Технические устройства для бурения геологоразведочных скважин на суше

Ильский А.Л., Шмидт А.П. Буровые машины и механизмы. - М.: Недра, 1989.


Высоконапорный погружной насос

    Предназначен для откачки чистой, а также с примесью твердой Фазы жидкости из скважин глубиной до 1000 м а также из стволов шахт диаметром до 5м, пройденных бурением.
     Насос содержит поршневой гидродвигатель с клапанным распределением рабочей жидкости и поршневой насос, собранные в одном корпусе.
     Для откачки жидкости скважина оборудуется колонной подъемных труб, в которую на силовых трубах опускается погружной насос. Погружной насос может также опускаться в скважину на силовых трубах и герметизироваться на необходимой глубине пакером. В этом случае подъемные трубы не опускаются, а их роль выполняют стенки скважины.
     В качестве привода гидродвигателя погружного насоса используется наземный насос.
     Напор погружного насоса зависит от давления наземного насоса в соотношении 1/0,7.

Ударные механизмы РШ-73 и УМ-89

     Предназначены для ликвидации прихватов бурового снаряда в скважинах.
     Ударный механизм на бурильных трубах опускается в скважину и соединяется с прихваченною частью бурового снаряда ловильным инструментом.
     Под действием усилия растяжения, создаваемого талевой системой или гидравликой станка колонна бурильных труб растягивается на некоторую величину и накапливает статическую силу в виде энергии деформации.
     Включается буровой насос. Под давлением промывочной жидкости поршень ударного механизма опускается вниз и освобождает фиксатор бойка, который вместе с растянутой колонной бурильных труб получает возможность свободно перемещаться и за счет накопленной энергии деформации с высокой скоростью устремляется вверх. В крайнем положении боек наносит мощный удар по прихваченной части бурового снаряда.
     Конструкция механизма позволяет наносить серию повторных ударов.
     По сравнению с известными механизмами для ликвидации прихватов в скважинах, разработанное устройство имеет следующие преимущества:

 Техническая характеристика

Наружный диаметр, мм

73,89,108

Масса, кг

30,45,52

Длина, м

1.1 - 1.7

Количество ударов в минуту

2 - 4

Сила удара, кН

100 - 600

Эрлифтный насос

   Предназначен для создания внутрискважинной обратной промывки при перебуривании в глубоких скважинах зон поглощений.
     Эрлифтный насос длиной 150 м состоит из воздухоподающих труб КССК-76 диаметром 70 мм, связанных с колонковым набором, и водоподъемных труб диаметром 42мм, заканчивающихся смесителем, который опускается ниже уровня жидкости в скважине. Для увеличения проходного сечения водоподъемных труб их высаженные концы проточены. Сущность созданиям внутрискважинной обратной циркуляции при помощи эрлифтного насоса заключается в следующем:
     Насос устанавливается таким образом, чтобы излив водоподъемных труб находился выше уровня жидкости в скважине. Компрессором сжатый воздух подается по шлангу через сальник-вертлюг, ведущую трубу и бурильную колонну в воздухоподающие трубы эрлифтного насоса, располагаемые в зоне динамического уровня жидкости. В смесителе воздух смешивается с жидкостью, находящейся в трубах. При насыщении воздухом ее удельный вес снижается, и возникает перепад давления в сообщающихся каналах "труба-скважина". Вследствие этого смесь воздуха и жидкости поднимается по водоподъемной колонне вверх и изливается в пространство между бурильными трубами и стенками скважины выше уровня жидкости в скважине. При этом жидкость из скважины под действием гидростатического давления начинает перетекать внутрь колонковой трубы, омывая забой и породоразрушающий инструмент. При изливе водовоздушной смеси из водоподъемных труб воздух отделяется от воды и поднимается к устью скважины, а жидкость изливается в скважину.
     По сравнению с известными конструкциями разработанный насос имеет следующие преимущества:
     Спускоподъемные операции проводятся по обычной технологии стандартным буровым инструментом т.к. при свинчивании свечей внутренние (водоподъемные) трубы уплотняются резиновыми манжетами а наружные (воздухоподающие) замковой резьбой.
     Эрлифтный насос опускается в скважину на обычным бурильных трубах диаметром 50 мм.
     За счет использования обратной промывки значительно возрастает механическая скорость бурения.

