Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ СКВАЖИНЫ

Техническое решение относится к горной и строительной промышленности, а именно к способам бурения скважин с одновременной их обсадкой, и может найти применение при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций.

Известен способ бестраншейной прокладки коммуникаций в грунте по патенту РФ №2344241, опубл. 20.01.2009 г., вариант 1, включающий образование пионерной скважины по проектной оси прокладываемой коммуникации между рабочим и приемным котлованами и одновременную прокладку в ней буровой штанги, которую соединяют с рабочим органом, последующее расширение пионерной скважины до проектного диаметра разрушением грунта с помощью рабочего органа и транспортировку продуктов разрушения потоком очистного агента через трубопровод, который размещают в расширенной части скважины, соединяют с рабочим органом и вращают вместе с ним вокруг продольной оси.

Недостатком способа является необходимость образования пионерной скважины, которую впоследствии расширяют до требуемого диаметра и затем затягивают обсадную трубу, что является дополнительными операциями, снижающими производительность указанного способа. Кроме того, отсутствие обсаживания скважины в процессе ее расширения может привести к обрушению стенок скважины.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к предлагаемому способу является известный способ бурения с непрерывной транспортировкой шлама по двойной бурильной колонне (см. справочник «Буровой инструмент для геологоразведочных скважин», под ред. Н.И.Корнилова. М.: «Недра», 1990. 356 с.), который включает бурение скважины породоразрушающим инструментом с непрерывным удалением шлама от забоя скважины, его транспортировку потоком отработанного рабочего тела под давлением по центральному каналу двойной бурильной колонны.

Недостатком способа является отсутствие обсаживания скважины, что может привести к обрушению ее стенок. Кроме того, в процессе бурения осевое усилие и вращающий момент передают на забойный снаряд через наружную трубу двойной бурильной колонны, что исключает ее применение из неметаллического материала, неустойчивого к нагрузкам, а использование металлической двойной бурильной колонны увеличивает массу оборудования и его стоимость.

Технические задачи - повышение эффективности способа сооружения скважины за счет совмещения процессов бурения и обсаживания скважины, увеличение надежности и расширение области применения способа за счет одновременной затяжки обсадной трубы, а также снижение массы и стоимости комплекта оборудования за счет применения наружной трубы двойной бурильной колонны из неметаллического материала.

Поставленная задача решается тем, что в способе сооружения скважины, включающем бурение ее породоразрушающим инструментом забойного снаряда, соединенного с двойной бурильной колонной, с непрерывным удалением шлама от забоя скважины, транспортировку шлама потоком отработанного рабочего тела под давлением по центральному каналу двойной бурильной колонны, согласно техническому решению для бурения скважины используют двойную бурильную колонну, образованную невращающейся наружной трубой и размещенной в ней буровой штангой, передающей крутящий момент и осевое усилие на забойный снаряд с породоразрушающим инструментом, причем одновременно с бурением скважины осуществляют затяжку в нее указанной наружной трубы, которую после завершения бурения оставляют в скважине в качестве обсадной трубы, при этом центральным каналом двойной бурильной колонны является канал буровой штанги.

Использование двойной бурильной колонны, образованной невращающейся наружной трубой и размещенной в ней буровой штангой, центральным каналом которой является канал буровой штанги, которая передает крутящий момент и осевое усилие на забойный снаряд с породоразрушающим инструментом, позволяет применять один комплект буровых штанг для бурения скважин в широком диапазоне диаметров. При этом наружная труба двойной бурильной колонны может быть выполнена из различных материалов. Например, при сооружении скважин для теплотрасс и газопроводов обсадная труба должна быть металлической, а для кабель-каналов, водопровода и канализации допускается использование неметаллических обсадных труб. Бурение скважины одновременно с затяжкой наружной трубы двойной бурильной колонны, которую после завершения бурения оставляют в скважине в качестве обсадной трубы, исключает операцию обсаживания скважины после ее проходки, что сокращает время проведения работ, а также дает возможность бурения в неустойчивых породах, не давая скважине обрушиться. Предложенная совокупность признаков повышает эффективность и надежность способа и расширяет область его применения.

Целесообразно в двойной бурильной колонне использовать наружную трубу из неметаллического материала, так как наружная труба не вращается и не воспринимает усилий от бурового станка. Применение неметаллических труб позволит снизить массу и стоимость двойной бурильной колонны и комплекта оборудования в целом.

Сущность технического решения иллюстрируется примером конкретной реализации способа сооружения скважины и чертежом, на котором показана схема реализации способа.

Способ сооружения скважины реализуют следующим образом. Забойный снаряд 1 приводят в ударно-вращательное действие. Для этого ему передают осевое F и вращательное M усилия от бурового станка (на чертеже не показан) через буровую штангу 2, соединенную с забойным снарядом 1 резьбой. Подачу рабочего тела под давлением P в забойный снаряд 1 осуществляют через патрубок 3 заглушки 4 и пространство между буровой штангой 2 и наружной трубой 5 двойной бурильной колонны, соединенной с забойным снарядом 1 стаканом 6 через упорный подшипник (позицией не обозначен), что позволяет наружной трубе 5 двойной бурильной колонны вращаться вместе с забойным снарядом 1. Заглушку 4 устанавливают на буровой штанге 2 с минимальным зазором и с помощью резьбы соединяют с наружной трубой 5 двойной бурильной колонны. Забойный снаряд 1, воздействуя посредством породоразрушающего инструмента 7 на породу, осуществляет ее разрушение, сбор шлама от забоя скважины и транспортировку его в канал 8 забойного снаряда 1. Далее шлам под действием давления Р_вых выхлопа рабочего тела по каналу 9 буровой штанги 2, являющемуся продолжением канала 8, транспортируют в шламосборное устройство 10. Одновременно с процессом бурения осуществляют затяжку в скважину наружной трубы 5 двойной бурильной колонны, а после завершения проходки ее отсоединяют от всех элементов и оставляют в скважине в качестве обсадной трубы для исключения обрушений ее стенок.

Ударно-вращательное воздействие на забойный снаряд 1 передают через буровую штангу 2, а наружная труба 5 двойной бурильной колонны служит только для защиты стенок скважины от обрушения и остается малонагруженной. Следовательно, наружную трубу 5 двойной бурильной колонны целесообразно выполнить из неметаллического материала, например из полиэтилена, асбестобетона или стеклопластика.