RU2360095C2

RU2360095C2 - Method of thermal drilling vertical boreholes in earth crust and solid-propellant bore of gashimov for implementation of this method, also method of borehole steam generation using deep heat of earth

Info

Publication number: RU2360095C2
Application number: RU2004109981/03A
Authority: RU
Inventors: Мирсултан Исмаил оглы Гашимов (AZ); Мирсултан Исмаил оглы Гашимов
Original assignee: Мирсултан Исмаил оглы Гашимов
Priority date: 2004-04-01
Filing date: 2004-04-01
Publication date: 2009-06-27
Also published as: RU2004109981A

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: group of inventions refers to equipment and technology of boring vertical boreholes in Earth crust, also to borehole geo-technology, to thermo-electrical power engineering and to power engineering of alternative power sources and corresponds to method of thermal boring, to solid-propellant bore for thermal boring and to method of borehole steam generation using deep heat of Earth to convert it into electrical power in plentitude in any region of globe without harm to environment.

EFFECT: expanded functions and improvement of process of boring vertical boreholes, also access to deep heat of Earth.

5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области техники и технологии бурения вертикальных скважин в земной коре, к области скважинной геотехнологии, к области теплоэлектроэнергетики и энергетике альтернативных источников энергии.The invention relates to the field of engineering and technology for drilling vertical wells in the earth's crust, to the field of borehole geotechnology, to the field of thermal power engineering and energy of alternative energy sources.

Бурение это процесс сооружения горной выработки цилиндрической формы - скважины, шпура или шахтного ствола путем разрушения горных пород на забое. Область применения бурения многогранна: поиски и разведка полезных ископаемых, изучение свойств горных пород, добыча жидких, газообразных и твердых /при выщелачивании и выплавлении/ полезных ископаемых через зксплуатационные скважины /БСЭ, т.4, стр.123/.Drilling is the process of constructing a mining of cylindrical shape - a well, a hole or a mine shaft by destroying rocks at the bottom. The scope of drilling is multifaceted: the search and exploration of minerals, the study of rock properties, the production of liquid, gaseous and solid / during leaching and smelting / minerals through production wells / BSE, t.4, p.123 /.

По характеру разрушения породы применяемые способы бурения делятся на: механические - буровой инструмент непосредственно воздействует на горную породу, разрушая ее, и немеханические - разрушение происходит без непосредственного контакта с породой источника воздействия на нее /термическое, взрывное, плазменное/.According to the nature of rock destruction, the drilling methods used are divided into: mechanical - the drilling tool directly affects the rock, destroying it, and non-mechanical - destruction occurs without direct contact with the rock source of exposure to it / thermal, explosive, plasma /.

Механические способы бурения подразделяют на вращательные и ударные /а также вращательно-ударные и ударно-вращательные/.Mechanical drilling methods are divided into rotational and percussion / as well as rotational-percussion and percussion-rotary /.

В зависимости от прочности породы при вращательном бурении применяют буровой породоразрушающий инструмент ревущего типа: долото буровое или коронку буровую, алмазный буровой инструмент, дробовые коронки и др. механические средства.Depending on the strength of the rock during rotary drilling, a roaring rock cutting tool is used: a drill bit or drill bit, diamond drill tool, shot bits, and other mechanical means.

Разрушение пород забоя скважины производится или по всей площади /сплошным забоем/, или по кольцевому пространству с извлечением керна /колонковое бурение/.Destruction of the bottomhole rocks is performed either over the entire area / solid bottom /, or along the annular space with core extraction / core drilling /.

Удаление продуктов разрешения бывает периодическое и непрерывное путем подачи в забои газа или жидкости - обычно глинистого раствора или иными механическими устройствами /БСЭ, Т.4, стр.123/.Removal of permit products can be periodic and continuous by feeding gas or liquid into the faces, usually a clay solution or other mechanical devices / TSB, T.4, p. 123 /.

