БУРОВОЙ ПРИЗАБОЙНЫЙ АГРЕГАТ

Полезная модель относится к горному делу и может быть использована при сооружении гидрогеологических и разведочно-эксплуатационных скважин с применением лучевых дрен в виде радиальных систем горизонтальных скважин, а также в нефтегазовой промышленности при вскрытии продуктивных пластов из скважин, армированных обсадными трубами, находящихся и бывших в эксплуатации.
Известно устройство для сооружения лучевых дрен (УСЛД), предназначенное для сооружения лучевых дрен из скважин диаметром от 800 мм, с возможной глубиной дрен - до 50 м. Вращательное и поступательное движение буровому инструменту - шнеко-фильтру сообщается погружаемым в скважину механизмом, в корпусе которого размещены гидродвигатель, редуктор и вращатель-толкатель. Шнеко-фильтры подаются с поверхности специальным контейнером. Управление устройством производится дистанционно с поверхности. («Осушение месторождений при строительстве железорудных предприятий», М., Недра, 1977, стр.86-88). Основным недостатком устройства являются большие затраты времени на сооружение всей системы горизонтальных скважин в виде лучевых дрен, а также отсутствие кассеты со шнеко-фильтром.
Известен также «Способ вскрытия продуктивного пласта из скважины и устройство для его осуществления» (RU №2244104, публ. 01.10.2005), в котором устройство включает сверлящий перфоратор с электроприводом, узел фиксации, кассетник со встроенными кассетами, содержащими буровые стержни и бур.
Недостатком данного устройства и применяемого при этом способа является сооружение только одной лучевой дрены при выполнении одного рейса спускоподъемной операции, для сооружения другой лучевой дрены необходимо выполнить следующую спускоподъемную операцию всего бурового става, что ведет к удорожанию вскрытия продуктивного пласта. Кроме того, с помощью буровых стержней, менее устойчивых из-за малого диаметра их по отношению к диаметру дрен, невозможно достигнуть глубин лучевых дрен до 50 м, что сужает область вскрытия продуктивного пласта.
Известно также «Устройство для вторичного вскрытия продуктивного пласта сверлением» (заявка RU 2003101933, публ. 20.07.2004), включающее корпус с размещенным в нем узлом для вращения и подачи бура с фрезой на конце, узел промывки бура, механизм фиксации к стенке ствола скважины, кассету с размещенным в ней буром и буровыми втулками.
Недостатками данного устройства являются те же, что и у предыдущего устройства: сооружение только одной лучевой дрены в продуктивном пласте при выполнении одного рейса спускоподъемной операции, т.е. для сооружения следующей лучевой дрены необходимо снова провести спуско-подъемную операцию с буровым ставом. Наличие в буровом снаряде буровых втулок затрудняет сооружение лучевой дрены в неустойчивых породах, например песчаных.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание бурового призабойного агрегата, с помощью которого возможно создать не одну, а несколько радиальных систем горизонтальных скважин в виде лучевых дрен на разных уровнях за один рейс спускоподъемной операции и по мере необходимости лучевые дрены сооружаются в разных направлениях, тем самым агрегат способствует снижению энергозатрат при вскрытии продуктивного пласта, а также позволяет увеличить глубины бурения лучевых дрен в неустойчивых породах.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемого бурового призабойного агрегата, включающего корпус с размещенными в нем узлом бурения для вращения и подачи бура в скважину, бура, выполненного в виде полого стержня с фрезой на конце, узел промывки бура, механизм фиксации к стенке ствола скважины, кассету с размещенными в ней буром и буровыми втулками, причем в скважине на трубах установлен буровой призабойный агрегат, содержащий вертикальный ряд корпусов с узлами бурения, а ниже этого ряда на трубах, обводящих ряд корпусов, установлены реактивно-турбинные буры с породоразрушающим инструментом. Кроме того, в зависимости от горно-геологических особенностей продуктивного пласта, в состав корпусов с узлами бурения, могут входить в качестве буров шнеко-фильтры. А также корпуса в вертикальном ряду установлены с возможностью бурения в одном или в разных направлениях.
