ДонНТУ   Портал магистров  ТТБС  ГГФ

Петраков Артем Евгеньевич

Горно-геологический факультет

Кафедра технология и техника бурения скважин

Специальность Бурение скважин

Обоснование параметров и разработка технических средств и технологии бурения направленных скважин из горных выработок

Научный руководитель: к.т.н., доц. Юшков Иван Александрович

Резюме Биография Реферат Библиотека Ссылки Отчет о поиске Индивидуальный раздел

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

• Введение
• 1. Цель и задачи исследования
• 2. Научная новизна
• 3. Планируемые практические результаты
• 4. Аналитический обзор
• 4.1 Типы отклоняющих снарядов
• 4.1.1 Снаряды направленного бурения с гидромеханическим раскреплением (СНБГМ)
• 4.1.2 Отклонитель непрерывного действия с гидравлическим распором (ОНДГ–93МР)
• 4.2 Типы ориентирующих систем
• 4.2.1 Гидравлический ориентатор
• 4.2.2 Ориентатор ОГШ–3а
• 5. Проектирование траектории направленных скважин, буримых из горных выработок
• 6. Проектирование многофункционального бурового комплекса
• Заключение
• Список источников

Введение

Одной из приоритетных задач развития угольной промышленности Украины является обеспечение безопасности условий труда шахтеров и увеличение производственных мощностей угольных шахт. Добиться положительных сдвигов в этом направлении позволяет эффективная работа системы шахтной дегазации. Совершенствованием методов и технических средств бурения дегазационных скважин продолжительный период времени занимается кафедра технологии и техники геологоразведочных работ ДонНТУ.

Современное состояние подземного бурения в угольных шахтах характеризуется отсутствием цельного технического и организационного подхода к его проведению. Значительное количество буримых из подземных выработок скважин предназначено для предварительной дегазации, схема которой зависит от системы разработки угольных пластов и проводится как по углю, так и вмещающим породам. Это в свое время обусловило использование для бурения дегазационных скважин геологоразведочных станков и инструмента, не вполне подходящих для шахтных условий, особенно в условиях бескернового бурения восстающих скважин. По–прежнему открытыми остаются ряд вопросов, составляющих суть как технической, так и технологической основы методики подземного бурения.

Современное зарубежное буровое оборудование для проведения дегазации является высокопроизводительным, но его закупка и массовое внедрение в значительной степени сдерживается высокой стоимостью и затратами на обслуживание и ремонт.

Выходом из сложившейся ситуации в настоящий момент может стать внедрение ранее разработанных технических средств и технологий, не реализованных ранее в силу ряда причин экономического и организационного характера. В 80–90–х годах прошлого века на кафедре технологии и техники геологоразведочных работ Донецкого политехнического института (ныне ДонНТУ) совместно с Тематической экспедицией ПО Укруглегеология проводились научно–исследовательские работы по разработке и внедрению в производство бурового оборудования и инструмента для подземного бурения скважин. Были созданы инклинометр оперативного контроля положения скважины ИОШ, гидравлический ориентатор бурового снаряда ОГШ, отклонители разового (СНБ–2Р) и непрерывного (ОНДГ) действия и другие технические средства направленного бурения.

Известен положительный опыт бурения протяженных дегазационных скважин силами ОАО ГХК Спецшахтобурение, выполненный на полях шахты Белозерская ГП Добропольеуголь. Для проведения буровых работ использовался станок LHD–15A фирмы Флетчер, оснащенный забойной компоновкой для направленного бурения скважин.[2]

Осуществленные работы показали, что успешное проведение дегазационных скважин напрямую зависит от точности расчета траектории скважины и от технического средства, выполняющего бурение.