Вертикальная буровая скважина на нефть, газ или иного назначения создается последовательным разрушением пород, удалением выбуренной горной породы и при необходимости закреплением стенок от обрушения различными обсадными трубами в зависимости от предназначения скважины, а также тампонированием быстросхватывающимися смесями и цементированием.A vertical borehole for oil, gas or other purposes is created by successive destruction of rocks, removal of drilled rock and, if necessary, fixing the walls from collapse by various casing pipes, depending on the purpose of the well, as well as by plugging with quick setting mixtures and cementing.

Обсадные трубы свинчиваются или свариваются, при этом также в зависимости от предназначения скважины применяют трубы различных типоразмеров и из различных материалов - стальные, алюминиевые, асбоцементные, пластмассовые.Casing pipes are screwed or welded, while also depending on the purpose of the well, pipes of various sizes and from various materials are used - steel, aluminum, asbestos cement, plastic.

При оборудовании забоя скважины в нижней части эксплуатационной колонны, находящейся в продуктивном пласте, простреливают /перфорируют/ ряд отверстий в стенке обсадных труб и цеметной оболочке, оборудуют призабойную зону различными фильтрами или иным оборудованием в зависимости от предназначения скважины.When equipping the bottom of the well in the lower part of the production string located in the reservoir, they shoot / perforate / a number of holes in the casing wall and cement sheath, equip the bottom-hole zone with various filters or other equipment depending on the purpose of the well.

Устье скважины также оборудуют соответствующей арматурой - колонной головкой, крестовиной, задвижками и т.д. /БСЭ, т.23, стр.500/.The wellhead is also equipped with appropriate fittings - a column head, a spider, valves, etc. / TSB, t.23, p. 500 /.

Основной источник тепловой энергии для Земли это Солнце, другой источник - глубинное тепло самой Земли.The main source of thermal energy for the Earth is the Sun, another source is the deep heat of the Earth itself.

Земля состоит из трех основных оболочек - земной коры, мантии и ядра. По толщине, объему и массе земная кора является самой тонкой геосферой, средняя ее толщина находится в пределах 33 км, что составляет 0,5% всей толщины планеты /«В недрах голубого континента» авт. М.С.Абаджи, изд. Недра, 1988 г./The earth consists of three main shells - the earth's crust, mantle and core. The thickness, volume and mass of the earth's crust is the thinnest geosphere, its average thickness is within 33 km, which is 0.5% of the entire thickness of the planet / "In the bowels of the blue continent" ed. M.S.Abaji, ed. Nedra, 1988 /

Тепловой поток непрерывно поступает из недр, согретых магматическим теплом, к поверхности Земли и рассеивается в окружающем пространстве, т.е. в геосферах - земной коре, гидросфере и атмосфере. Значительную часть этого теплового потока составляет радиогенная теплота, выделяемая при распаде радиоактивных элементов, содержащихся в глубинных недрах Земли /БСЭ, т.6, стр.323/.The heat flux continuously comes from the bowels warmed by igneous heat to the surface of the Earth and is scattered in the surrounding space, i.e. in geospheres - the earth's crust, hydrosphere and atmosphere. A significant part of this heat flux is radiogenic heat released during the decay of radioactive elements contained in the deep bowels of the Earth / TSB, vol. 6, p. 323 /.

С увеличением глубин залегания горных пород на каждые 100 метров температура повышается на определенную величину - геотермический градиент, который различен в зависимости от особенностей структуры земной коры в различных регионах, т.е. близости вулканических очагов, теплопроводности горных пород и др.With an increase in the depths of rocks for every 100 meters, the temperature rises by a certain amount - the geothermal gradient, which is different depending on the structural features of the earth's crust in different regions, i.e. the proximity of volcanic centers, thermal conductivity of rocks, etc.

В среднем геотермический градиент принимается равным +3°С, и если температура на поверхности коры соответствует среднегодовому значению около 15°С, то с неуклонным повышением ее с глубиной на 3°С на каждые 100 метров в подошве коры она уже приближается к 1000°С.On average, the geothermal gradient is assumed to be + 3 ° C, and if the temperature on the surface of the crust corresponds to an average annual value of about 15 ° C, then with a steady increase with a depth of 3 ° C for every 100 meters in the bottom of the crust, it is already approaching 1000 ° C .

