[go: up one dir, main page]

RU2684537C1 - Water thermal drill tip - Google Patents

Water thermal drill tip Download PDF

Info

Publication number
RU2684537C1
RU2684537C1 RU2018107518A RU2018107518A RU2684537C1 RU 2684537 C1 RU2684537 C1 RU 2684537C1 RU 2018107518 A RU2018107518 A RU 2018107518A RU 2018107518 A RU2018107518 A RU 2018107518A RU 2684537 C1 RU2684537 C1 RU 2684537C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ice
drilling
water
tip
thermal
Prior art date
Application number
RU2018107518A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валентин Андреевич Морев
Виктор Витальевич Харитонов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт" (ФГБУ "ААНИИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт" (ФГБУ "ААНИИ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт" (ФГБУ "ААНИИ")
Priority to RU2018107518A priority Critical patent/RU2684537C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2684537C1 publication Critical patent/RU2684537C1/en

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/008Drilling ice or a formation covered by ice

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: soil or rocks drilling.
SUBSTANCE: invention relates to the wells in the ice thermal drilling devices, and can be used for the glaciers internal structure and the sea ice accumulations, hummocks and stranded hummocks, studying. Wells in the ice drilling device, connected to the water thermal drill in the form of a tip, contains a hollow cone-shaped body. At the tip end a valve is coaxially located, opening in the presence of certain force directed against the thermal drill movement, and blocking the water flow if there is no force thereon. Thus, with the drilling speed and water flow rate depending on the depth simultaneous recording to the computer or logger and the records subsequent processing by the water zero flow rate, the device allows to record the thermal drill tip exit from ice to the cavity, which, together with the drilling rate data, gives the voids in ice formations boundaries position and sizes.
EFFECT: enabling the voids in ice heaps boundaries and sizes determination during their drilling with hot water.
1 cl

Description

Изобретение относится к устройствам для теплового бурения скважин во льду и может быть использовано для исследования ледников и нагромождений морского льда -торосов и стамух. Способ определения структуры торосов и стамух, свойств льда и границы льда и грунта путем теплового бурения скважин описан в [4]. При бурении скважин в торосах и стамухах на компьютер записываются скорость бурения, подводимая мощность, температура и давление талой воды на забое.The invention relates to a device for thermal drilling of wells in ice and can be used to study glaciers and piles of sea ice, hummocks and ham. A method for determining the structure of hummocks and hammers, the properties of ice and the boundary of ice and soil by thermal drilling of wells is described in [4]. When drilling wells in hummocks and shafts, the drilling speed, input power, temperature and pressure of melt water at the bottom are recorded on a computer.

Известно керновое и бескерновое бурение электротермобурами, разработанными в Арктическом и Антарктическом НИИ [1, 2], которые используются для исследования ледников и морского льда с 1970 г.Достоинством электротермобуров являются сравнительно небольшой вес, возможность бурения скважин на всю глубину торосов, возможность определения величины и расположения пустот во льду с высокой точностью. Недостатком является низкая скорость бурения льда.It is known that core and coreless drilling by electrothermoburas developed in the Arctic and Antarctic Research Institute [1, 2], which have been used to study glaciers and sea ice since 1970, has the advantage of electrothermoburs with relatively low weight, the ability to drill wells to the entire depth of hummocks, the ability to determine the size and location of voids in ice with high accuracy. The disadvantage is the low speed of drilling ice.

Известно устройство для водяного бурения скважин во льду [3], представляющее собой теплоизолированную трубу, через которую с помощью насоса по резиновым шлангам подается горячая вода на забой. Вода растапливает лед, и труба под действием своей тяжести опускается. По мере углубления в лед труба, имеющая резьбовое соединение, наращивается. Недостатком устройства является большой расход воды и невысокая производительность, т.к. за счет свободного вытекания горячей воды образуется широкая скважина.A device for water drilling of wells in ice [3] is known, which is a thermally insulated pipe through which hot water is delivered through a rubber hose to a bottomhole. Water melts the ice, and the pipe falls under the influence of its gravity. As it goes deeper into the ice, a pipe having a threaded connection builds up. The disadvantage of this device is the high water consumption and low productivity, because due to the free flow of hot water, a wide well is formed.