Для повышения эффективности выполнения дегазационных работ целесообразным может оказаться бурение направленных скважин по управляемой траектории из горных выработок разрабатываемого пласта. Особенность расположения бурового оборудования приводит к тому, что дегазационные скважины, как правило, включают криволинейную часть, пройденную в межпластовых породах до выхода в дегазационный пласт и прямолинейную, выполненную в сторону выработанного пространства и буримую по углю.[3]

В настоящий момент в ДонНТУ проводятся работы по созданию модернизированных под современные требования образцов бурового инструмента на основе существующих конструктивных схем.

1. Цель и задачи исследования

Цель исследования: разработать систему проектирования траектории протяженных дегазационных скважин и буровой комплекс для бурения из подземных горных выработок

Задачи исследования:

1. Проанализировать современное состояние техники и технологии направленного бурения скважин из подземных горных выработок
2. Разработать методику автоматизированного проектирования траектории направленных скважин, буримых из горных выработок
3. Исследовать влияние конструктивных параметров отклонителя непрерывного действия с гидромеханической системой распора на управление кривизны формируемой скважины
4. Разработать комплект конструкторской документации и технологию бурения многофункциональным буровым комплексом

2. Научная новизна

1. Предложен метод бурения протяженной криволинейной дегазационной скважины взамен куста неглубоких, прямолинейных скважин
2. Разработана математическая методика проектирования криволинейных восстающих скважин
3. Установлено влияние размеров и мест расположения опорных элементов бурового снаряда на интенсивность формируемой кривизны скважины

3. Планируемые практические результаты

1. Ожидается повышение эффективности дегазационных работ за счет уменьшения затрат времени на вспомогательные работы по оборудованию скважины, перемещению бурового станка по выработке, монтажу трубопроводов и т.п.
2. Разработана программа для определения пространственного положения ствола восстающей скважины
3. Упрощена компоновка бурового снаряда для бурения направленных дегазационных скважин за счет включения в отклоняющий снаряд блока гидравлического ориентирования

4. Аналитический обзор

4.1 Типы отклоняющих снарядов

4.1.1 Снаряды направленного бурения с гидромеханическим раскреплением (СНБГМ)

Снаряды направленного бурения с гидромеханическим раскреплением СНБГМ–76 и СНБГМ–59 разработаны лабораторией направленного бурения КазИМС и имеют конструктивное устройство, показанное на рисунке 4.1.

Снаряд состоит из узлов гидромеханического раскрепления и отклонения. Элементами раскрепления являются корпус гидрораспора 4, распорные кулачки 5, гидрокамера 6, переходник 7 с дросселем. Узел отклонения состоит из корпуса 8 с наклонными пазами в нижней части, двухшарнирного вала 9, фиксатора с ползуном 10, переходника 11 с обратным клапаном 12, алмазной коронки 13 и долота 14. В верхней части снаряда расположены переходник 1 для соединения с ориентирующим переходником или колонной с шарниром 2 и упорный подшипник 3.

После ориентации над забоем в снаряд подается промывочная жидкость, которая за счет дросселя 7 создает избыточное давление в канале вала, в результате жидкость через отверстия (диаметр 2,5 мм) в валу шарнира попадает в гидрокамеру. При ее распоре из пазов корпуса выдвигаются три кулачка, армированные резцами. Резцы врезаются в стенки скважины и удерживают корпус от вращения. Отклоняющая часть снаряда — фиксатор 10 — присоединяется к корпусу левой резьбой. На внутренней цилиндрической поверхности фиксатора имеются шлицы, в которых шарнирный вал отклонителя фиксируется от произвольного поворота при спуске в скважину. В прорезь нижней части фиксатора устанавливается ползун, который закрепляется в нем срезными винтами. После срезания винтов ползун перемещается, изгибая двухшарнирный вал 9 и смещая отбурочный набор с породоразрушающим инструментом на угол, равный 0°24' относительно общей оси отклонителя.

