Відхиляючий снаряд

Изобретение относится к горному делу, конкретно к техническим средствам для бурения многозабойных скважин. Известны отклоняющие снаряды типа СНБ-КО, выполняющие функцию отклонителя породоразрушающего наконечника от первоначального направления при бурении направленных скважин, состоящий из набора, включающего корпус с клином-ложком и с втулкой-переходником и отбурочного набора с долотом, переходниками, шарниром [1]. Такие отклоняющие снаряды сложны в эксплуатации, а технология бурения ими непроизводительна, т.к. образование очередного забоя требует нескольких рейсов, что ограничивает применение этих снарядов бурением направленных скважин. Известен, принятый в качестве прототипа, неизвлекаемый отклоняющий снаряд (клин стационарный "КОС"), предназначенный для бурения многозабойных скважин, неподвижно устанавливаемый в скважине и состоящий из раскрепляющего устройства, удлинителя и клина-отклонителя с ложком [2]. Недостатки отклоняющего снаряда -прототипа проявляются при бурении много-забойных скважин. Так, при забуривании каждого нового забоя требуется ориентировать клин-отклонитель с применением опускаемых в скважину приборов, что увеличивает трудоемкость бурения. Кроме того, каждый новый забой забуривается из новой, более высоко расположенной точки основной скважины, что делает бурение многозабойных скважин для взятия технологических проб из рудного тела непроизводительным и малоэффективным. В основу изобретения положена задача создания отклоняющего снаряда, в котором, путем возможности многократной безприборной ориентации клина-отклонителя, уменьшены затраты на эксплуатацию устройства и, главное, возможно образовывать нескольких дополнительных забоев из одной точки основного ствола скважины с уменьшением за счет всего этого затрат на бурение многозабойных скважин для взятия технологических проб из рудного тела. Поставленная задача решается тем, что в известном отклоняющем снаряде, неподвижно устанавливаемом в скважине и состоящем из раскрепляющего устройства и клина-отклонителя с ложком, согласна изобретению клин-отклонитель выполнен извлекаемым и состоит из двух поворотных частей, снабженных механизмом взаимной угловой фиксации, причем нижний торец клина имеет поверхность, сопрягаемую со снабженным ориентирующей поверхностью торцем раскрепляющего устройства, а вер хняя часть клина имеет элемент, сопрягаемый с захватом ловителя. В варианте отклоняющего снаряда ориентирующая поверхность раскрепляющего устройства выполнена в виде скоса, расположенного под углом 10...30 градусов к оси снаряда. В варианте отклоняющего снаряда элемент клина-отклонителя, сопрягаемый с захватом ловителя, выполнен в виде кольцевого выступа на внутренней поверхности трубы, о хватывающей ложок. В варианте отклоняющего снаряда элемент клина-отклонителя, сопрягаемый с захватом ловителя, выполнен в виде поперечных канавок, симметрично расположенных на внешних боковых поверхностях клина. Технический результат применения предлагаемого устройства является следствие реализации совокупности основных признаков формулы изобретения. В частности, разделение снаряда на извлекаемую и неизвлекаемую части и наличие на неизвлекаемой части верхней торцевой ориентирующей поверхности, дает возможность многократной операции извлекаемого клина-отклонителя без приборов, по первоначально ориентированному и неподвижно закрепленному в скважине раскрепляющему устройству, что позволяет образовывать несколько дополнительных разнонаправленных забоев из одной точки основного ствола скважины. Наличие механизма взаимной угловой фиксации сопрягаемой и отклоняющей части клина обеспечивает точное изменение направления при забуривании новых скважин без использования приборов и, кроме того, клин-отклонитель используется многократно. Все это уменьшает затраты на бурение многозабойных скважин и, главное, появляется возможность взятия в короткие сроки значительных по объему те хнологических проб из одной зоны рудного тела с минимальным бурением по пустым породам. Указанный эффект усиливается в случае применения признаков дополнительных пунктов формулы изобретения. Так выполнение ориентирующей поверхности раскрепляющего устройства в виде скоса, расположенного под углом 10...30 градусов к оси снаряда, т.