УДК 622.24
Снаряд для гидравлического бурения скважин с непрерывной обсадкой
Якименко Д.С., студент гр. ТТР-08м, ДонНТУ
Научные руководители - профессор Юшков А.С., доцент Юшков И.А.
Представленное устройство относится к области бурения с одновременной обсадкой скважины трубами без прекращения подачи жидкости во время наращивания труб, и может быть использовано для бурения и обсадки гидрогеологических скважин в мягких породах.
В основу устройства поставлена задача сохранения свободным полного внутреннего сечения труб по окончании бурения.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве приспособление для перекрытия сечения трубы выполнено в виде сплошного поршня, закрепленного в соединительной муфте обсадных труб фиксаторами, а обратный клапан расположен в трубе ниже муфты.
Обсадная труба подвешивается на устье скважины. Поршень закреплен в соединительной муфте фиксаторами, которые входят в кольцевую проточку. К обратному клапану, расположенному в стенке трубы, присоединяется нагнетательный шланг. С помощью насоса через трехходовой кран подается промывочная жидкость. Жидкость попадает внутрь тубы и проходит через отверстия в башмаке и гидромониторной насадке, размывает породу и выходит по затрубному пространству к устью скважины. Труба погружается под действием собственного веса.
Для наращивания очередной трубы первую трубу удерживают на устье с помощью хомута и навинчивают на соединительную муфту вторую трубу и освобождают фиксаторы, вывинчивая их на величину, обеспечивая свободный проход поршня. Поршень перемещается вверх. В конце движения поршень уступом упирается в выступающие внутрь фиксаторы и останавливается. Далее поршень закрепляют завинчивая фиксаторы, которые входят в кольцевую проточку поршня. Далее присоединяют шланг к обратному клапану второй трубы и с помощью трехходового крана переводят подачу жидкости на второй шланг. Первый шланг отсоединяют. Обратный клапан нижней трубы не позволяет жидкости выходить через него. Освобождают хомут, удерживающий на устье трубу 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 и извлекают поршень из верхней трубы, а гидромониторный узел уничтожают. Внутреннее сечение обсадной колонны остается полностью свободным.
В пределах зоны потенциального ядра скорость практически равна начальной скорости течения u0. После начального участка потенциальное ядро переходит в линию максимальных скоростей, значение скорости um на которой снижается в направлении течения [5]:
где k – эмпирический коэффициент,
z – расстояние от плоскости истечения до рассматриваемого сечения,
r0 - радиус отверстия гидромониторной насадки.
В пристеночном слое течения трение задается по закону "одной седьмой" Блазиуса, поэтому распространение скоростей определяется по зависимости, предложенной Верхоффом [5]:
где
r0 - радиус струи в рассматриваемом сечении,
bu - расстояние от стенки колонковой трубы до точки.
На основном участке расширяющейся струи продольная скорость определяется как [5]:
где x=sr/z - безразмерная ордината внешней границы струи,
s - опытная постоянная, значение которой определено исследованиями Т.Трюпеля, В.Цимма, С.Сыркина и составляет 0,066-0,076 [5].
Зоны смешения двух и трех струй, являющиеся наиболее специфичными участками потока, формируются в любом многоструйном осесимметричном потоке, поскольку границы расширяющихся струй на определенном расстоянии от источника обязательно пересекаются.
Проведенные в ДонНТУ исследования [6] позволили установить аналитическую зависимость для определения продольной скорости в зоне смешения трех смежных потоков и откорректировать зависимость для скорости в зоне смешения двух круглых потоков:
где
ui - скорость i–го потока жидкости на границе контакта струй.