Техническая характеристика эрлифтного насоса

Наружный диаметр, м 0.04
Диаметр подъемных труб, м 0.042
Общая длина, м 150
Тип соединения резьбовое замками КССК-76
Максимальная глубина применения, м 1000
Рабочее давление воздуха при максимальной глубине скважины, МПа 1.0 – 1.5
Расход воздуха при максимальной глубине скважины, м3/мин 1.25
Подача при расходе воздуха 1.25 м3/мин, л/мин 40

Технология призабойной пульсирующей промывки скважин с помощью погружных пневматических насосов.

    Обеспечивает возможность промывки скважин имеющейся в ней жидкостью даже в том случае, когда наличие последней незначительно. Это позволит повысить эффективность бурения в проницаемых зонах (зоны кливажа горных выработок и другие проницаемые для очистного агента интервалы скважин). Технология обладает следующими преимуществами:

  1. Экономична, так как нет необходимости доставки на объект работ промывочной жидкости;
  2. Экологична, поскольку осуществляется естественным очистным агентом без специальных реагентов, практически весь спектр которых токсичен;
  3. Не требует наличия в скважине большого количества жидкости.

Гидравлический сигнализатор внезапного падения уровня жидкости в скважине.

    Обеспечивает резкое падение давления жидкости в нагнетательной линии гидравлического контура скважины в момент падения уровня жидкости в ней (непрогнозируемое пересечение проницаемой зоны). Это дает возможность своевременно прекратить процесс бурения и извлечь буровой снаряд из скважины, упреждая возникновение аварии (завал бурового снаряда обрушившимися стенками скважины).

Инклинометр ИОШ-2

     Предназначен для оперативного контроля положения скважин, пробуренных в угольных шахтах. Особенностью прибора является то, что фиксация магнитной стрелки осуществляется с помощью толкателя, проходящего через полую ось подвески буссоли. Это позволяет фиксировать стрелку при любом угле наклона скважины.
     Инклинометр измеряет угол наклона и азимут скважины в одной точке. В его конструкции использованы некоторые узлы и детали от серийного инклинометра КИТ. Доставка инклинометра в скважину на бурильных трубах. Привод системы фиксации осуществляется путем давления промывочной жидкости на мембрану. Для использования в наклонных скважинах прибор дополнительно снабжается компенсатором давления.

Техническая характеристика

Диапазон измерения зенитных углов  0 – 180°
Диапазон измерения азимутов 0 – 360°
Погрешности измерения  
по зенитному углу ± 0.5°
по азимуту ± 5°
Габариты  
диаметр, мм 55
длина, мм 400
Масса (без удлинителя и компенсатора), кг 3.7

Ориентатор

     Предназначен для ориентирования отклонителей любого типа преимущественно в горизонтальных, восстающих и пологонаклонных скважинах, пробуренных в угольных шахтах.
     Перед подачей в скважину отклонитель устанавливается в нужном положении, а ориентатор так, чтобы выступ втулки находился внизу в апсидальной плоскости.
     После подачи в скважину включают насос и наблюдают за показаниями манометра. Если шарик, который постоянно находится в нижнем положении, не совпадает с выступом, поршень с сердечником смещают его вправо до упора в торец втулки (холостой ход), открывается окно ,и существенного изменения давления не происходит. В искомом положении шарик смещается на величину рабочего хода, упирается в выступ, окно не открывается, на манометре фиксируется резкое повышение давления.
     Поиск осуществляется циклами “включение насоса – выключение насоса – сброс давления – поворот бурового снаряда на небольшой угол”.
     Подвижные детали ориентатора изолированы от внешней среды сильфонами. Полость заполнена глицерином.