При работе снарядами СНБГМ большое внимание должно быть обращено на промывочную жидкость и глинистый раствор, они должны быть чистыми, свободными от крупного шлама (более 1–2 мм). В зависимости от категорий буримых горных пород и породоразрушающего инструмента должны выбираться и устанавливаться в снаряд различные дроссели, а в скважину подаваться строго фиксированный объем жидкости (его значение выбито на торце дросселя) для удержания в гидрокамере необходимого перепада давления (8–10 кгс/см²).

4.1.2 Отклонитель непрерывного действия с гидравлическим распором (ОНДГ–93МР)

Для бурения восстающих скважин в ДПИ совместно с Тематической экспедицией ПО Укруглегеология разработан отклонитель с гидравлическим распором ОНДГ–93МР (Рисунок 4.2). Габариты ОНДГ рассчитаны для условий асимметричного разрушения забоя.

Отклонитель состоит из корпуса камеры 12 с ползуном 9, выходящим за габариты корпуса под действием расширяющейся резиновой камеры 11, охватывающей вал — трубу 3. Концы камеры 11 закреплены в корпусе 12 с помощью конусов 13. Ползун 9 снабжен набором роликов 25, которые при выдвижении ползуна контактируют со стенкой, удерживая корпус отклонителя от поворота. Предельный выход ползуна ограничен упорами 8, закрепленными на корпусе камеры с помощью винтов и свободно расположенными в пазах ползуна.

В верхней части корпуса камеры 12 размещен корпус сальника 2. Он предназначен для предотвращения утечек промывочной жидкости с помощью пеньковой набивки 26, уплотненной втулками 5 и 6. Наружная поверхность корпуса сальника 2 армирована твердосплавными вставками.

Ниже корпуса камеры размещен стопорный корпус 17. В нем установлены две шпонки 24, соединяющие корпусную часть с центральным валом при выполнении операции ориентирования.

К стопорному корпусу присоединен корпус подшипников 1, в котором размещен блок упорных шарикоподшипников 30 и радиальных роликоподшипников 31. Для предотвращения утечек промывочной жидкости в корпусе 1 установлены манжеты 29. Наружная поверхность корпуса подшипников 1 выполнена в виде эксцентричной втулки, армированной твердосплавными вставками. Корпуса 1 и 2 выполняют функцию опорных элементов, регулирующих интенсивность искривления скважины.

Верхний вал — труба 3 служит для присоединения к ориентатору. В ее теле трубы выполнено отверстие, сообщающееся с внутренней полостью резиновой камеры. К нижнему концу трубы 3 присоединена стопорная муфта 18, в окнах которой установлены шпонки 24. Шпонки входят в кольцевые проточки плунжера 18 с калиброванным отверстием и в паз корпуса 17. Под действием давления жидкости плунжер имеет возможность осевого перемещения вниз. При этом плунжер смещает шпонки, обеспечивая разъединение вала и корпуса отклонителя. Через муфту 18 вращение передается на нижний вал 22, с него на переходник 23 и на долото 33.

Отклонитель ОНДГ — 93 работает следующим образом. Снаряд, соединенный с ориентатором, подают к забою скважины и устанавливают под заданным углом установки. С включением подачи жидкости стопорная муфта 18 смещается и выводит из паза корпуса 17 соединенные с ней шпонки 24, находящиеся в окнах муфты 15. Вал и корпус разъединяются. Тем самым отсоединяется составной вал 3, 15, 22 от корпуса, давая ему возможность независимого вращения. Одновременно в верхней части внутренней полости вала 3 создается повышенное давление, что приводит к расширению резиновой камеры 11 и выдвижению ползуна 9 до упора его роликов 25 в стенку скважины. Корпуса 2 и 1, упираясь в противоположную стенку скважины твердосплавными вставками на эксцентричных выступах, обеспечивают заданный перекос оси снаряда. Бурение ведется на режимах, обеспечивающих оптимальную механическую скорость. Возможность расхаживания снаряда не ограничена. Длина рейса зависит только от ресурса работы долота.

