RU122685U1

RU122685U1 - WELL DRILLING INSTALLATION

Info

Publication number: RU122685U1
Application number: RU2012108954/03U
Authority: RU
Inventors: Александр Илларионович Плугин
Original assignee: Александр Илларионович Плугин
Priority date: 2012-06-07
Filing date: 2012-06-07
Publication date: 2012-12-10

Abstract

1. Установка для проходки скважин, содержащая бурильный агрегат, имеющий корпус в виде полого цилиндра, генератор рабочего агента, породоразрушающий рабочий орган со струйными и механическими насадками, отличающаяся тем, что генератор рабочего агента выполнен в виде набора коаксиально расположенных в корпусе цилиндров, центральный из которых является емкостью, заполненной хладагентом, кольцевые пространства по направлению от оси корпуса к его наружной стенке заполнены составом, образующим рабочий агент, а кольцевая полость, примыкающая к стенке корпуса, заполнена хладагентом, при этом кольцевые полости и полость центрального цилиндра соединены с рабочим пространством породоразрушающего рабочего органа.2. Установка для проходки скважин по п.1, отличающаяся тем, что корпус устройства составлен из нескольких модульных блоков, один из блоков является камерой смешивания топливных компонентов, второй - емкостью с хладагентом, третий - баллоном вытеснения указанных компонентов и хладагента, а рабочий породоразрушающий орган оснащен подвижными рабочими насадками, ориентированными к забою и к устью скважины.1. Installation for drilling wells, containing a drilling unit having a body in the form of a hollow cylinder, a working agent generator, a rock-cutting working body with jet and mechanical nozzles, characterized in that the working agent generator is made in the form of a set of cylinders coaxially located in the body, the central of which is a container filled with coolant, the annular spaces in the direction from the axis of the body to its outer wall are filled with a composition that forms the working agent, and the annular cavity adjacent to the wall of the body is filled with coolant, while the annular cavities and the cavity of the central cylinder are connected to the working space of the rock-breaking working body 2. Installation for drilling wells according to claim 1, characterized in that the body of the device is made up of several modular blocks, one of the blocks is a mixing chamber for fuel components, the second is a container with a refrigerant, the third is a cylinder for displacing these components and refrigerant, and the working rock-cutting body is equipped movable working nozzles oriented to the bottom and to the wellhead.

Description

Предложение относится к технологии образования скважин и выработок в горных породах путем воздействия на минеральную среду энергией струй рабочего агента и механическим инструментом.The proposal relates to technology for the formation of wells and workings in rocks by exposing the mineral medium to the energy of the jets of a working agent and a mechanical tool.

Технологии проходки скважин в настоящее время развиваются использованием комплексных методов и технических средств для сокращения сроков работ и повышения эффективности. Одним из направлений развития технических средств является создание установок для проходки скважин, использующих энергию струй рабочего агента под давлением совместно с использованием механического разрушения минеральной среды. Такие установки содержат корпус в виде удлиненного полого цилиндра, размещенный в его полости термогазогенератор, рабочее пространство которого соединено с полостью рабочего породоразрушающего органа, оснащенного соплами и механическим инструментом в виде комбинированных резцов [US 3934659; GB 1443343, FR 2307118; JP 52-26962; DE 2350422, RU 2344264, Е21В 7/14; Е21С 37/16, 2008].Well sinking technologies are currently being developed using integrated methods and technical means to reduce the time of work and increase efficiency. One of the directions of development of technical means is the creation of installations for sinking wells, using the energy of the jets of a working agent under pressure together with the use of mechanical destruction of the mineral medium. Such installations contain a body in the form of an elongated hollow cylinder, a gas and gas generator located in its cavity, the working space of which is connected to the cavity of the working rock cutting body, equipped with nozzles and a mechanical tool in the form of combined cutters [US 3934659; GB 1443343, FR 2307118; JP 52-26962; DE 2350422, RU 2344264, ЕВВ 7/14; E21C 37/16, 2008].

Последнее из указанных технических решений является наиболее близким по сущности и достигаемому результату.The last of these technical solutions is the closest in essence and the achieved result.

Существенными недостатками указанных установок и выбранного прототипа являются: незначительный энергетический потенциал термогазогенератора, ввиду ограниченных геометрических объемов камеры выработки рабочего агента, не позволяющего повышать массовые, температурные и динамические характеристики рабочего агента, воздействующего на забой и формирующего восходящий поток бурового шлама, что приводит к цикличности процесса работы установки и существенно понижает эффективность использования энергии, подаваемой в рабочий орган установки и на разрушение забоя. Кроме того, частая смена циклов проходки приводит к понижению давления в полости скважины и - к возможной потере устойчивости ее стенок до процесса обсадки.Significant disadvantages of these installations and the selected prototype are: the insignificant energy potential of a thermogas generator, due to the limited geometrical volumes of the working agent generating chamber, which does not allow increasing the mass, temperature and dynamic characteristics of the working agent acting on the face and forming an upward flow of drill cuttings, which leads to a cyclic process operation of the installation and significantly reduces the efficiency of use of energy supplied to the working body applications, and the destruction of the face. In addition, the frequent change of sinking cycles leads to a decrease in pressure in the well cavity and to a possible loss of stability of its walls before the casing process.