Современная техника позволяет бурить как глубокие /3-7 км/, так и сверхглубокие /более 7 км/ скважины различного назначения. Бурение при необходимости сопровождается измерениями физических свойств пород вдоль ствола скважины путем опускания в нее на специальном кабеле соответствующих приборов, фиксирующих температуру, электропроводность и др. свойства пород на различных глубинах - каротаж скважины /"Сто великих чудес техники", авт. С.А.Мусский, изд."Вече", 2001 г./.Modern technology allows you to drill both deep / 3-7 km /, and superdeep / more than 7 km / wells for various purposes. Drilling, if necessary, is accompanied by measurements of the physical properties of the rocks along the wellbore by lowering into it on a special cable the appropriate instruments that record the temperature, electrical conductivity and other properties of the rocks at various depths - well logging / "One Hundred Great Wonders of Technology", ed. S.A. Mussky, ed. "Veche", 2001 /.

В настоящее время высокая температура земных недр является одним из факторов, ограничивающих в принципе глубину бурения и, в частности, глубину научного бурения.Currently, the high temperature of the earth's interior is one of the factors that limit, in principle, the depth of drilling and, in particular, the depth of scientific drilling.

Так, особые трудности возникли на последнем этапе бурения Кольской сверхглубокой скважины, когда температура в забое скважины на глубине более 12 км подошла к 200°С, /Журнал "Наука и жизнь", №5, 2002 г./.So, special difficulties arose at the last stage of drilling the Kola superdeep well, when the temperature in the bottom of the well at a depth of more than 12 km approached 200 ° C / Journal of Science and Life, No. 5, 2002 /.

Температура в земных недрах зависит как от глубины проходки, так и от характера структур, в которых производится бурение.The temperature in the bowels of the earth depends both on the depth of penetration and on the nature of the structures in which drilling is performed.

При этом наибольшее значение геотермического градиента характерно для вулканических структур, т.к. в вулканических структурах плотность теплового потока, поднимающегося из глубинных магматических очагов к поверхности Земли, имеет наибольшее значение /БСЭ, т.6. стр.323/.Moreover, the greatest value of the geothermal gradient is characteristic of volcanic structures, because in volcanic structures, the density of the heat flux rising from deep magma chambers to the Earth's surface is of the greatest importance / TSB, vol. 6. p. 323 /.

Так, на забое скважины "Солтон-Си" в США на глубине 3220 метров была зафиксирована температура 355°С, а в другой скважине, пробуренной на вдвое меньшую глубину - 1440 метров, но в одной из молодых вулканических структур на западе США, измеренная температура в забое достигала 465°С /"Сто великих чудес техники"/.So, at the bottom of the Salton Sea well in the USA at a depth of 3220 meters, a temperature of 355 ° C was recorded, and in another well drilled at half the depth - 1440 meters, but in one of the young volcanic structures in the western United States, the measured temperature in the face reached 465 ° C / "One hundred great miracles of technology" /.

При этом обеспечение надежной работы бурового оборудования при высоких температурах, существующих в глубоких и сверхглубоких скважинах, является одной из наиболее сложных задач, поскольку термостойкость существующего бурового оборудования не превышает 200-300°С.At the same time, ensuring reliable operation of drilling equipment at high temperatures existing in deep and superdeep wells is one of the most difficult tasks, since the heat resistance of existing drilling equipment does not exceed 200-300 ° C.

Серьезные технические трудности связаны и с самопроизвольным искривлением глубоких скважин в процессе бурения из-за неравномерного разрушения пород на забое, особенно если скважина пересекает наклонные пласты различной плотности. Это связано с тем, что механический бур постоянно отклоняется в сторону менее прочных пород.Serious technical difficulties are also associated with spontaneous curvature of deep wells during drilling due to uneven destruction of rocks at the bottom, especially if the well crosses inclined formations of different densities. This is due to the fact that the mechanical drill constantly deviates towards less durable rocks.