4.2 Типы ориентирующих систем

4.2.1 Гидравлический ориентатор [7]

Гидравлический ориентатор (рисунок 4.3) состоит из корпуса 1, сердечника 2, пружины 3, шарика 4, насадки 5 и перемычки 6. В корпусе выполнены кольцевой канал 7 и сообщающийся с ним продольный ориентирующий паз 8, а также пробка 9. Перемычка 6 перекрывает кольцевой канал 7 со стороны диаметрально противоположной пазу. В головке сердечника 2 выполнены боковые каналы 10, а в хвостовике сердечника 2 центральный канал 11, диаметр которого соответствует диаметру пробки 9 с возможностью их скользящей посадки. Сердечник 2 имеет кольцевую проточку 12. Кольцевая проточка 12 и кольцевой канал 7 образуют полость, в которой размещен шарик 4. Кольцевой канал 7 корпуса выполнен шире, чем проточка 12 сердечника 2 и расположен по отношению к ней асимметрично со смешением в сторону ориентирующего паза 8. Корпус ориентатора с обеих сторон снабжен резьбами для навинчивания на буровой снаряд.

Гидравлический ориентатор работает следующим образом: корпус 1 ориентатора соединяется левой стороной с бурильными трубами, а правой — с отклонителей любого типа, предназначенным для искусственного искривления скважин. При этом отклонитель располагается в заданном положении, а ориентатор так, чтобы паз 8 был строго в вертикальной плоскости внизу.

Отклонитель поставляют к забою скважины и на расстоянии 0,5–1 м от забоя начинают поиск его заданного положения. Для этого подают насосом промывочную жидкость. Жидкость выходя с большой скоростью через насадку 5 встречает препятствие в виде головки сердечника 2 и вынуждена менять направление для прохода через каналы 10 и 11 ориентатора. При этом создается скоростной напор и усилие, направленное на преодоление сопротивления пружины 3 и сдвижение вправо сердечника 2. При перемещении сердечника 2 шарик 4 либо упрется в стенку канала 7, либо пройдет в паз 8 в зависимости от взаимного расположения шарика 4, находящегося все время в нижнем положении, и корпуса 1 с пазом 8, которые могут занимать любое положение. Если шарик пройдет в паз 8, то это будет означать соответствие заданному расположению отклонителя.

Сердечник 2 переместится вправо до тех пор, пока пробка 9 не войдет в канал 11 и не перекроет его. В этот момент резко возрастает давление в гидравлической системе насос — бурильные трубы — ориентатор, что будет отмечено по показаниям манометра и является искомым сигналом.

В остальных положениях корпуса 1 ориентатора шарик 4 не проходит в паз 8 и давление не увеличивается свыше определенной величины, так как жидкость беспрепятственно проходит через корпус 1 и канал 10, 11 в сердечнике 2.

Поиск искомого положения ведется путем последовательных циклов, состоящих из проворачивания всего бурового снаряда на некоторый угол и включения насоса.

Для перехода к следующему циклу достаточно выключения насоса без снятия давления в системе. Скорость потока уменьшается, усилие на сердечник 2 падает до нулевой величины, пружина 3 смещает сердечник влево. При этой любое, самое незначительное перемещение сердечника влево приведет к освобождению шарика. Это гарантирует надежность работы ориентатора при неполном возвратном ходе пружины, в частности, в случае попадания в полость между корпусом и сердечником посторонних частиц из жидкости.

После окончания ориентации выключают насос, без вращения досылают снаряд до забоя, раскрепляют отклонитель и после рассоединения направляющей и отбурочной частей отклонителя поворачивают снаряд вправо на 180°. При этом к шарику 4 подходит перемычка 6. При подаче промывочной жидкости шарик прижимается к стенке канала 7, а в процессе вращения остается на месте, так как увлекается перемычкой. Таким образом, промывочный канал остается все время открытым.