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 установка для проходки скважин, содержащая бурильный агрегат, имеющий корпус в виде полого цилиндра, генератор рабочего агента, породоразрушающий рабочий орган со струйными и механическими насадками, характеризуется тем, что генератор рабочего агента выполнен в виде набора, коаксиально расположенных в корпусе, цилиндров, центральный из которых является емкостью, заполненной хладагентом, - кольцевые пространства, по направлению от оси корпуса к его наружной стенке, заполнены составом, образующим рабочий агент, а кольцевая полость, примыкающая к стенке корпуса заполнена хладагентом, при этом кольцевые полости и полость центрального цилиндра соединены с рабочим пространством породоразрушающего рабочего органа.The specified task and the technical result are achieved due to the fact that the installation for drilling holes containing a drilling unit having a body in the form of a hollow cylinder, a working agent generator, a rock cutting tool with jet and mechanical nozzles, is characterized in that the working agent generator is made in the form a set of cylinders coaxially located in the housing, the central cylinder of which is a tank filled with refrigerant, - annular spaces, in the direction from the axis of the housing to its outer wall, Whole, forming a working agent, and the annular cavity adjacent to the housing wall is filled with a refrigerant, wherein the annular cavity and the central cavity of the cylinder connected to the working space of the working cutter body.

Установка для проходки скважин, характеризующаяся тем, что корпус устройства составлен из нескольких модульных блоков, один из блоков является камерой смешивания топливных компонентов, второй - емкостью с хладагентом, третий - баллоном вытеснения указанных компонентов и хладагента, а рабочий породоразрушающий орган оснащен подвижными рабочими насадками, ориентированными к забою и - к устью скважины.Installation for drilling holes, characterized in that the device’s body is made up of several modular blocks, one of the blocks is a chamber for mixing fuel components, the second is a tank with a refrigerant, the third is a cylinder for displacing these components and refrigerant, and the working rock cutting unit is equipped with movable working nozzles, oriented towards the bottom and - towards the wellhead.

На фиг.1 показана установка в общем виде;Figure 1 shows the installation in General;

на фиг.2 - конструкция полости рабочего органа;figure 2 - construction of the cavity of the working body;

на фиг.3 и 4 - конструкция генератора рабочего агента;figure 3 and 4 - design of the generator working agent;

на фиг.5 и 6 - рабочие насадки установки.figure 5 and 6 - working nozzles of the installation.

Установка содержит удлиненный корпус 1, составленный из нескольких модульных блоков, последовательно состыкованных между собой посредством стыковочных узлов 2. Модульный блок 3 является камерой смешивания топливных компонентов; блок 4 - содержит охлаждающий компонент; блок 5 является баллоном вытеснения обоих указанных компонентов; рабочие блоки представлены: генератором 6 парогазовой высокотемпературной среды, направляемой в рабочий орган 7, также являющийся сменным модульным блоком, оснащенным подвижными рабочими породоразрушающими насадками 8 и 9, ориентированными на забой 10 и - к устью 11 скважины. Такое техническое выполнение устройства позволяет использовать его для различных целей (вертикальная, горизонтальная, наклонные проходки) и в условиях неоднородных структур геологических горизонтов.The installation comprises an elongated housing 1, composed of several modular units, sequentially docked to each other by means of docking nodes 2. The modular unit 3 is a chamber for mixing fuel components; block 4 - contains a cooling component; block 5 is a cylinder for displacing both of these components; working blocks are represented by: a generator 6 of a gas-vapor high-temperature medium directed to a working body 7, which is also a replaceable modular block equipped with mobile working rock-cutting nozzles 8 and 9, oriented to the bottom 10 and to the wellhead 11. This technical implementation of the device allows you to use it for various purposes (vertical, horizontal, inclined penetrations) and in conditions of heterogeneous structures of geological horizons.

Рабочий орган 7 устройства 1 выполнен оригинальным по конструкции: рабочие насадки 8, обращенные к забою и насадки 9, обращенные к устью скважины, выполнены подвижными в полости кожуха 12, 14, - с помощью пружин 13, 15, отжимающих эти насадки внутрь рабочего органа 7.The working body 7 of the device 1 is made original in design: the working nozzles 8 facing the bottom and the nozzles 9 facing the wellhead are movable in the cavity of the casing 12, 14, using springs 13, 15, pressing these nozzles inside the working body 7 .

