Результат интеллектуальной деятельности: СНАРЯД ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН В ВЫСОКОГАЗОНОСНЫХ ПЛАСТАХ

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, используемому при бурении скважин в пластах с повышенным содержанием газа, где процесс бурения часто сопровождается микровыбросами.

Известна коронка для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащая корпус и запорный орган, установленный в полости корпуса с возможностью осевого перемещения (см. авт. св. СССР №316846, кл. Е21В 10/36, 1971 г.).

К недостаткам данной коронки следует отнести малую эффективность из-за возможности попадания шлама в зону размещения пружины и заклинивания стопорной шпильки угольной пылью. Оба этих фактора ведут к тому, что запорный орган не сработает и шлам с забоя скважины через открытую полость между седлом и запорным органом попадет в полость буровых штанг и может привести к травмированию обслуживающего персонала.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является снаряд для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащий коронку для сплошного бурения с промывочными каналами, корпус со стопорами, размещенный в полости корпуса стержневой клапан с радиальными каналами и выступами на наружной поверхности, взаимодействующими со стопорами посредством радиально подпружиненных штифтов (см. авт. св. СССР №364735, кл. Е21В 10/42, 1973 г.).

К недостаткам данного снаряда следует отнести малую надежность в работе, особенно при бурении по перемежающимся породам. Это связано с изменением диаметра скважины из-за изменения физико-механических свойств разбуриваемых пород и точечным контактом выступов клапана со стопорами. Это приводит, даже при небольшой вибрации снаряда, к смещению стопора относительно выступов и нарушению надежности фиксации снаряда со стенками скважины со всеми вытекающими последствиями, вплоть до травмирования бурового персонала.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение надежности работы снаряда и повышение безопасности проводимых работ для обслуживающего персонала.

Указанный технический результат достигается тем, что в снаряде для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащем коронку для сплошного бурения с промывочными каналами, корпус со стопорами, размещенный в полости корпуса стержневой клапан с радиальными каналами и выступами на наружной поверхности, взаимодействующими со стопорами посредством радиально подпружиненных штифтов, согласно изобретению выступы на наружной поверхности клапана выполнены в виде усеченного конуса с цилиндрическим участком со стороны большего основания конуса, обращенного в сторону коронки, при этом разница s между большим и меньшим основаниями конуса определяется по формуле:

s=(D-d)/2, где D - диаметр скважины; d - диаметр коронки.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид коронки в продольном разрезе в транспортном положении; на фиг. 2 - фрагмент снаряда со стопором в увеличенном масштабе.

Снаряд для бурения скважин в высокогазоносных пластах содержит коронку 1 для сплошного бурения с породоразрушающими элементами 11 и промывочными каналами 2, корпус 3 со стопорами 4, размещенный в полости корпуса 3 полый стержневой клапан 5 с радиальными каналами 6 и выступами 7 на наружной поверхности, взаимодействующими со стопорами 4 посредством радиально подпружиненных пружинами сжатия 8 штифтов 9. Для повышения эффективности работы стопорного узла снаряда штифты 9 снабжены сферическими опорами 10, контактирующими с конической частью выступов 7 клапана 5 и обеспечивающими прижатие стопоров 4 к стенкам скважины. При этом радиальные каналы 6 выполнены в нижней части клапана 5 и совпадают в рабочем положении с промывочными каналами 2 коронки 1. Для повышения надежности работы промывочной системы снаряда коронка 1 может быть выполнена с расточкой (не показано), совмещаемой в крайнем нижнем (рабочем) положении клапана 5 с промывочными каналами 2 коронки 1. Выступы 7 на наружной поверхности клапана 5 выполнены в виде усеченного конуса 12, большее основание которого обращено в сторону коронки 1, и цилиндрического участка 13 со стороны большего основания конуса, при этом разница между большим и меньшим основаниями конуса s определяется по формуле: s=(D-d)/2, где D - диаметр скважины, который при бурении по перемежающимся породам меняется в широких пределах в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых пород; d - диаметр коронки.

В процессе бурения промывочная жидкость через колонну буровых штанг подается в полость коронки 1 и оттуда через радиальные каналы 6 в кольцевую расточку и далее через промывочные каналы 2 на забой скважины. При встрече пластов с высоким содержанием газа могут произойти микровыбросы, опасные для обслуживающего бурового персонала. В таких случаях под действием давления пластового газа, значительно превышающего давление промывочной жидкости и поступающего с забоя скважины в полость коронки 1 через промывочные каналы 2 буровой коронки 1, клапан 5 поднимается вверх и, воздействуя на стопоры 4 через выступы 7, заклинивает корпус 3 в скважине. При этом благодаря выполнению выступа в виде усеченного конуса 12 с цилиндрическим участком 13 обеспечивается надежная фиксация снаряда в скважине и исключаются случаи срыва стопоров 4 со стенок скважины, а следовательно, и случаи травмирования бурового персонала.

Таким образом, применение предложенного снаряда повышает надежность его работы при бурении по взрывоопасным пластам и безопасность проводимых долот.