е. большим угла трения, обеспечивает определенность базирования клина-отклонителя при одновременном отсутствии его заклинивания в скважине, что облегчает его извлечение и повышаетнадежность работы. Выполнение элемента клина-отклонителя, сопрягаемого с захватом ловителя, в виде кольцевого выступа на внутренней поверхности трубы, охватывающей ложок, дает возможность захватывать клин без предварительной ориентации ловителя, что повышает надежность работы и сокращает затраты времени. Выполнение элемента клина-отклонителя, сопрягаемого с захватом ловителя, в виде поперечных канавок, симметрично расположенных на внешних боковых поверхностях клина, позволяет производить бурение дополнительных забоев тем же диаметром снаряда, что и основной ствол скважины, и повысить таким образом эффективность бурения. На чертеже приведены схемы отклоняющего снаряда: фиг. 1 - продольное сечение отклоняющего снаряда в скважине, основное исполнение; фиг. 2 - продольное сечение верхней части клина - отклонителя, вариант исполнения; фиг. 3 - механизм взаимной угловой фиксации, поперечный разрез; фиг. 4 направляющий желоб, вариант исполнения, вид сверху; фиг. 5, а-е - схема бурения с использованием отклоняющего снаряда; фиг. 6 - схема скважины, продольный разрез; фиг. 7 - поперечный разрез многозабойной скважины. Отклоняющий снаряд включает в себя раскрепляющее устройство 1 с торцевой ориентирующей поверхностью 2, расположенной под углом "а" к оси снаряда и клин-отклонитель, состоящий из нижней части 3 с ориентирующей поверхностью 4 и соединенной с ним механизмом угловой фиксации 5 верхней части 6 с направляющим желобом 7 ложка. В варианте устройства ложок расположен в трубе 8, снабженной на внутренней поверхности кольцевым выступом 9, взаимодействующим при извлечении клина с захватом 10 ловителя 11. В другом варианте устройство снабжено поперечном канавками 12 на боковых поверхностях 13 клина. В процессе работы из основной скважины 14 отбуривают дополнительные скважины 15 и 16. Бурение производится в массиве 17 с целью взятия технологической пробы из рудного тела 18 или кустового разведочного бурения. Работает отклоняющий снаряд следующим образом. В основной скважине 14 при достижении ею рудного тела известными техническими средствами создается искусственный забой (или используется естественный забой) в качестве опоры для опускаемого в скважину раскрепляющего устройства 1. Раскрепляющее устройство 1 устанавливается в скважине ориентированно, путем поворота колонны, или произвольно, в зависимости от решаемой геологической задачи, после чего фиксируется (фиг. 5а). В скважину опускается клин-отклонитель и при его постановке на раскрепляющее устройство 1 поворотом колонны совмещается ориентирующая поверхность 4 его нижней части 3 с ориентирующей поверхностью 2 раскрепляющего устройства, в результате чего клин-отклонитель занимает требуемое положение в скважине (фиг. 5б). Производится бурение дополнительного ствола 15 специальной отбурочной компановкой бурового снаряда (на схеме не показана) по направлению желоба 7 ложка клина-отклонителя в заданную сторону (фиг. 5ев). После завершения бурения дополнительного ствола до проектной глубины буровой снаряд поднимается, а в скважину опускается ловитель 11, которой посредством выступов-захватов 10 соединяется с сопрягаемыми элементами 9 и 12 клина-отклонителя. Клин-отклонитель извлекается из скважины 14 (фиг. 5г). На поверхности нижняя часть 3 и верхняя часть 6 клина-отклонителя взаимно поворачивают в следующее фиксированное положение и закрепляются с помощью механизма угловой фиксации 5 (фиг. 5д). Клин-отклонитель опускается в скважину 14 и поворотом колонны совмещается его ориентирующая поверхность 4 с ориентирующей поверхностью 2 раскрепляющего устройства 1. Производится бурение очередной дополнительной скважины 16 в новом, заданном клином-отклонителем направлении. При этом устья пробуренных ранее дополнительных скважин перекрываются корпусом (трубой 8) клина-отклонителя (фиг. 5е). Операция повторяется многократно, до получения из точки А основного ствола 14 необходимого количества дополнительных стволов а глубиной Н, ориентированных относительно друг-друга в плане под углом φ (фиг. 6, 7). После этого клин-отклонитель удлиняется на величину t и, действуя в описанной выше последовательности, и из точки В производится бурение второй группы дополнительных стволов в, ориентированных относительно друг-др уга в плане под углом φ, а относительно стволов первой группы под углом φ/2. Удлинитель должен исключить взаимное вскрытие дополнительных стволов и может иметь размер 0,2.„0,5 метров, что позволяет значительно уменьшить суммарную длину дополнительных стволов. Применение предлагаемого отклоняющего снаряда дает возможность производить отбор технологических проб полезного ископаемого массой порядка одной тонны при минимальном объеме бурения по пустым породам, т.е. решает задачу, которая при традиционном подходе требовала проведения горных работ.