Способ шарошечного бурения скважин

 

Использование: для бурения шарошечным долотом вертикальных скважин. Сущность изобретения: в процессе бурения создают усилия подачи и вращающий момент на буровой став с центральными. Частоту вращения устанавливают не менее 150 об/мин. Центраторы размещают друг от друга на расстоянии, при котором буровой став не соприкасается со стенкой ствола скважины. При этом учитывают величину усилия подачи бурового става, частоту вращения, удельную массу, диаметр и жесткость на изгиб последнего, а также диаметр долота и центраторов. 1 ил.

Изобретение относится к бурению скважин, преимущественно шарошечному.

Известен способ бурения скважины, включающий создание усилия подачи и вращающий момент на буровой став [1] .

Недостатком способа является то, что в процессе бурения возникает вибрация, причиной которой является сухое трение вращающихся частей става о стенки скважины. Соприкосновение вращающихся частей става со стенками скважины происходит вследствие потери буровым ставом устойчивости (отклонение от прямолинейности) под действием осевой нагрузки и центробежных сил вращающихся масс. Для устранения вибрации снижают частоту вращения бурового става, что приводит к падению скорости проходки скважины.

Наиболее близким к предлагаемому является способ шарошечного бурения скважин, включающий создание усилия подачи и вращающий момент на буровой став с центраторами [2] . Недостатком известного способа является то, что при бурении возникают вибрации, так как не гарантировано размещение центраторов на штангах на расстоянии, обеспечивающим соблюдение прямолинейности става.

Цель изобретения - повышение производительности бурения за счет уменьшения вибрации. Для достижения этой цели в способе шарошечного бурения скважин, включающем создание усилия подачи и вращающего момента на буровой став с центраторами, частоту вращения принимают не менее 150 об/мин, а центраторы устанавливают друг от друга на расстоянии l, определяемом в соответствии с соотношением l= 0.9 , где P - усилие подачи бурового става в направлении забоя; n - частота вращения бурового става; m - удельная масса; D_д - наружный диаметр долота; D_o - наружный диаметр опорной обоймы; D_б - наружный диаметр бурового става; EI - изгибная жесткость бурового става.

На чертеже показано устройство, реализующее предлагаемый способ. Устройство представляет собой буровой став, содержащий состоящую из отдельных секций штангу 1 для навески породоразрушающего долота 2, выполненную с центральным отверстием 3 для подачи продувочного (или промывочного) агента, центраторы в виде опорных обойм 4, смонтированные на штанге. На наружных поверхностях обойм 4 имеются продольные выступы 5, между которыми образованы пазы 6 для прохода продувочного (промывочного) агента с отбуренной породой. Каждый центратор смонтирован на штанге с возможностью вращения относительно ее продольной оси посредством подшипников 7 и на расстоянии l друг от друга, определяемом по формуле , где P - усилие подачи бурового става в направлении забоя; n - частота вращения бурового става; m - удельная масса; D_д - наружный диаметр долота;
D_o - наружный диаметр обоймы;
D_б - наружный диаметр бурового става;
EI - изгибная жесткость бурового става.

Работает буровой став следующим образом. При вращении и подаче бурового става 1 с долотом 2 в направлении забоя, а также при нагнетании сквозь центральное отверстие 3 в буровом ставе продувочного (промывочного) агента происходит бурение породы, которая выходит под действием продувочного (промывочного) агента через пазы 6 в центраторах на дневную поверхность. При этом при высокой (не менее 150 об/мин) частоте вращения бурового става 1 в процессе бурения исключается сухое трение вращающихся частей о стенки скважины благодаря соблюдению прямолинейности става за счет определенной, определяемой по упомянутой формуле, установки центраторов на штангах посредством подшипников, учитывающей параметры бурового става и режимные параметры процесса бурения. Благодаря таким противовибрационным качествам предлагаемого бурового става бурение может вестись с повышенной частотой вращения, что позволяет поднять скорость проходки скважины и повысить производительность бурения. (56) Катанов Б. А. и др. Конструкция горных машин для открытых работ. - М. : Недра, 1970, с. 50.

Авторское свидетельство СССР N 902676, кл. Е 21 В 17/10, 1975.

Формула изобретения

СПОСОБ ШАРОШЕЧНОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН, включающий создание усилия подачи и вращающего момента на буровой став с центраторами, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса бурения за счет уменьшения вибрации, частоту вращения принимают не менее 150 об. /мин, а центраторы устанавливают друг от друга на расстоянии l, определяемом в соответствии с соотношением
l= 0.9
где P - усилие подачи бурового става в направлении забоя;
n - частота вращения бурового става;
m - удельная масса;
D_д - наружный диаметр долота;
D_о - наружный диаметр опорной обоймы;
D_б - наружный диаметр бурового става;
EJ - изгибная жесткость бурового става.

РИСУНКИ

Рисунок 1