RU107267U1

RU107267U1 - TECHNICAL COMPLEX FOR DRILLING WELLS AND PRODUCTION IN ROCKS

Info

Publication number: RU107267U1
Application number: RU2010147847/03U
Authority: RU
Inventors: Александр Илларионович Плугин; Рашид Сагидович Бозиев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Реактивное бурение"
Priority date: 2011-03-22
Filing date: 2011-03-22
Publication date: 2011-08-10

Abstract

1. Технический комплекс для проходки скважин и выработок в горных породах, содержащий оборудование устья скважины в виде превентора и рабочей площадки, спуско-подъемное устройство, силовые приводы, бурильный агрегат, отличающийся тем, что указанный агрегат дополнительно оснащен термогазогенератором, герметизированными емкостями с запасом топливных компонентов, автономным программируемым устройством управления, стыковочными узлами для их соединения в едином корпусе, выполненном в виде модуля с удлиненным полым цилиндром, имеющим рабочий орган с породоразрушающими струйными и механическими резцами, а торец корпуса, обращенный к устью скважины, имеет насадки в виде кольцевых сопел, часть которых ориентирована к устью, другая их часть - к забою скважины. ! 2. Техкомплекс по п.1, отличающийся тем, что насадки на рабочем органе размещены несимметрично относительно его оси и боковой поверхности. ! 3. Техкомплекс по п.1, отличающийся тем, что термогазогенератор имеет два отдела, один из которых соединен рабочим пространством с породоразрушающим органом, а другой - с полостью отдела кольцевых сопел торца корпуса. 1. Technical complex for drilling holes and workings in rocks, containing wellhead equipment in the form of a preventer and a working platform, a lifting and lifting device, power drives, a drilling unit, characterized in that the said unit is additionally equipped with a gas generator, sealed containers with a fuel reserve components, an autonomous programmable control device, docking nodes for their connection in a single housing, made in the form of a module with an elongated hollow cylinder having the organ with rock-cutting jet and mechanical cutters, and the end face facing the wellhead, has nozzles in the form of annular nozzles, some of which are oriented to the wellhead, and the other part to the bottom of the well. ! 2. The technical complex according to claim 1, characterized in that the nozzles on the working body are placed asymmetrically relative to its axis and side surface. ! 3. The technical complex according to claim 1, characterized in that the thermogas generator has two sections, one of which is connected by a working space with a rock cutting body, and the other with a cavity section of the annular nozzles of the housing end.

Description

В настоящее время известны принципиальные направления развития устройств и комплексов для проходки скважин и выработок, из которых наиболее представительными являются устройства, содержащие корпус в виде удлиненного цилиндра, в полости которого размещен генератор рабочего агента, программированное устройство управления работой узлов, рабочий орган, соединенный с рабочим пространством генератора и оснащенный породоразрушающими сопловыми насадками, ориентированными к забою, стенкам и устью скважины [RU 45766, 2004; RU 47041, 2005; RU 2222681, 2004; RU 2240420, 2004, МПК Е21В 7/14, 7/18; Е21С 37/16]. Последнее из указанных устройств (RU 2240420) является более прогрессивным по отношению к аналогам, а также является наиболее близким по конструкции и достигаемому эффекту к предлагаемому устройству для проходки скважин и выработок.At present, the principal directions of development of devices and complexes for drilling wells and workings are known, of which the most representative are devices containing a body in the form of an elongated cylinder, in the cavity of which a working agent generator, a programmed unit operation control unit, a working body connected to a working one are placed the space of the generator and equipped with rock-cutting nozzle nozzles oriented towards the bottom, walls and wellhead [RU 45766, 2004; RU 47041, 2005; RU 2222681, 2004; RU 2240420, 2004, IPC Е21В 7/14, 7/18; E21C 37/16]. The last of these devices (RU 2240420) is more progressive in relation to analogues, and is also the closest in design and achieved effect to the proposed device for drilling wells and workings.