Известно устройство для водяного бурения скважин во льду [5]. Недостатком устройства является недостаточно высокая производительность.A device for water drilling wells in ice [5]. The disadvantage of this device is not high enough performance.

Наиболее близким, принятым прототипом, является устройство для теплового бурения льда струей горячей воды [6], в котором горячая вода выпускается из конусообразного наконечника на конце бура. Такой наконечник значительно вытянут (до 30 см в длину). Струя выпускаемой из наконечника горячей воды образует забой во льду, а дальнейшее расширение скважины происходит за счет расплавления льда боковой поверхностью наконечника. Достоинство такого наконечника для водяного термобура заключается в высокой скорости бурения. Недостатком является то, что при использовании его для исследования внутреннего строения крупных ледяных образований, когда наличие или отсутствие пустот определяется по скорости погружения бура, невозможно зафиксировать пустоты, размер которых по вертикали менее 15-20 см, из-за большой длины наконечника термобура, на котором происходит зависание снаряда при выходе носка бура в пустоту. Плавление стенок скважины продолжается горячей конической частью наконечника термобура, и движение термобура остается равномерным до последующего провала в пустоту, если ее вертикальный размер больше длины наконечника. Во время плавления льда боковой частью наконечника термобура струя воды из центрального отверстия продолжает бить вперед и разрушает нижележащие блоки льда, искажая тем самым реальную картину конфигурации ледяных блоков в теле торосистого образования. При малых размерах пустоты провала термобура не происходит, и наличие пустоты не фиксируется.The closest adopted prototype is a device for thermal drilling of ice with a jet of hot water [6], in which hot water is discharged from a cone-shaped tip at the end of the drill. Such a tip is significantly elongated (up to 30 cm in length). A jet of hot water discharged from the tip forms a face in the ice, and further expansion of the well occurs due to ice melting on the side surface of the tip. The advantage of such a tip for a water thermal drill is its high drilling speed. The disadvantage is that when using it to study the internal structure of large ice formations, when the presence or absence of voids is determined by the speed of immersion of the drill, it is impossible to fix voids whose vertical size is less than 15-20 cm, due to the large length of the tip of the thermal drill, which the shell hangs when the drill sock leaves the void. Melting of the walls of the well continues with the hot conical part of the tip of the thermal drill, and the movement of the thermal drill remains uniform until a subsequent dip into the void, if its vertical size is greater than the length of the tip. During ice melting by the side part of the thermal drill tip, the water jet from the central hole continues to beat forward and destroys the underlying blocks of ice, thereby distorting the real picture of the configuration of ice blocks in the body of the hummock formation. At small sizes of emptiness, the thermal drill does not fail, and the presence of emptiness is not fixed.

Цель изобретения - повышение чувствительности при использовании устройства для определения положения границ и размеров пустот в ледяных нагромождениях во время их бурения горячей водой.The purpose of the invention is to increase the sensitivity when using a device for determining the position of the boundaries and sizes of voids in ice piles during their drilling with hot water.

Указанная цель достигается следующими действиями:The specified goal is achieved by the following actions:

1. На конце конусообразного наконечника термобура установлен клапан, открывающийся при наличии некоторого усилия, направленного против движения термобура, и перекрывающий поток воды, если давление на него отсутствует. Таким образом, если наконечник термобура упирается в лед, клапан открывается, и происходит бурение. Как только наконечник термобура выходит в полость, клапан перекрывает поток воды, и плавление происходит боковой поверхностью наконечника.1. At the end of the conical tip of the thermal drill, a valve is installed that opens when there is some force directed against the movement of the thermal drill and blocks the flow of water if there is no pressure on it. Thus, if the tip of the thermal drill abuts against ice, the valve opens and drilling occurs. As soon as the tip of the thermal drill enters the cavity, the valve blocks the flow of water, and melting occurs on the side surface of the tip.

2. В процессе теплового бурения-плавления льда производят запись на компьютер или логгер скорости бурения и расхода воды в зависимости от глубины скважины.2. In the process of thermal drilling-ice melting, the drilling speed and water flow rate are recorded on a computer or logger depending on the depth of the well.