Введение боковых и центрального каналов в сердечнике позволяет улучшить режим работы ориентира при поиске искомого положения, так как в процессе поиска перемещение сердечника до упора осуществляется за счет скоростного напора жидкости и давление ее возрастает до предельного только в искомый момент, когда шарик совместится с пазом и перемещение сердечника приведет к перекрытию центрального канала. В комплексе с использованием скоростного напора выполнение асимметричным кольцевого канала позволяет освободить шарик только выключением подачи жидкости, так как для возвратного хода сердечника достаочно прекратить поток жидкости, а для освобождения шарика — сместить сердечник на небольшую величину, которая меньше возвратного хода.

4.2.2 Ориентатор ОГШ–3а

Ориентатор ОГШ–3а (Рисунок 4.4) состоит из корпуса 2, переходников 1 и 13, цилиндра 5, в котором расположены поршень 3 со штоком 7 и втулка 9. Шток 7 имеет кольцевую проточку, в которой свободно помещен шарик 8. Шарик, перекатываясь в кольцевой проточке, всегда находится внизу. Втулка 9 имеет выступ 14, ширина которого не более диаметра шарика 8. Пружина 10 в исходном положении смещает шток 7 и поршень 3 в крайнее левое положение. От попадания промывочной жидкости во внутреннюю полость ориентатора защищают сильфоны 6 и 11. Эта полость заполнена смазывающей жидкостью (например, глицерином).

На поверхности ориентатор соединяют с отклонителем так, чтобы при расположении отклонителя под заданным углом установки выступ 14 втулки 9 находился строго внизу в апсидальной плоскости. У забоя последовательно включают и выключают подачу жидкости, поворачивая после каждого выключения снаряд на некоторый небольшой угол. Поток жидкости перемещает поршень 3 и шток 7 с шариком 8 вправо, сжимая пружину 10. Открывается окно 4, и жидкость свободно проходит через зазор между корпусом 2 и цилиндром 5 в окно 12 и далее к забою. Это происходит во всех случаях кроме показанного на рисунке положения, когда выступ 14 втулки 9 находится внизу. Шарик упирается в выступ, окно 4 не открывается, промывочная жидкость не проходит через ориентатор, а на манометре отмечается резкое повышение давления, что и служит сигналом об искомом положении отклонителя.

Проведенный анализ показывает, что для обеспечения эффективного бурения горизонтальных и восстающих скважин следует использовать отклонители непрерывного действия с ориентирующими устройствами гидравлического типа. Отклонители непрерывного действия позволяют проводить скважину по криволинейной плавной траектории, не затрудняющей последующие операции по спуску и извлечению штатного бурового и инструмента и дегазационного оборудования. Гидравлические ориентаторы не зависят от угла наклона скважины в отличие от существующих и применяемых в практике направленного бурения ориентаторов механического и электрического типов.

Для разработки принята конструктивная схема, выполненная на базе отклонителя ОНДГ с встроенным ориентатором гидравлического типа, что должно упростить технологию ориентирования бурового снаряда в скважине.

5. Проектирование траектории направленных скважин, буримых из горных выработок

Проведенный анализ возможных схем проведения дегазации показывает, что в описываемой технической задаче возможны два варианта бурения скважин. В первом случае плоскость искривления дегазационной скважины вертикальна, азимут ее постоянен и зависит только от угла разворота скважины относительно оси штрека при ее забуривании.

Во втором случае плоскость искривления скважины наклонена таким образом, чтобы прямолинейная пластовая часть скважины располагалась параллельно штреку на заданном расстоянии от него. Проектирование и бурение скважин по такой схеме является более сложной, но и обеспечивает высокую эффективность процесса.[4]

При бурении скважин из подземных горных выработок преобладает восстающее их направление, сочетающее прямолинейные и криволинейные участки. Сами скважины в зависимости от горно–геологических условий залегания дегазируемого пласта и условий забуривания могут быть как плоско– так и пространственно–искривленными. Скважины, буримые их подземных горных выработок могут профилироваться по простиранию пласта при его горизонтальном залегании, по восстанию пласта и по падению пласта. Исходя их особенностей размещения бурового оборудования, дегазационная скважина должна иметь криволинейный и прямолинейный участки, причем прямолинейная часть скважины параллельна горной выработке.[3]

Рассмотрим ситуацию, связанную с проектированием пространственно–искривленной скважины при горизонтальном залегании дегазируемого пласта. На рисунке 5.1 приведенна схема для расчета основных параметров профиля скважины.