Очевидными и существенными недостатками аналогов и прототипа являются высокие удельные затраты рабочего времени и расходы рабочего агента на процесс разрушения пород на забое, на формирование восходящего потока бурового шлама и на выполнение спуско-подъемных операций устройства от устья к забою и обратно. Эти технологические недостатки вызваны несовершенной, исходя из современных требований горной промышленности, конструкцией устройства.Obvious and significant disadvantages of the analogues and the prototype are the high unit costs of working time and the cost of the working agent for the process of rock destruction at the bottom, for the formation of an upward flow of drill cuttings and for hoisting operations of the device from the mouth to the bottom and back. These technological disadvantages are caused by the imperfect design of the device, based on the modern requirements of the mining industry.

Технической задачей и положительным результатом данного технического предложения является повышение энерговооруженности и увеличение моторесурса установки для повышения эффективности использования рабочего агента на забое, удлинение циклов работы и сокращение вынужденных спуско-подъемных операций бурильного агрегата от забоя к устью скважины. Это приводит к увеличению производительности установки и повышению устойчивости стенок скважины в межцикловые операции.The technical task and the positive result of this technical proposal is to increase the power supply and increase the plant’s service life to increase the efficiency of using the working agent at the bottom, lengthening the work cycles and reducing the forced hoisting operations of the drilling unit from the bottom to the wellhead. This leads to an increase in the productivity of the installation and an increase in the stability of the walls of the well during inter-cycle operations.

Указанная задача и технический результат достигаются за счет того, что технический комплекс для проходки скважин и выработок в осадочных горных породах, содержащий оборудование устья скважины в виде превентора и рабочей площадки, спуско-подъемное устройство, силовые приводы, буровую установку, характеризуется тем, что он снабжен дополнительными агрегатами: термогазогенератором, герметизированными емкостями с запасом топливных компонентов, автономным программируемым устройством управления, стыковочными узлами для соединения указанных отдельных агрегатов в едином монтажном корпусе, выполненным в виде модуля, оснащенного удлиненным полым цилиндром, имеющим рабочий орган, с породоразрушающими насадками в виде механических и струйных резцов, корпус модуля также оснащен аналогичными насадками, а торец корпуса, обращенный к устью скважины, имеет насадки в виде кольцевых сопел, часть которых ориентирована к устью, другая их часть - к забою скважины.This task and the technical result are achieved due to the fact that the technical complex for drilling holes and workings in sedimentary rocks, containing wellhead equipment in the form of a preventer and a working platform, a hoisting device, power drives, a drilling rig, is characterized in that equipped with additional units: thermogas generator, sealed containers with a supply of fuel components, autonomous programmable control device, docking nodes for connection specified separate units in a single mounting case, made in the form of a module equipped with an elongated hollow cylinder having a working body, with rock cutting nozzles in the form of mechanical and jet cutters, the module case is also equipped with similar nozzles, and the end face facing the wellhead has nozzles in the form of annular nozzles, part of which is oriented towards the mouth, and their other part, toward the bottom of the well.

Техкомплекс, характеризующийся тем, что насадки на рабочем органе размещены несимметрично относительно его оси и боковой поверхности.The technical complex, characterized in that the nozzles on the working body are placed asymmetrically relative to its axis and side surface.

Техкомплекс, характеризующийся также тем, что термогазогенератор имеет два отдела, один из которых соединен рабочим пространством с породоразрушающим органом, а другой - с полостью отдела кольцевых сопел торца корпуса.The technical complex, which is also characterized by the fact that the thermogas generator has two sections, one of which is connected by the working space with a rock-cutting organ, and the other with the cavity section of the annular nozzles of the housing end.

На фиг.1 - представлен общий вид техкомплекса для проходки скважин и выработок; на фиг.2 - мобильное энергооборудование комплекса;Figure 1 - presents a General view of the technical complex for driving wells and workings; figure 2 - mobile power equipment of the complex;

на фиг.3 - конструкция бурильного агрегата;figure 3 - design of the drilling unit;

на фиг.4 - энергетические узлы агрегата;figure 4 - energy nodes of the unit;

на фиг.5, 6, 7 и 8 - детали рабочего органа агрегата.figure 5, 6, 7 and 8 - details of the working body of the unit.

