Разработка устройства для бурения скважин с непрерывной обсадкой
Якименко Д. С., гр. ТТР-04, ДонНТУ
Научные руководители – профессор Юшков А. С., доцент Юшков И. А.
Данная разработка предназначена для бурения гидрогеологических скважин в мягких породах. Разрабатываемое устройство (рис. 1) позволит выполнять одновременную с процессом бурения обсадку скважины трубами без прекращения подачи жидкости во время наращивания труб.
Рис 1. Устройство для бурения скважин с одновременной обсадкой
В состав устройства входят обсадная труба 1 с соединительной муфтой 2, внутри которой размещено приспособление для перекрытия сечения трубы, выполненное в виде сплошного поршня 3 с эластичной манжетой 4. Поршень 3 закреплен в муфте 2 фиксаторами 5, которые входят в кольцевую проточку 6. Разница верхнего и нижнего диаметра поршня создает уступ 7. На трубе 1 ниже муфты 2 расположен обратный клапан 8, к которому присоединен нагнетательный шланг 9. Нагнетательная система состоит из двух шлангов 9 и 10 и трехходового крана 11, с помощью которого можно подавать промывочную жидкость в любой шланг. На нижнем конце обсадной колонны расположены башмак 12 и гидромониторный узел 13. Для наращивания обсадной колонны используют трубы или секции труб 14 аналогичные трубе 1.
Устройство для бурения скважин с обсадкой работает следующим образом.
Обсадная труба 1 подвешена на устье скважины. Поршень 3 закреплен в соединительной муфте 2 фиксаторами 5, которые входят в кольцевую проточку 6. Присоединяют шланг 9 к обратному клапану 8 и с помощью насоса через трехходовой кран 11 направляют промывочную жидкость в шланг 9. Промывочная жидкость проходит через обратный клапан 8 внутрь трубы 1. Эластичная манжета 4 и поршень 3 не позволяют жидкости выходить через верх трубы 1. Жидкость проходит через гидромониторный узел 13, размывает породу под башмаком 12 и выходит по затрубному пространству к устью скважины. Труба 1 погружается под действием собственного веса. Для наращивания очередной трубы 14 трубу 1 удерживают на устье с помощью хомута и навинчивают на соединительную муфту 2 трубы 1 трубу 14 и освобождают фиксаторы 5, вывинчивая их на величину, обеспечивающую свободный проход поршня 3. Поршень 3 перемещается вверх, причем эластичная манжета 4 обеспечивает уплотнение при проходе через муфту 2 трубы 1 и через трубу 14. В конце движения поршень 3 своим уступом 7 упирается в выступающие внутрь фиксаторы 5 и останавливается. Окончательно закрепляют поршень 3 завинчивая фиксаторы 5, которые входят в кольцевую проточку 6 поршня 3. Далее присоединяют шланг 10 к обратному клапану 6 трубы 14 и с помощью трехходового крана 11 переводят подачу жидкости на шланг 10. Шланг 9 отсоединяют. Обратный клапан 8 нижней трубы 1 не позволяет жидкости выходить через него. Освобождают хомут, удерживающий на устье трубу 1, и обсадная колонна погружается по мере размыва породы. Процесс повторяется.
По окончании бурения и обсадки скважины на заданную глубину прекращают подачу жидкости, освобождают верхние фиксаторы 5 и извлекают поршень 3 из верхней трубы 14, а гидромониторный узел 13 уничтожают или извлекают.
Применение разрабатываемого устройства позволит осуществлять бурение гидроразмывом и одновременную обсадку, причем по окончании бурения все внутреннее сечение колонны остается свободным. Это упрощает операции с пропуском внутрь колонны долот для бурения, обсадных колонн меньшего диаметра, фильтровых колонн. Одновременно сохраняется непрерывность подачи жидкости как во время бурения, так и при наращивании, что предотвращает возможность прихвата труб осаждающимися частицами породы.
