Способ бурения скважин и устройство для его осуществления

(51) 21 7/00 (2011.01) 21 28/00 (2011.01) 21 43/25 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ погруженные в нее и динамическое воздействие потока очистного агента, пропускаемого через аксиально расположенные каналы долота на поверхности формируют гидроудары и передают их через поток очистного агента на забой скважины. Для осуществления способа бурения в устройстве для бурения скважин, включающем вращатель бурильных труб, насос для подачи очистного агента, вертлюг, расположенный на верхнем конце бурильных труб, оканчивающихся снизу долотом с резцами и аксиально расположенными каналами для перепуска очистного агента к забою скважины, в разъеме трубопровода,соединяющего насос с вертлюгом установлен возбудитель гидроударов, выкидной трубопровод которого соединен со смесительной камерой струйного аппарата, установленного на входе отрезка трубопровода, соединенного с вертлюгом.(72) Сушко Сергей Михайлович Латыпов Авис Самигуллинович(56) Квитка В.Г., Пешалов Ю.А. Внедрение прогрессивных способов в практику буровых работ.М Недра, 1975. с.144-145(54) СПОСОБ БУРЕНИЯ СКВАЖИН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к области горного дела,в частности к бурению скважин сплошным забоем. Технический результат изобретения - повышение эффективности гидромониторного бурения. Для этого в способе бурения скважин,включающем скалывание частиц горной породы воздействием крутящего момента на резцы, 26092 Изобретение относится к области горного дела, в частности к бурению скважин сплошным забоем гидроманиторными долотами. Известен способ бурения скважин (Квитка В.Г.,Пешалов Ю.А. Внедрение прогрессивных способов в практику буровых работ. - М. Недра, 1975. с. 144149), включающий скалывание частиц породы воздействием крутящего момента на резцы,погруженные в нее и динамическое воздействие потоков очистного агента, формируемых в аксиально расположенных каналах долота. Основным недостатком известного способа бурения является то обстоятельство, что скорость потока постоянна. Известно устройство для осуществления упомянутого способа бурения скважин (Квитка В.Г.,Пешалов Ю.А. Внедрение прогрессивных способов в практику буровых работ. - М. Недра, 1975. с.144145), включающий вращатель колонны бурильных труб, насос для подачи очистного агента, вертлюг,расположенный на верхнем конце бурильных труб,оканчивающихся снизу долотом с резцами и аксиально расположенными каналами для формирования гидромониторных потоков. Основным недостатком известного устройства является то обстоятельство, что в нем формируется гидромониторный поток постоянной скорости, не обеспечивающей высокую эффективность разрушения породы на забое скважины. Задачей разработки группы изобретений является повышение эффективности гидромониторного бурения скважин. Для этого в способе бурения скважин,включающем скалывание частиц горной породы воздействием крутящего момента на резцы,погруженные в нее и динамическое воздействие потока очистного агента, пропускаемого через аксиально расположенные каналы долота, на поверхности формируют гидроудары и передают их через поток очистного агента на забой скважины. Для осуществления способа бурения в устройстве для бурения скважин, включающем вращатель колонны бурильных труб, насос для подачи очистного агента, вертлюг, расположенный на верхнем конце бурильных труб, оканчивающихся снизу долотом с резцами и аксиально расположенными каналами для перепуска очистного агента к забою скважины, в разъеме трубопровода,соединяющего насос с вертлюгом установлен возбудитель гидроударов, выкидной трубопровод которого соединен со смесительной камерой струйного аппарата, установленного на входе отрезка трубопровода, соединенного с вертлюгом. Изобретение поясняется прилагаемым рисунком,на котором представлено устройство для бурения скважин. Устройство для бурения скважин включает буровой агрегат с насосом 1 вращателем 2,бурильные трубы 3, имеющие на верхнем конце вертлюг 4, а на нижнем конце - долото 5 с аксиально расположенными каналами 6 (в дальнейшем гидромониторы 6), сообщающимися с центральным каналом долота 5 и каналом 7 бурильных труб 3. 2 Насос 1 соединен с вертлюгом 4 посредством гибкого трубопровода 8, в разъеме которого расположен возбудитель гидроударов, например в виде гидроударника 9 через боковой штуцер 10,сообщающегося с участком трубопровода 11,соединенного с насосом. К входному участку трубопровода 12, соединенного с вертлюгом пристыкован диффузорной камерой 13 струйный аппарат 14, соосно состыкованным входным каналом сопла 15 с верхним торцом гидроударника 9, нижний - выходной канал 16 которого сообщается со смесительной камерой 17 струйного аппарата 14. Выходной канал 16 имеет пусковой кран 18. Гидроударник 9 имеет подпружиненные поршень 19 и клапан 20 с ограничителем хода 21, выполненным в виде кольцевого уступа внутри корпуса над цилиндром поршня 19. Гидроударник имеет рабочую камеру 22. На рисунке стрелками показан путь потоков очистного агента. Предлагаемый способ реализуется следующим образом по мере спуска его элементов в скважину в соответствии с предлагаемым рисунком. По мере включения вращателя, подачи насосом 1 очистного агента и нагружения долота усилием, необходимым для внедрения резцов в породу забоя скважины начинается процесс бурения. Одновременно с этим поток очистного агента, вылетая из гидромониторов 16 осуществляет дополнительное разрушение породы на забое скважины внедряясь в трещины,возникающие под воздействием крутящего момента резцов долота 5. При этом гидроудары,возникающие над клапаном 20 с высокой частотой следуют по очистному агенту, заполняющую полость бурильных труб к забою скважины,формируют в зоне контакта с горной породой гидроудары, способствующие более эффективному разрушению породы как от гидромониторного эффекта, так и от совместного воздействия гидроударов и крутящего момента резцов. При этом работа гидроударника происходит следующим образом. При возврате в верхнее положение под действием пружины поршня 19 и смыкания с нижним торцом клапана 20, поднявшегося в верхнее положение под действием своей пружины, в камере 22 гидроударника происходит неполный гидроудар,так как остается открытым сопло 15 струйного аппарата 14, имеющее проходное отверстие примерно в 4-5 раза меньшее, чем проходной канал поршня 19. Энергия гидроудара через сопло 15 поступит в канал бурильных труб 3 и далее со скоростью около 1400 м/с - в сторону забоя скважины, где воздействует на горную породу в виде ударного импульса,способствуя ее разрушению за счет преобразования волновой энергии в дополнительную ударно-механическую,суммирующуюся со скоростным напором гидромониторов 6 и скалывающим действием резцов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ бурения скважин, включающий скалывание частиц горной породы воздействием крутящего момента на резцы, погруженные в нее и динамическое воздействие потока очистного агента,пропускаемого через аксиально расположенные каналы долота, отличающийся тем, что на поверхности формируют гидроудары и передают их через поток очистного агента на забой скважины. 2. Устройство для бурения скважин,включающее вращатель колонны бурильных труб, насос для подачи очистного агента, вертлюг,расположенный на верхнем конце бурильных труб,оканчивающихся снизу долотом с резцами и аксиально расположенными каналами для перепуска очистного агента к забою скважины,отличающееся тем, что в разъеме трубопровода,соединяющего насос с вертлюгом установлен возбудитель гидроударов, выкидной трубопровод которого соединен со смесительной камерой струйного аппарата, установленного на входе отрезка трубопровода, соединенного с вертлюгом.