Техкомплекс включает рабочую площадку 1 с оборудованием устья скважины в виде превентора 2, комплектующими агрегатами 3 на подвижной платформе: насосная установка, энергетическое оснащение, емкость с запасом топливных компонентов, вспомогательное оборудование. Бурильный агрегат 4 выполнен в виде, соединенных через стыковочные узлы, модулей, включающих породоразрушающий орган 5, переходную емкость 6 между ним и энергообеспечивающим аппаратом 7, имеющим термогазогенератор 8, емкости 9 и 10 с топливными компонентами, нагнетательную камеру 11, запорно-регулирующую арматуру 12, приборы обеспечения работы агрегата, программированное устройство 13 управления. Техкомплекс содержит также спуско-подъемное оборудование 14 для работ по закреплению стенок скважин (выработок) колонной обсадных труб, герметизации затрубного пространства, выполнению каротажных работ и организации процесса добычи полезного ископаемого.The technical complex includes a working platform 1 with wellhead equipment in the form of a preventer 2, component units 3 on a moving platform: a pumping unit, power equipment, a tank with a supply of fuel components, auxiliary equipment. The drilling unit 4 is made in the form of modules connected via docking assemblies, including a rock cutting body 5, a transition tank 6 between it and an energy supplying device 7 having a gas and gas generator 8, tanks 9 and 10 with fuel components, a pressure chamber 11, and shut-off and control valves 12 , devices for ensuring the operation of the unit, programmed control device 13. The technical complex also contains hoisting equipment 14 for fixing the walls of the wells (workings) with a casing string, sealing the annulus, performing well logging and organizing the mining process.

Бурильный агрегат 4 (фиг.3, 4), предназначенный для проходки скважины, начиная от устья, с помощью струйных насадок 15 и механических 16 резцов, имеет на верхнем торце стыковочные узлы 20 для соединения с аналогичным агрегатом в скважине и подпитки от насоса 18 и емкостей 19 топливными компонентами. Рабочий орган 5, соединенный с полым цилиндром, где в едином монтажном корпусе соединены указанные выше отдельные агрегаты бурильного устройства, выполненные в виде модулей, оснащен насадками 21 и 22; торец корпуса агрегата, обращенный к устью скважины, имеет насадки 23 в виде кольцевых сопел, часть которых ориентирована к устью, другая - к забою скважины 24.The drilling unit 4 (Figs. 3, 4), designed to drill a well, starting from the wellhead, using jet nozzles 15 and mechanical 16 cutters, has at its upper end docking assemblies 20 for connecting to a similar unit in the well and feeding from pump 18 and capacities of 19 fuel components. The working body 5, connected to the hollow cylinder, where the above-mentioned separate units of the drilling device, made in the form of modules, are connected in a single mounting case, is equipped with nozzles 21 and 22; the end face of the unit body facing the wellhead has nozzles 23 in the form of annular nozzles, some of which are oriented towards the mouth, and the other toward the bottom of the well 24.

Для возможности выбора направления проходки скважины 24 (вертикальное, наклонное, горизонтальное) рабочий орган имеет неравномерную массу на различных своих сторонах (фиг.5, 6, 7) за счет неравной толщины стенок: σ₁<σ₂ и σ₃<σ₄; на части длины стенки корпуса агрегата 4 также, для того же процесса, имеется утолщение стенки σ₅ (фиг.8). При проходке вертикальной скважины стенку с массой (σ₅) за счет стыковочного узла 25 поворачивают на 180° по отношению к массам σ₂ и σ₄ - это стабилизирует вертикальное положение корпуса бурильного агрегата 4 в скважине 24 при проходке в продуктивный пласт 26. Такое выполнение техкомплекса позволяет существенно увеличить его производительность и повысить эффективность разрушения осадочных пород.To select the direction of well sinking 24 (vertical, inclined, horizontal), the working body has an uneven mass on its various sides (Figs. 5, 6, 7) due to the uneven wall thickness: σ ₁ <σ ₂ and σ ₃ <σ ₄ ; on the part of the length of the wall of the housing of the unit 4 also, for the same process, there is a thickening of the wall σ ₅ (Fig. 8). When driving a vertical well, a wall with a mass (σ ₅ ) due to the docking unit 25 is rotated 180 ° with respect to the masses σ ₂ and σ ₄ - this stabilizes the vertical position of the body of the drilling unit 4 in the well 24 during penetration into the reservoir 26. This embodiment The technical complex allows to significantly increase its productivity and increase the efficiency of destruction of sedimentary rocks.

