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:
- возможность регулирования ударной нагрузки в процессе ликвидации
аварии;
- возможность включения в состав бурового снаряда. что повышает
оперативность и результативность ликвидации аварии.
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:
- Экономична, так как нет необходимости доставки на объект работ
промывочной жидкости;
- Экологична, поскольку осуществляется естественным очистным агентом
без специальных реагентов, практически весь спектр которых токсичен;
- 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)