Отличительными признаками устройства является то, что:
- в скважине на трубах установлен буровой призабойный агрегат, содержащий вертикальный ряд корпусов с узлами бурения, а ниже этого ряда на трубах, обводящих ряд корпусов, установлены реактивно-турбинные буры с породоразрушающим инструментом, это позволяет буровым агрегатом за один рейс произвести бурение вертикальной скважины на необходимую глубину и в продуктивном пласте произвести бурение необходимого количества лучевых дрен на разных уровнях и в необходимых направлениях, что позволяет значительно снизить энергозатраты;
- в зависимости от горно-геологических особенностей продуктивного пласта, в состав корпусов с узлами бурения могут входить в качестве буров шнеко-фильтры, что позволяет увеличить глубину бурения в неустойчивых породах;
- корпуса в вертикальном ряду установлены с возможностью бурения в одном или в разных направлениях, что расширяет район вскрытия продуктивного пласта.
Буровой призабойный агрегат представлен чертежом, на котором изображено:
Фиг.1 - схема бурового призабойного агрегата с сооружением лучевых дрен на разных уровнях и направлениях.
Буровой призабойный агрегат, служащий для сооружения лучевых дрен 1 из скважины 2, включает корпус 3 с размещенным в нем узлом бурения 4 для вращения и подачи бура 5 в виде полого стержня с фрезой на конце, узел промывки 6 бура 5, механизм фиксации 7 к стенке ствола скважины 2, кассету 8 с размещенным в ней буром 5 и буровыми втулками 9. На трубах 10 в скважину 2 спускают буровой призабойный агрегат 11, содержащий вертикальный ряд корпусов 3 с узлами бурения 4 и другими механизмами: 6, 7, 8, 9 ниже это ряда корпусов 3 на трубах 10, обводящих ряд корпусов 3, установлены реактивно-турбинные буры 12, с породоразрушающим инструментом 13. Корпуса 3 в вертикальном ряду установлены с возможностью бурения лучевых дрен 14, 15, 16, которые могут быть выполнены в одном направлении, как лучевые дрены 14 и 15 или в разных направлениях, как лучевые дрены 15 и 16, т.е. корпуса 3 друг относительно друга вокруг вертикальной оси скважины 2, можно вращать и закреплять в определенном для данного продуктивного пласта направлении бурения лучевых дрен 14, 15, 16. Количество корпусов 3 в вертикальном ряду может варьироваться в зависимости от горно-геологических условий продуктивного пласта. Энергетическое питание и управление механизмами в корпусах 3 осуществляют по кабелям, проложенным в трубе 17.
Устройство работает следующим образом. С помощью реактивно-турбинных буров 12 сооружают вертикальную скважину 2, которую по мере необходимости, т.е. при встрече зоны неустойчивых пород, перекрывают обсадными трубами 18. Скважину 2 сооружают на проектную глубину с таким расчетом, чтобы узлы бурения 4 в корпусах 3 остановились напротив продуктивного пласта. Если в скважине 2 установлены обсадные трубы 18, то заранее в буре 5 устанавливают фрезу, способную вырезать отверстие в обсадной трубе 18. По команде с поверхности, т.е. дистанционно, включают узел бурения 4, осуществляя вращение и подачу бура 5, вырезают отверстие в обсадной трубе 18 и при дальнейшем вращении и подаче бура 5 начинают бурение лучевой дрены 14. Возможно осуществление бурения одной лучевой дрены 14, потом следующих лучевых дрен 15 и 16 и других лучевых дрен, а также возможно осуществление бурения одновременно сразу всех лучевых дрен 14, 15, 16. Очистка скважины 2 возможна с помощью динамо-эрлифта или технических средств на базе водоструйных насосов (энжекторные снаряды), возможна также установка в компоновке бурового призабойного агрегата шламоуловителей между корпусами 3 и реактивно-турбинными бурами 12 (на фиг. не показаны).
Буровой призабойный агрегат для может быть использован:
- при сооружении разведочно-эксплуатационных скважин с радиальной системой горизонтальных скважин в виде лучевых дрен в зоне продуктивных отложений;
- при осушении и разработке месторождений полезных ископаемых в сложных гидрогеологических и горно-геологических условиях;
- для создания высокопроизводительных лучевых водозаборов при добыче подземных вод для питьевого, хозяйственного и другого назначения;
- при ведении геотехнологических способов добычи полезных ископаемых путем растворения (каменная и калийная соли), выплавки (битум, асфальт, озокерит), путем термообработки пород (нефть), сублимации (ртуть, теллур, мышьяк);
- для извлечения тепла земли из высокотемпературных недр и строительстве геотермальных систем и других целей.