Генератор рабочего агента выполнен в виде коаксиально расположенных в корпусе цилиндров (фиг.3, 4); центральный - 16 является емкостью с хладагентом, кольцевые: 17 и 18, расположенные от оси, заполнены составом, образующим рабочий агент; кольцевой - 19 примыкает к стенке корпуса 1 и заполнен хладагентом. Конструкция генератора также имеет цилиндр 20 и расположенные вокруг него цилиндры 21, 22 и 23, заполненные хладагентом и составом, образующим рабочий агент. Полости цилиндров соединены с рабочим пространством 24 и 25 рабочего органа 7 (фиг.2).The generator of the working agent is made in the form of coaxially arranged cylinders in the body (FIGS. 3, 4); central - 16 is a tank with a refrigerant, ring: 17 and 18, located off axis, are filled with the composition forming the working agent; annular - 19 adjacent to the wall of the housing 1 and filled with refrigerant. The generator design also has a cylinder 20 and cylinders 21, 22 and 23 located around it, filled with refrigerant and a composition forming the working agent. Cavity of the cylinder is connected to the working space 24 and 25 of the working body 7 (figure 2).

Установка для образования скважин в горных породах работает следующим образом. Смонтированное на устье 11 и оснащенное всеми компонентами устройство 1 спускают на забой 10, от баллона 5 подают сжатый газ на вытеснение топливных компонентов из камер блока 3 и - хладагента из камеры блока 4; эти компоненты подают в генератор 6, где вырабатывают высокотемпературную парогазовую среду (рабочий агент), подают ее в породоразрушающий рабочий орган 7 и с помощью его насадок 8 и 9 разрабатывают забой 10 скважины.Installation for the formation of wells in rocks works as follows. Mounted on the mouth 11 and equipped with all components, the device 1 is lowered to the bottom 10, compressed gas is supplied from the cylinder 5 to displace the fuel components from the chambers of unit 3 and - the refrigerant from the chamber of unit 4; these components are fed to a generator 6, where a high-temperature vapor-gas medium (working agent) is produced, fed to a rock cutting tool 7, and using its nozzles 8 and 9, a bottom hole 10 is developed.

Эффективность разрушения породы прямо зависит от конструкции породоразрушающих насадок 8 и 9 (фиг.2, 3); так, при проходке хорошо буримых пород (III-V ст. 6.) давление в рабочем органе понижают (до 20-25 кгс/см²) при этом рабочие насадки с помощью пружин 13, 15 отдаляются от поверхности забоя 10, обеспечивая эффективное разрушение породы; но при более плотных сцементированных породах насадки прижимаются к породе давлением в рабочем органе, сжимая пружины. Таким же образом регулируют массу и скорость восходящего потока бурового шлама к устью 11 скважины.The effectiveness of the destruction of the rock directly depends on the design of the rock cutting nozzles 8 and 9 (figure 2, 3); so, when sinking well-drilled rocks (III-V st. 6.), the pressure in the working body is reduced (to 20-25 kgf / cm ² ) while the working nozzles are removed from the face 10 by means of springs 13, 15, ensuring effective destruction breeds; but with denser cemented rocks, the nozzles are pressed against the rock by pressure in the working body, compressing the springs. In the same way, the mass and speed of the upward flow of drill cuttings to the wellhead 11 are regulated.

Выполнение устройства, его генератора 6 и рабочего органа 7 позволяет вести оперативную смену силовых нагрузок на забой в зависимости от проходимых пород и - условий в стволе скважины.The implementation of the device, its generator 6 and the working body 7 allows you to quickly change the power loads on the bottom depending on the rocks and - the conditions in the wellbore.

Claims

1. Installation for drilling, containing a drilling unit having a body in the form of a hollow cylinder, a working agent generator, a rock cutting tool with jet and mechanical nozzles, characterized in that the working agent generator is made in the form of a set of coaxially arranged cylinders in the body, the central one which is a tank filled with refrigerant, the annular spaces in the direction from the axis of the housing to its outer wall are filled with a composition forming the working agent, and the annular cavity adjacent I to the wall of the body, filled with refrigerant, while the annular cavity and the cavity of the central cylinder are connected to the working space of the rock-cutting working body.

2. Installation for drilling holes according to claim 1, characterized in that the housing of the device is composed of several modular blocks, one of the blocks is a chamber for mixing fuel components, the second is a tank with refrigerant, the third is a cylinder for the displacement of these components and refrigerant, and the working rock cutting the body is equipped with movable working nozzles oriented towards the bottom and to the wellhead.