A method and a Boring Tool for Changing the Well Trajectory During Auger Drilling

Today, the most widely used boring technologies are those permitting a change of a well boring trajectory on reaching a certain point in underground space to be implemented both at underground and on-land drilling. We propose a method for changing the well trajectory during the auger drilling of rock mass in mining and in underground construction of utility systems and infrastructure objects. The deflecting force is generated because, as the boring head suffers an axial displacement, an excessive drilled space appears on one side of the head while a non-drilled region appears on the opposite side. As the boring head executes a progressive motion, its body deforms the non-drilled region. The resistance to deformation produces a deflecting force whose efficiency increases due to the occurrence of the drilled space on the other side of the head. In the proposed method, the main advantageous feature is the possibility to control the well trajectory immediately during the auger drilling process, without preliminary drilling of a pilot hole. A boring head for directional well boring is described in which the proposed control method is implemented. An important feature of the proposed design is that the deflecting force does not act over the straight portions of the bored well; instead, this force is generated when a need in changing the well direction appears. As a result, reaching a more straight well trajectory and its more precise coming to a certain region in underground space becomes possible. Results of an experimental study of the boring process of curvilinear wells by the proposed method using a full-size boring head with a deflecting appliance are reported. As a result of laboratory tests performed on a special testing bench with a soil channel, values of structural parameters of the boring head providing for a curvilinear well trajectory bored in desired direction and ensuring an admissible curvature radius making it possible for the well to come to a certain point of underground space were determined.

породный массив, скважина, грунт, направленное бурение, отклоняющее усилие, траектория, величина отклонения

1. Данилов Б.Б., Смоляницкий Б.Н. Анализ тенденций развития современных технологий сооружения скважин в породном массиве // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. 2014. № 1, Т. 2. С. 104 -113.

2. Рыбаков А.П. Основы бестраншейных технологий (теория и практика). М.: Пресс Бюро № 1, 2005. 304 с.

3. Маметьев Л.Е. Обоснование и разработка способов горизонтального бурения и оборудования бурошнековых машин: Дис.. д-ра техн. наук. Кемерово, 1992. 492 с.

4. Григорьев А.М. Винтовые конвейеры. М.: Машиностроение, 1972. 184 с.

5. Данилов Б.Б. Пути совершенствования технологий и технических средств для бестраншейной прокладки коммуникаций // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2007. № 2. С. 69-75.

6. ДаниловБ.Б., Чещин Д.О. Обоснование способа и механизма изменения направления движения рабочего органа при сооружении скважин методом прокола // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. 2016. № 3, Т. 2. С. 60-63.

7. Пат. 147 887 U1 Российская Федерация, МПК E02F 5/18 (2006.01). Устройство для проходки криволинейных скважин в твердых грунтах / Смоляницкий Б.Н., Данилов Б.Б., Фетисов С.Ю., Чещин Д.О.; Патентообладатель ФГБУН «Институт горного дела» им. Н.А. Чинакала СО РАН. № 2014129177/03; Заявл. 15.07.2014; Опубл. 20.11.2014, Бюл. № 32.

8. Экспериментальное исследование процесса проходки криволинейных скважин в уплотняемых грунтах / Н.П. Чепурной, Б.Н. Смоляницкий, В.В. Червов, В.В. Трубицын // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1996. № 6. С. 72-76.

9. Маметьев Л.Е., Любимов О.В., Дрозденко Ю.В. К вопросу реализации бурошнековых технологий в горном деле и подземном строительстве машин // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2012. № 2. С. 211-216.

10. Исаков А.Л. О классификации грунтов без жестких структурных связей по их прочностным характеристикам // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2000. № 6. С. 26-29.

11. ГОСТ 5180-84. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик. Введ. 24.10.84. М.: Изд-во стандартов, 1993. 19 с.