RU2684537C1 - Water thermal drill tip - Google Patents
Water thermal drill tip Download PDFInfo
- 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
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 29
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 24
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 abstract description 2
- 230000035508 accumulation Effects 0.000 abstract 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/008—Drilling 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
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)
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)
| 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 |
-
2018
- 2018-02-28 RU RU2018107518A patent/RU2684537C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| 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 |