающих бурение интервалов продуктивного пласта нефтяных и газовых скважин.

Известно устройство ударного или ударно-вращательного бурения скважин в материале грунта или породы, заявка RU № 2003134238, МПК Е21D 20/00, опубл. 27.03.05, взято нами за прототип, заключающееся в одновременном бурении скважины с размещением в ней обсадной трубы, содержащее буровой снаряд, буровые штанги, на первой из которых установлена буровая коронка, и одновременно при бурении буровые штанги установлены в обсадную трубу, выполненную с продольным сквозным разрезом, расширяемый элемент, ударный башмак.

Недостатком данного устройства является ограниченность в одновременном бурении и креплении с одной обсадной трубой. Устройство неприемлемо для крепления отдельных участков тектонических нарушений и зон проявлений на больших глубинах.

Техническим результатом изобретения является устранение указанных недостатков, а именно увеличение глубин скважин, создание способа и устройства, обеспечивающих не только скоростное бурение скважин в рыхлых и слабосвязных породах с одновременным креплением стенок скважин обсадными трубами, но и изоляцию отдельных участков тектонических нарушений, зон поглощений и проявлений. Необходимый технический результат в части способа достигается тем, что по способу бурения и крепления рыхлых горных пород, основанному на одновременном бурении буровым снарядом, расширении и креплении стенок скважины обсадной трубой, согласно изобретению устройством бурят скважину на глубину обсадной трубы, после проходки скважины на полную длину обсадной трубы, оснащенной конусной насадкой, опускают ее в пробуренную скважину, с помощью которой расширяют скважину, после чего соединяют верхнюю торцевую часть этой обсадной трубы с нижней частью второй обсадной трубы, при этом осевая нагрузка на забой скважины увеличивается за счет веса двух обсадных труб, процесс бурения на заданную проектную глубину скважины с расширением стенок скважины и креплением ее осуществляют последующими обсадными трубами.

Технический результат в части устройства достигается тем, что устройство для бурения и крепления рыхлых горных пород, содержащее буровой снаряд с буровой коронкой, обсадную трубу с расширяющим элементом, согласно изобретению устройство содержит шнековую керноприемную трубу с окнами, выполненными между ребордами, соединенную нижним торцом с коронкой, редуктор с валом, связанный с валом электродвигателя, кабельный замок, соединенный с грузонесущим кабелем, распорный узел, включающий в себя соленоид, тяги, шарнирно связанные с ним, при этом второй конец грузонесущего кабеля намотан на барабан лебедки, которая оснащена источником электроэнергии и электродвигателем, связанным с редуктором.

Способ и устройство поясняются чертежами, где на фиг.1 показано устройство для бурения с одновременным креплением скважин обсадными трубами, на фиг.2 показана общая конструктивная схема устройства.

Устройство содержит керноприемную шнековую трубу 1, на нижнем торце которой укреплена коронка 2, армированная твердым сплавом. Керноприемная шнековая труба 1 с корпусом редуктора 3, имеющим приводной вал 4 редуктора, соединенный с валом 5 электродвигателя 6. Корпуса редуктора и электродвигателя соединены между собой переходником 7. К верхнему торцу корпуса электродвигателя 6 крепится нижний фланец распорного узла 8, к верхнему торцу которого крепится кабельный замок 9, в котором закреплен грузонесущий кабель 10. Распорный узел включает в себя соленоид 11, тяги 12, коньки 13, шарнирно связанные с ним. Устройство снабжено обсадной трубой 14, на нижней торцевой части которой приварена насадка 15 конусной формы.

На фиг.2 представлена общая схема устройства, включающая самоходную буровую установку 16, снабженную источником электропитания 17, лебедкой 18, на барабан которой намотан грузонесущий кабель 10, на нижнем конце которого подвешено устройство 19 через колонну обсадных труб 20

Устройство работает следующим образом

После сборки устройства 19 и постановки его на забой скважины при помощи лебедки 18 и грузонесущего кабеля 10 подается электропитание на электродвигатель 6 и соленоид 11 распорного узла 8 от источника электроэнергии 17. При этом коньки 13 через тяги 12, связанные шарнирно с соленоидом 11, воспринимают реактивный момент, при этом процесс бурения идет на глубину шнековой керноприемной трубы 1. При заполнении шнековой керноприемной трубы 1 керном осуществляют подъем устройства, извлекают керн из шнековой керноприемной трубы 1. Таким способом бурение скважины продолжается до глубины, равной длине обсадной трубы 14. В пробуренную скважину опускают обсадную трубу 14, соединяют верхнюю торцевую часть обсадной трубы 14 со второй обсадной трубой и устройство опускают до забоя скважины через указанные обсадные трубы. Бурится скважина на глубину двух обсадных труб с одновременной обсадкой. Соединяют верхнюю торцевую часть второй обсадной трубы со следующей обсадной трубой. Процесс бурения с одновременным расширением конусной насадкой 15 и креплением скважины продолжается до заданной глубины с одновременной изоляцией отдельных встречающихся участков тектонических нарушений и зон поглощений.

Способ бурения с одновременным расширением и креплением скважин обсадными трубами с использованием лебедки, грузонесущего кабеля и устройства, подвешенного на грузонесущем кабеле, сокращает время на спуско-подъемные операции и сокращает трудовые затраты, а также обеспечивает крепление зон тектонических нарушений и изоляцию поглощающих и проявляющих участков.