Техническая характеристика

Диапазон углов наклона скважины, град ± 70
Предельная погрешность ориентирования, град. ± 4
Перепад давления при расходе жидкости 80 – 120 л/мин, МПа 0.35 –0.5
Жесткость пружины, Н/см 35 – 50
Холостой ход сердечника, мм 16
Рабочий ход сердечника, мм 5
Диаметр, мм 57
Длина, мм 620
Присоединительная резьба под ниппель А42
Масса, кг 8

Технология изоляции верхнего конца потайных обсадных колонн (ПОК).

   Обычная технология изоляции верхнего конца потайных обсадных колонн (ПОК) заливкой тампонажного раствора сверху в зазор между стенкой скважины и трубой не всегда надежна из–за трудностей подачи вязкого раствора в малый зазор и неравномерного и неполного вытеснения промывочной жидкости из зазора.
     Предложены два варианта изоляции верха ПОК, предусматривающие подачу смеси в зазор снизу вверх и применение герметиков или быстросхватывающихся тампонажных смесей.
     В обоих случаях верхняя труба соединяется с остальной частью колонны уширенным ниппелем, имеющим уступ. В трубе выполнены отверстия, перекрытые эластичной втулкой.
     В первом варианте на уступе ниппеля размещают легкоразрушаемую перемычку. В трубу на переходнике и удлинителе введен поршень с манжетой. Под поршнем размещают пластичный герметик, применяемый в строительстве для гидроизоляционных работ. После установки на забой создают осевую нагрузку, срезают шпильки, и герметик выдавливается в зазор.
     Во втором варианте на уступ ниппеля опускают любое тампонажное устройство, дополнительно снабженное в нижней части манжетами. Отверстия смесителя располагаются напротив отверстий в трубе. Применяется любая быстросхватывающаяся смесь, которая нагнетается в зазор.
     Предлагаемый способ позволит повысить надежность изоляции ПОК и расширить область их применения.

Отклонитель непрерывного действия с гидравлическим распором

    Предназначен для искусственного искривления скважин, пробуренных из выработок угольных шахт. Отличительной особенностью отклонителя является возможность снятия осевой нагрузки и расхаживания без потери ориентации, что особенно важно для восстающих скважин. Повышенная жесткость корпуса позволяет задавать и регулировать интенсивность искривления.

Техническая характеристика

Принцип работы асимметричное разрушение забоя
Пределы регулирования интенсивности искривления, град 0 – 1
Расчетное усилие распора,  кН 10
Диаметр бурения, мм 93
Максмально допустимый диаметр скважины, мм 108
Длина отклонителя, мм 1120
Масса (без долота), кг 36

Буровой инструмент и технология спуска обсадных колонн секциями.

    Необходимость в секционном спуске обсадных колонн возникает при бурении глубоких технических скважин агрегатами УВБ-600 или 1БА-15В, когда скважина выходит в зону горных работ и остается сухой в результате катастрофического поглощения жидкости. Это делает невозможным спуск обсадной колонны “на плаву”, в то время как вес колонны превышает грузоподъемность мачты.
     Состав работ по секционному спуску включает 1) спуск нижней секции на разъединителе и ее цементирование, 2) пробный (контрольный) спуск нижней части верхней секции на бурильных трубах, и установку разделительной пробки, 3) спуск верхней секции и цементирование секций, 4) стыковку секций, 5) спуск бурового снаряда для разбуривания пробки и разрушаемых частей внутри стыковочного узла.

     Также Вы можете ознакомится с дополнительными материалами по данной тематике:
Буровые установки для проведения инженерно-геологических изысканий на шельфе (Демонстрация PowerPoint)


Биография Реферат Библиотека Задание Результат поиска Ссылки