Работа технического комплекса для проходки скважин и выработок в горных породах осуществляется следующим образом. На рабочей площадке 1 устье скважины оборудуют установкой превентора 2, монтируют буровую установку 4, спуско-подъемное устройство 14. На подвижной платформе 3 монтируют силовые агрегаты, приводы, насосную установку 18, емкости 19 с запасом топливных компонентов, вспомогательное оборудование, рабочий инструмент. Проводят сборку модулей бурильного агрегата 4, его герметизированные емкости 9 и 10 заполняют топливными компонентами, закачивают камеру 11 инертным (Ar, Kr, He) газом, монтируют в корпусе агрегата 4 устройство 13 управления, запитывают термогазогенератор 8 топливными компонентами, в качестве энергоаппарата 7 берут или штатный силовой блок с аккумулятором, или используют подачу электроэнергии по кабель-тросу. Модули и указанные отдельные агрегаты монтируют в едином корпусе, где одними из модулей являются удлиненные полые цилиндры, соединяемые с помощью стыковочных узлов 20. От термогазогенератора 8 рабочий агент подают через сопловые струйные насадки 15 рабочего органа 5 и совместно с механическими резцами 16 ведут разрушение породы на забое, подъем которой осуществляют восходящим потоком в виде бурового шлама - к устью скважины. Производительность комплекса регулируют устройством 13, подавая команды на увеличение давления рабочего агента, воздействующего через насадки 15 на забой. Таким образом, обладая эффективной технической схемой, этот комплекс может быть использован для проходки скважин и выработок, при этом температурное и механическое воздействие на забой регулируются в диапазонах, достаточных для разрушения осадочных и скальных горных пород по закономерности:The work of the technical complex for sinking wells and workings in rocks is as follows. At the well site 1, the wellhead is equipped with a preventer 2 installation, a drilling rig 4, a hoisting device 14 are mounted. Power units, drives, a pump unit 18, a tank 19 with a supply of fuel components, auxiliary equipment, and a working tool are mounted on a moving platform 3. The assembly of the modules of the drilling unit 4 is carried out, its sealed containers 9 and 10 are filled with fuel components, the chamber 11 is pumped with inert (Ar, Kr, He) gas, the control device 13 is mounted in the housing of the unit 4, the thermogas generator 8 is powered by the fuel components, they take 7 as the power unit or a standard power unit with a battery, or use the supply of electricity through a cable cable. The modules and these individual units are mounted in a single housing, where one of the modules is elongated hollow cylinders connected by means of docking units 20. From the thermogas generator 8, the working agent is fed through nozzle jet nozzles 15 of the working body 5 and together with mechanical cutters 16 lead to the destruction of the rock on the face, the rise of which is carried out in an upward flow in the form of drill cuttings to the wellhead. The performance of the complex is regulated by the device 13, giving commands to increase the pressure of the working agent acting through nozzles 1 5 on the face. Thus, having an effective technical scheme, this complex can be used for drilling wells and workings, while the thermal and mechanical effects on the face are regulated in the ranges sufficient for the destruction of sedimentary and rocky rocks according to the laws:

, где where

N - общая мощность, N_T - мощность от теплового воздействия на забой, N_K - мощность от кинетического воздействия рабочего агента на забой.N is the total power, N _T is the power from the thermal impact on the face, N _K is the power from the kinetic effect of the working agent on the face.

Claims

1. Technical complex for drilling holes and workings in rocks, containing wellhead equipment in the form of a preventer and a working platform, a lifting and lifting device, power drives, a drilling unit, characterized in that the said unit is additionally equipped with a gas generator, sealed containers with a fuel reserve components, an autonomous programmable control device, docking nodes for their connection in a single housing, made in the form of a module with an elongated hollow cylinder having the organ with rock-cutting jet and mechanical cutters, and the end face facing the wellhead, has nozzles in the form of annular nozzles, some of which are oriented to the wellhead, and the other part to the bottom of the well.

2. The technical complex according to claim 1, characterized in that the nozzles on the working body are placed asymmetrically relative to its axis and side surface.

3. The technical complex according to claim 1, characterized in that the thermogas generator has two sections, one of which is connected by a working space with a rock cutting body, and the other with a cavity section of the annular nozzles of the housing end.