Технические средства для бурения с обратной циркуляцией газожидкостных систем на россыпных месторождениях

На эффективность бурения скважин с обратной циркуляцией газожидкостных систем на россыпных месторождениях оказывают существенное влияние технические средства (эжекторные устройства, забойные ударные машины, породоразрушающий инструмент) и их конструктивные особенности, компоновка элементов бурового снаряда.

Рис. 2.7 Вращательный бур с закрытой системой циркуляции

1 – породоразрушающий инструмент; 2 – эжекторное устройство;

3 – двойные бурильные трубы.

Для определения основных закономерностей изменения механической скорости бурения и качества выхода керно-шламового материа­ла от параметров режима бурения, были разработаны и изготовлены рабочие макеты вращательного бура с закрытой системой циркуляции (рис. 2.7), вращательного бура с открытым переходником (рис. 2.8), эрлифтного бура (рис. 2.9), ударно-вращательного бура с открытым переходником (рис. 2.10), ударно-вращательного бура с закрытой системой циркуляции (рис. 2.11).

Рис. 2.8 Вращательный бур с открытым переходником

1 – породоразрушающий инструмент; 2 – открытый переходник;

3 – винтовое уплотнение; 4 – двойные бурильные трубы.

Вращательный бур с закрытой системой циркуляции (рис. 2.7) состоит из специального породоразрушающего инструмента, пере­ходника с расположенными в нем обводными каналами и вихревым устройством с соплом, колонны двойных бурильных труб.

Вращательный бур с открытым переходником (рис. 2.8) состоит из серийно выпускаемого породоразрушающего инструмента 1 (шарошечные, лопастные долота), двойного переходника 2 с лабиринтным уплотнением 3, двойных бурильных труб 4.

Эрлифтный снаряд (рис. 2.9) состоит из породоразрушающего инструмента 1 с увеличенными промывочными каналами, одинарных бурильных труб 2, смесителя 3, двойных бурильных труб 4.

Рис. 2.9 Снаряд эрлифтный

1 – породоразрушающий инструмент; 2 – одинарные бурильные трубы;

3 – смеситель; 4 – двойные бурильные трубы.

Ударно-вращательный бур с открытым переходником (рис. 2.10) состоит из серийно выпускаемого породоразрушающего инструмента 1 (крестовое пневмоударное долото), пневмоударника 2, двойного переходника 3 с лабиринтным уплотнением, двойных бурильных труб 4.

Рис. 2.10 Ударно-вращательный бур с открытым переходником

1 – породоразрушающий инструмент; 2 – пневмоударник;

3 – открытый переходник; 4 – двойные бурильные трубы.

Рис. 2.11 Ударно-вращательный бур с закрытой системой циркуляции

1 – породоразрушающий инструмент; 2 – нижний переходник; 3 – эжекторное устройство; 4 – шламовод; 5 – пневмоударник; 6 – верхний переходник;

7 – двойная бурильная труба; 8 – кожух.

Ударно-вращательный бур с закрытой системой циркуляции (рис. 2.11) состоит из специального породоразрушающего инструмента 1 с продувочными каналами, нижнего переходника 2 с обводными каналами и вихревым эжектором 3 с соплом, шламовода 4, пневмоударной машины 5, верхнего переходника 6, двойных бурильных труб 7, корпуса 8.

Рис. 2.12 Макет пневмоударного эжекторного снаряда

1 – компрессор; 2 – двойная труба; 3 – верхний переходник; 4 – корпус;

5 – пневмоударник; 6 – нижний переходник; 7 – эжекторное устройство;

8 – породоразрушающий инструмент; 9 – заглушка; 10 – моновакууметр;

11 – расходомер.

Исследования проводились на буровой установке УРБ-2А-2 с подвижным двойным вращателем в комплекте с компрессором НВ-10 с использованием манометров МТ-10, мерной линейки, мерных емкостей, циклонов, секундомера.

С целью разработки и исследования технических средств для бурения скважин с обратной циркуляцией очистного агента на россыпных месторождениях и обоснования их геометрических параметров смонтирован стенд для испытания эжекторных устройств (рис. 2.12), включающий в себя компрессор 1, двойную трубу 2, верхний переходник 3, корпус 4, пневмоударник 5, нижний переходник 6, эжекторное устройство 7, породоразрушающий инструмент 8 со съемной заглушкой 9, мановакуумотр МТВ-1,5 10, расходомеры РПД-10 11.

Рис. 2.13 Стенд для испытаний вихревого эжектора

1 – компрессор; 2 – подводящий рукав; 3 – долото; 4 – вихревой эжектор;

5 – мерный сосуд; 6 – отводящий рукав; 7 – емкость.

Для определения максимальной скорости бурения по условиям пневмотранспорта и подтверждение теоретических положений о величине необходимой скорости восходящего потока для полного выноса выбуренной породы разработан и изготовлен стенд для определения необходимой скорости восходящего потока (рис. 2.13), состоящий из компрессора ДК-9 1, подводящего рукава 2, долота 3, вихрево­го эжектора 4, мерного сосуда 5, отводящего рукава 6, емкости 7.

Методика проведения и результаты экспериментальных исследований с использованием разработанных стендов приведены ниже в главе 4.