Для целей проектирования профиля скважины необходимо определить координаты любой точки N скважины, расположенной на длине l_N от устья, угол наклона η_N скважины в этой точке и разворот ее относительно оси штрека δ_N. Последний определяет азимутальное направление скважины, т.к. азимут штрека известен.

Проведенные исследования позволили получить математическое описание координат ствола скважины описывающих ее пространственное положение относительно горной выработки в прямоугольной системе координат.

Для автоматизации процесса проектирования траектории скважины была составлена расчетная программа, системный вид диалогового окна которой приведен на рисунке 5.2.

Задавая исходные параметры заложения скважины можно получить расчетные координаты проектных точек траектории, проектные углы наклона и разворота от линии штрека, необходимые для ориентирования отклонителя и контроля пространственного положения скважины в процессе бурения.

6. Проектирование многофункционального бурового комплекса

При проведении бурения криволинейных участков дегазационных скважин целесообразно применять компоновки буровых снарядов с фиксированным значением обеспечиваемого радиуса кривизны R. Плоско–искривленный и пространственно–искривленный виды профиля могут быть образованы только отклонителями непрерывного действия. Поскольку для бурения восстающих скважин снаряды с механической системой распора не приемлемы, необходимо использовать отклонители с гидромеханическим принципом фиксации в скважине. Применение бурового снаряда с гидромеханическим распором позволяет повысить надежность работ по искривлению, так как устраняются такие причины отказов из–за дезориентации снаряда, как случайное или намеренное снятие осевой нагрузки, запуск снаряда в нагруженном состоянии и т.п.

Буровой снаряд, предназначенный для ориентирования и бурения восстающих дегазационных скважин плоско– и пространственно–искривленного типа, разрабатывается в ДонНТУ. Он включает в себя ориентирующий и отклоняющий блок (рисунок 6.1) В основе ориентирующего блока использована принципиальная система гидравлического шарикового ориентатора, обеспечивающая передачу гидравлического сигнала о выходе отклоняющих элементов снаряда на требуемый угол установки. Наличие шарикового ориентирующего узла позволяет исключить использование веса снаряда для разворота корпуса отклонителя под требуемым углом установки, а значит эффективно использовать разработанный снаряд для бурения как наклонных, так и горизонтальных и восстающих скважин.

Отклоняющая система комплекса представляет собой усовершенствованный отклонитель с гидромеханическим распором спроектированный на основе отклонителя ОНДГ–93МР конструкции ДПИ и ПО Укруглегеология.[5]

Распорный блок состоит из корпуса камеры 12 с ползуном 9, выходящим за габариты корпуса под действием расширяющейся резиновой камеры 8, охватывающей вал — трубу 13. В теле трубы выполнено отверстие а, сообщающееся с внутренней полостью резиновой камеры. Концы резиновой камеры 8 закреплены в корпусе 12 с помощью конусов 7. Ползун 9 снабжен набором роликов 10, которые при выдвижении ползуна контактируют со стенкой, удерживая корпус отклонителя от поворота. Предельный выход ползуна ограничен упорами 11, закрепленными на корпусе камеры с помощью винтов и свободно расположенными в пазах ползуна.

К корпусу камеры присоединен корпус подшипников 15, с установленным в нем блоком упорных шарикоподшипников и радиальных роликоподшипников. Для предотвращения утечек промывочной жидкости в корпусе 15 установлены манжеты. Поверхность корпуса выполнена в виде эксцентричной втулки. Наружная поверхность корпусов 2 и 15 армирована сменными твердосплавными вставками, выполняющими функцию опорных элементов и регулирующими интенсивность искривления скважины.