Так, забой Кольской сверхглубокой скважины на глубине около 12 км отклонился от вертикали на 840 метров /"Сто великих чудес техники", стр.70/,скважина КТБ-Оберпфальц в Германии на глубине 9101 метр отклонилась от вертикали на 300 метров.So, the face of the Kola superdeep well at a depth of about 12 km deviated from the vertical by 840 meters / “One Hundred Great Wonders of Technology”, p. 70 /, the KTB-Oberpfalz well in Germany at a depth of 9101 meters deviated from the vertical by 300 meters.

Следует отметить, что глубокие и сверхглубокие скважины имеют телескопическую конструкцию. Бурение начинают с самого большого диаметра, а затем переходят на меньшие.It should be noted that deep and superdeep wells have a telescopic design. Drilling begins with the largest diameter, and then switch to smaller ones.

Так, в Кольской скважине диаметр с 92 сантиметров в верхней части снизился до 21,5 сантиметров в забое. А в скважине КТБ-Оберпфальц - с 71 см до 16,5 см.So, in the Kola well, the diameter from 92 centimeters in the upper part decreased to 21.5 centimeters in the bottom. And in the KTB-Oberpfalz well - from 71 cm to 16.5 cm.

Механическая скорость бурения сверхглубоких скважин составляет 1-3 метра в час. За один рейс между спускоподъемными операциями можно углубиться на 6-10 метров. Средняя скорость подъема колонны суровых труб составляет 0,3-0,5 метров в секунду.The mechanical drilling speed of super-deep wells is 1-3 meters per hour. For one flight between hoisting operations, you can go deeper by 6-10 meters. The average lifting speed of the string of stern pipes is 0.3-0.5 meters per second.

Рейс или цикл - это спуск колонны с турбиной и буровым инструментом, собственно бурение и полный подъем колонны.A flight or a cycle is the descent of a column with a turbine and a drilling tool, the actual drilling and the complete lifting of the column.

При этом на спуск и подъем 12 километровой колонны Кольской сверхглубокой скважины уходило в среднем 18 часов.At the same time, the descent and ascent of a 12-kilometer column of the Kola superdeep well took an average of 18 hours.

При подъеме колонна автоматически разбирается на секции /свечи/ - трубы длиной по 33 метра.When lifting, the column is automatically disassembled into sections / candles / - pipes 33 meters long.

В среднем на Кольской скважине за месяц удавалось пробурить 56 метров, а на проходку последних 5-ти км скважины было использовано 50 километров труб - такова степень их износа /"Наука и жизнь", №5, 2002 г./.On average, 56 meters were drilled at the Kola well per month, and 50 kilometers of pipes were used to drill the last 5 km of the well - this is the degree of wear / “Science and Life”, No. 5, 2002 /.

В целом, при использовании существующих технологий бурение одной сверхглубокой скважины занимает годы и требует больших материальных затрат.In general, using existing technologies, drilling an ultra-deep well takes years and requires large material costs.

Так, бурение скважины КТБ-Оберпфальц в Германии обошлось порядка 600 млн. нем. марок.So, the drilling of the KTB-Oberpfalz well in Germany cost about 600 million Germans. stamps.

Бурение Кольской сверхглубокой скважины потребовало не меньших затрат и заняло более 20-ти лет.Drilling the Kola ultra-deep well required no less costs and took more than 20 years.

По характеру разрушения породы применяемые известные способы бурения делятся на механические - буровой инструмент непосредственно воздействует на горную породу, разрушая ее, и немеханические - разрушение происходит без непосредственного контакта с породой источника воздействия на нее /термическое, взрывное и др./.According to the nature of rock destruction, the well-known drilling methods used are divided into mechanical - the drilling tool directly affects the rock, destroying it, and non-mechanical - destruction occurs without direct contact with the rock, the source of exposure to it / thermal, explosive, etc. /.

Существуют различные способы механического бурения /"Сто великих чудес техники", стр.69/ - наиболее распространенный это когда двигатель, находящийся на поверхности, вращает колонну стальных труб. При этом на нижнем конце этой колонны крепится буровая коронка, армированная твердыми сплавами или алмазами.There are various methods of mechanical drilling / “One Hundred Great Miracles of Technology”, p. 69 / - the most common is when an engine, located on the surface, rotates a column of steel pipes. At the same time, a drill bit reinforced with hard alloys or diamonds is attached to the lower end of this column.