3. При последующей обработке этих данных на компьютере сопоставляется зависимость скорости бурения с зависимостью расхода воды. Нулевой расход воды соответствует выходу наконечника термобура в полость, независимо от того, что скорость бурения за счет зависания термобура на боковых стенках наконечника на записях соответствует движению термобура в плотном льду.3. In the subsequent processing of these data on a computer, the dependence of the drilling speed is compared with the dependence of water flow. Zero water flow rate corresponds to the outlet of the thermal drill tip into the cavity, regardless of the fact that the drilling speed due to the hang of the thermal drill on the side walls of the tip on the records corresponds to the movement of the thermal drill in dense ice.

Предлагаемое устройство обеспечивает получение большого объема необходимой объективной информации о внутреннем строении торосистых образований. Экономический эффект от использования предлагаемого способа состоит из экономии времени высококвалифицированных специалистов при полевых работах. Учитывая повышенный интерес к строению торосистых образований в районах добычи углеводородов на шельфах замерзающих морей, настоящее предложение можно считать актуальным.The proposed device provides a large amount of necessary objective information about the internal structure of hummock formations. The economic effect of using the proposed method consists in saving time of highly qualified specialists in the field. Given the increased interest in the structure of hummock formations in hydrocarbon production areas on the shelves of freezing seas, this proposal can be considered relevant.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. А.с. №350945, б.и. №27, оп. 13.11.72 г.1. A.S. No. 350945, B.I. No. 27, op. 11/13/72

2. А.с. №439601, б.и. №30, оп. 15.08.74 г.2. A.S. No. 439601, b.i. No. 30, op. 08/15/74

3. Астафьев В.Н., Сурков Г.А., Трусков П.А. Торосы и стамухи Охотского моря. - Санкт-Петербург: Пресс-Погода, 1997. - 208 с.3. Astafyev V.N., Surkov G.A., Truskov P.A. Hummocks and hammers of the Sea of Okhotsk. - St. Petersburg: Press Weather, 1997. - 208 p.

4. Патент России №2153070 от 20.07.2000. Бюллетень №20.4. Patent of Russia No. 2153070 dated July 20, 2000. Bulletin No. 20.

5. Патент России №2640605 от 22.09.2015. Бюллетень №1.5. Patent of Russia No. 2640605 dated 09/22/2015. Bulletin No. 1.

6. Taylor Ph. L. A Hot Water Drill for Temperate Ice. CRREL Special Report 84-34, 1984. p. 105-117.6. Taylor Ph. L. A Hot Water Drill for Temperate Ice. CRREL Special Report 84-34, 1984. p. 105-117.

Claims (1)

Устройство для бурения скважин во льду, присоединяющееся к водяному термобуру в виде наконечника, содержащее полый конусообразный корпус, отличающееся тем, что на конце наконечника соосно расположен клапан, открывающийся при наличии некоторого усилия, направленного против движения термобура, и перекрывающий поток воды, если усилие на него отсутствует, тем самым позволяющее при одновременной записи на компьютер или логгер скорости бурения и расхода воды в зависимости от глубины и последующей обработке записей по нулевому расходу воды фиксировать выход наконечника термобура изо льда в полость, что совместно с данными по скорости бурения дает положение границ и размеров пустот в ледяных образованиях.A device for drilling holes in ice, connected to a water thermal drill in the form of a tip, containing a hollow cone-shaped body, characterized in that a valve is coaxially located at the end of the tip, opening when there is some force against the movement of the thermal drill, and blocking the flow of water, if the force is it is absent, thereby allowing for simultaneous recording to a computer or logger of the drilling speed and water flow depending on the depth and subsequent processing of records for zero water flow xix the exit of the thermal drill tip from the ice into the cavity, which together with the data on the drilling speed gives the position of the boundaries and sizes of voids in the ice formations.
RU2018107518A 2018-02-28 2018-02-28 Water thermal drill tip RU2684537C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018107518A RU2684537C1 (en) 2018-02-28 2018-02-28 Water thermal drill tip