К верхней части корпуса отклонителя на резьбе присоединен ориентирующий ниппель 5. К ниппелю присоединен корпус 2, внутри которого размещены два радиальных шарикоподшипника, разделенных между собой распорным кольцом. Защита подшипников от воздействия промывочной жидкости и частиц шлама осуществляется уплотнительным резиновым кольцом. Внутренняя часть ориентирующего ниппеля имеет шлицевой участок для сопряжения с валом отклонителя. В нижней части ниппеля выполнен паз, предназначенный для размещения ориентирующего шара 4 при ориентировании корпуса отклонителя.

Через корпус 2 и ориентирующий ниппель 5 проходит верхний вал 1. На нем расположен блокировочный шлицевой узел, сопрягаемый с внутренней поверхностью ориентирующего ниппеля.

В нижней части верхнего вала размещен шлицевой разъем 6, предназначенный для компенсации смещения вала при ориентировании. Вал снабжен отверстиями б для прохода промывочной жидкости, которые предназначены для сигнализации об окончании процесса ориентирования.

В кольцевой полости, образованной внутренней поверхностью ниппеля 5 и расточкой верхнего вала 1 под шлицевым участком вала, размещен ориентирующий шар 4, свободно перекатывающийся в исходном положении под действием силы тяжести.

Разрабатываемый буровой комплекс работает следующим образом. Перед началом бурения производится процесс ориентирования отклонителя, для этого выполняют подтягивание вала за колонну бурильных труб. При этом верхний вал 1 получает возможность небольшого смещения вверх по шлицевому разъему ниппеля 5. Это освобождает шар 4, который перекатывается по кольцевой полости, занимая положение, соответствующее нижней образующей апсидальной плоскости скважины. Опускают (досылают) снаряд до забоя, включают подачу промывочной жидкости и начинают медленное проворачивание корпуса снаряда через колонну бурильных труб. При этом осуществляют периодическое подтягивание и опускание верхнего вала 1 (при ориентировании в горизонтальных и восстающих скважинах осуществляется периодическая досылка и извлечение верхнего вала). Корпус проворачивается благодаря шлицевому сопряжению с валом. В тот момент, когда положение паза совпадет с нижней образующей апсидальной плоскости скважины, ориентирующий шар 4 переместится в паз ниппеля 5. Благодаря этому вал 1 сместится вниз по корпусу отклонителя, разъединится шлицевое соединение вала и корпуса, сместится вниз нижний шлицевой разъем, тем самым открыв боковые отверстия б вала, и промывочная жидкость получит возможность выхода. Давление в подводящей линии резко снизится, что даст гидравлический сигнал о завершении ориентирования, отмечаемый по манометру. Предварительная промывка скважины осуществляется через центральный канал в верхнем валу.

За счет того что вал 14 имеет уменьшенное проходное сечение, то при увеличении подачи жидкости во внутренней полости вала 13 создается повышенное давление, что приводит к расширению резиновой камеры 8 и выдвижению ползуна 9 до упора его роликов 10 в стенку скважины. Корпуса 2 и 15, упираясь в противоположную стенку скважины твердосплавными вставками на эксцентричных выступах, обеспечивают заданный перекос оси снаряда.

Преимуществом гидромеханической системы распора по сравнению с механической является отсутствие осевых перемещений элементов корпуса снаряда, поскольку выдвижение ползуна осуществляется только за счет давления рабочей жидкости.

