Способ и буровой инструмент для изменения траектории скважины при шнековом бурении

Наиболее востребованными в настоящее время являются технологии, в которых предусматривается возможность изменения траектории проходки скважины для попадания в нужную точку подземного пространства как с поверхности земли, так и из подземной выработки. Предлагается способ изменения траектории скважины при шнековом бурении в породном массиве при разработке полезных ископаемых и подземном строительстве инженерных коммуникаций и объектов инфраструктуры. Отклоняющее усилие создается за счет того, что при смещении оси буровой головки с одной стороны корпуса рабочего органа вырабатывается избыточное скважинное пространство, а с противоположной стороны при этом возникает невыработанная область породного массива. В процессе поступательного движения корпус рабочего органа деформирует этот невыработанный слой. Сопротивление деформированию создает отклоняющее усилие, эффективность действия которого усиливается наличием свободного скважинного пространства с противоположной стороны. Основным достоинством предложенного способа является возможность управления траекторией скважины непосредственно в процессе шнекового бурения, без предварительной прокладки направляющей пионерной скважины. Описывается конструктивная схема рабочего органа для направленного бурения скважин, в котором реализован предложенный способ управления. Важным достоинством схемы является то, что отклоняющее усилие не действует на прямолинейных участках скважины, а создается только тогда, когда возникает необходимость изменения направления оси скважины. За счет этого создаются предпосылки достижения большей прямолинейности траектории скважины и повышения точности ее выхода в заданную область подземного пространства. Приводятся результаты экспериментальных исследований процесса бурения криволинейных скважин предложенным способом с использованием макета рабочего органа с отклоняющим устройством, выполненного в натуральную величину. В результате испытаний в лабораторных условиях на специальном стенде с грунтовым каналом определены значения конструктивных параметров рабочего органа, при которых обеспечивается криволинейная траектория скважины в выбранном направлении и достигается приемлемый для практических целей радиус кривизны, позволяющий обеспечить выход скважины в заданную точку подземного пространства.

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.