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018107518A RU2684537C1 (en) 2018-02-28 2018-02-28 Water thermal drill tip

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2684537C1 true RU2684537C1 (en) 2019-04-09

Family

ID=66089872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018107518A RU2684537C1 (en) 2018-02-28 2018-02-28 Water thermal drill tip

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2684537C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1608340A1 (en) * 1988-08-01 1990-11-23 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Методики И Техники Разведки Device for electrothermal well-drilling
SU1796842A1 (en) * 1990-12-21 1993-02-23 Tyumenskij Inzh Str Ini Pk I K Method and device for determining ice thickness on pond
RU2153070C1 (en) * 1998-11-19 2000-07-20 Морев Валентин Андреевич Method of determining structure of ice hummocks and grounded ice hummocks, properties of ice and boundaries of ice and ground
RU2016100652A (en) * 2016-01-11 2017-07-18 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт" (ФГБУ "ААНИИ") METHOD FOR DETERMINING THE LOWER BOUNDARY OF THE CONSOLIDATED LAYER OF ROPES AND VENTS FOR ELECTRIC DRILLING

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1608340A1 (en) * 1988-08-01 1990-11-23 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Методики И Техники Разведки Device for electrothermal well-drilling
SU1796842A1 (en) * 1990-12-21 1993-02-23 Tyumenskij Inzh Str Ini Pk I K Method and device for determining ice thickness on pond
RU2153070C1 (en) * 1998-11-19 2000-07-20 Морев Валентин Андреевич Method of determining structure of ice hummocks and grounded ice hummocks, properties of ice and boundaries of ice and ground
RU2016100652A (en) * 2016-01-11 2017-07-18 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт" (ФГБУ "ААНИИ") METHOD FOR DETERMINING THE LOWER BOUNDARY OF THE CONSOLIDATED LAYER OF ROPES AND VENTS FOR ELECTRIC DRILLING

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nienow et al. Recent advances in our understanding of the role of meltwater in the Greenland Ice Sheet system
Benn et al. Glacier calving in Greenland
Beltaos Progress in the study and management of river ice jams
Nick et al. A physically based calving model applied to marine outlet glaciers and implications for the glacier dynamics
Jacobel et al. Spatial variation of radar-derived basal conditions on Kamb Ice Stream, West Antarctica
Macdonald et al. Seasonal evolution of supraglacial lakes on a floating ice tongue, Petermann Glacier, Greenland
AR127242A2 (en) METHOD TO OPTIMIZE HYDROCARBONS PRODUCTION FROM A RESERVOIR
CN108776175A (en) A kind of frost wall mean compressive strength ultrasonic detection method
RU2684537C1 (en) Water thermal drill tip
Yang et al. Fracture stiffness evaluation with waterless cryogenic treatment and its implication in fluid flowability of treated coals
Richard et al. Tectonic processes in Svalbard tide-water glacier surges: evidence from structural glaciology
Hamilton et al. Dynamic response of an Arctic epishelf lake to seasonal and long-term forcing: implications for ice shelf thickness
Pohle et al. Characterising englacial R-channels using artificial moulins
Jasek et al. Instrument for detecting freeze-up, mid-winter and break-up ice processes in rivers
McCutchan et al. Enhancement of ice melting in isotropic turbulence
Craven et al. Platelet ice attachment to instrument strings beneath the Amery Ice Shelf, East Antarctica
Marchenko et al. Supercooling of seawater near the glacier front in a fjord
CLOW et al. Acquisition of borehole temperature measurements from Taylor Dome and the dry valleys for paleoclimate
RU2640605C2 (en) Water thermodrill for drilling wells in ice bodies
RU2171373C1 (en) Method of determination of fluid flow in annular space of injection well
Streitz et al. Observations from an aufeis windtunnel
RU2630017C2 (en) Method of determining location of bottom boundary of toros and hummock consolidated layer in electro-thermal drilling
RU2647545C1 (en) Method of determining ice boundary and ground while burning stamukh of hot water
RU2678174C1 (en) Method of temperature monitoring in water-filled wells
Morozov et al. Supercooled water near the Glacier front in Spitsbergen

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200229