Заключение

1. Система гидравлического ориентирования бурового снаряда позволяет выполнять ориентирование снаряда в пологих, горизонтальных и восстающих скважинах.
2. Выполненные расчеты показывают, что снаряд с гидромеханической системой распора отклоняющих элементов можно применять для бурения криволинейных скважин с обеспечением постоянного радиуса кривизны.
3. Работа снаряда не зависит от изменений осевой нагрузки, передаваемой по колонне бурильных труб, а выдвижение ползуна узла распора происходит без перемещения корпусных элементов бурового снаряда.
4. Для достижения требуемой интенсивности искривления необходимо применять съемные накладки на корпусе отклонителя и обеспечивать постоянный перепад в полости приводной камеры ползуна.
5. Конструктивная схема отклонителя непрерывного действия с гидромеханической системой распора обеспечивает надежное прижатие промежуточной опоры к стенке скважины и тем самым повышает стабильность набираемой кривизны профиля.
6. Малый радиус искривления обеспечивается при обеспечении разницы диаметров долота и промежуточной опоры с удалением опоры от забоя и уменьшением общей длины отклонителя.
7. Увеличение расстояния между крайними точками опор корпуса отклонителя приводит к увеличению радиуса кривизны скважины.
8. Для повышения эффективности дегазации угольных пластов целесообразно применять протяженные пространственно–искривленные скважины, включающие криволинейную часть, которая бурится в межпластовых породах до входа в дегазируемый пласт, и прямолинейную, направленную в сторону выработанного пространства которая бурится по углю параллельно горной выработке.
9. Пространственно–искривленный тип профиля скважины обеспечивает наибольший набор азимута при большом угле наклона, а успешность проведения ее по заданной траектории зависит от точности расчета координат профиля и плана.
10. Координаты, определяющие пространственное положение точки ствола зависят от угла наклона плоскости скважины к горизонту, радиуса криволинейного участка скважины, расстояния между разрабатываемым и дегазационных пластом, угла падения пласта.

Данная научно–исследовательская работа находится в разработке и в дальнейшем будет доработана.

Список источников

1. Юшков, А. С. Новые технические средства для искусственного искривления скважин при подземном бурении / А. С. Юшков, А. Д. Корсаков // Техн. и технол. геол.развед. работ в Сибири / Томск: Изд. ТПИ. — 1981. — С. 69 — 75.
2. Горелкин А. А., Таран И. С. Технология направленного бурения горизонтальных скважин станком LHD–15A фирмы Флетчер /А. А. Горелкин, И. С. Таран. Краткая инструкция по эксплуатации станка LHD–15A — Донецк: Изд–во. Донбасс, 2008. — 34 с.
3. Юшков, А. С. Проектирование криволинейных восстающих скважин сложного профиля: реф. карты / А. С. Юшков. — М.: ЦНИЭИуголь, 1979. — 18 с. — Вып.10 (118). — №835. — Деп. в ЦНИЭИуголь, № 1527.
4. Разработка бурового инструмента и технологии направленного бурения скважин из подземных горных выработок: отчет по НИР (заключ.): Х–74–161 / ДПИ, рук. Юшков А. С.; исполн.: Бабичев Н. С., Грязнов В. Ф., Кабищер Г. Б., Корсаков А. Д., Удовиченко В. И., Филимоненко Н. Т. — Донецк, 1977. – 172 с.
5. А. с. 744106 СССР, М. Кл2. Е 21 В 7/08. Снаряд для направленного бурения / А. С. Юшков, Б. Ф. Головченко, А. Д. Корсаков, О. П. Приходько, В. Г. Рожков, Т. Н. Филимоненко; Донец. политехн. ин–т и Тематическая экспедиция Производственного объединения Укруглеология (СССР). — № 2582171/22–03; заявл. 20.02.1978; опубл. 30.06.1980, Бюл. № 24.
6. Нескоромных, В. В. Направленное бурение: учебное пособие / В. В. Некоромных, А. Г. Калинин. — М.: Изд. Центрметнефтегаз.— 2008. — 384 с.
7. А. с. 595497 СССР, М. Кл2. Е 21 В 47/022. Гидравлический ориентатор / А. С. Юшков; Донец. политехн. ин–т (СССР). – № 2148082/22–03; заявл. 25.06.1975; опубл. 28.02.1978, Бюл. №