В процессе бурения в скважину закачивается буровой раствор для охлаждения буровой коронки, выноса породы и других целей.During drilling, drilling fluid is pumped into the well to cool the drill bit, rock removal and other purposes.

Такой способ применим, если глубина скважины невелика /от сотен метров до нескольких километров/.This method is applicable if the depth of the well is small / from hundreds of meters to several kilometers /.

В тех случаях, когда забой скважины находится на многокилометровой глубине, используют так называемые забойные двигатели, установленные не на поверхности, а в нижней части буровой колонны, которая при этом сама не вращается.In those cases when the bottom of the well is at a depth of several kilometers, the so-called bottomhole motors are used, which are not installed on the surface, but in the lower part of the drill string, which does not rotate itself.

Забойные двигатели - это миниатюрные турбины или винтовые механизмы, которые приводятся во вращение буровым раствором, нагнетаемым под давлением в скважину.Downhole motors are miniature turbines or screw mechanisms that are driven into rotation by a drilling fluid pumped under pressure into a well.

Но в обоих случаях для замены изношенных буровых коронок на новые всю колонну буровых труб периодически поднимают на поверхность, а затем вновь опускают буровой снаряд на забой - это есть один цикл или один рейс спускоподъемных операций, который представляет собой весьма трудоемкий, энергоемкий и технологически сложный и ответственный процесс, который к тому же отнимает большую часть времени, затрачиваемого на бурение.But in both cases, to replace worn drill bits with new ones, the entire drill pipe string is periodically raised to the surface, and then the drill is lowered again to the bottom - this is one cycle or one trip of hoisting operations, which is very time-consuming, energy-intensive and technologically complicated and responsible process, which also takes up most of the time spent on drilling.

Скважина буровая - это горная вертикальная выработка круглого сечения, создаваемая в земной коре с помощью буровой установки путем последовательного разрушения горных пород, для поисков, разведки и добычи полезных ископаемых - нефти, газа, поземных вод, минеральных солей и др. с помощью буровой установки.A borehole is a vertical vertical mining of circular cross section created in the earth’s crust with the help of a drilling rig by sequentially destroying rocks for prospecting, exploration and mining of minerals - oil, gas, ground water, mineral salts, etc. using a drilling rig.

При этом для вышеуказанных целей применяется известная буровая установка вращательного типа, которая представляет собой комплекс оборудования для бурения скважин в земной коре, включающий буровой станок, буровую вышку, силовой привод, оборудование для механизации спускоподъемных работ, буровые насосы и др. /БСЭ, т.4, стр.135/.Moreover, for the above purposes, a well-known rotary type drilling rig is used, which is a complex of equipment for drilling wells in the earth's crust, including a drilling rig, a drilling rig, a power drive, equipment for mechanizing tripping, drilling pumps, etc. / TSB, etc. 4, p. 135 /.

В настоящее время бурение скважин на нефть и газ начинают способом, при котором вращается вся колонна труб с закрепленной на ее конце буровой коронкой, и, уже достигнув определенной глубины проходки, переходят на турбинное бурение. При этом технология крепления скважины на нефть и газ включает установку в устье первой обсадной колонны длиной до 20 м, называемой направлением, а для обеспечения вертикальности или наклонной направленности - спуск второй колонны обсадных труб, обеспечивающих также изоляцию скважины от газо-водяных потоков, т.н. кондуктор длиной от десятков до сотен метров. В кольцевое пространство между стенками скважины и кондуктора закачивается цементный раствор. После окончания бурения до проектной глубины в скважину опускают зксплуатационную колонну обсадных труб и такая конструкция скважины называется одноколонной /БСЭ, т.23, стр. 500/.Currently, oil and gas wells are being drilled in a way in which the entire pipe string rotates with a drill bit fixed at its end, and, having already reached a certain depth of penetration, they switch to turbine drilling. At the same time, the technology of fastening the well for oil and gas includes installing a first casing string up to 20 m in length at the mouth, called a direction, and to ensure verticality or oblique direction, launching a second casing string, which also provides isolation of the well from gas-water flows, t. n a conductor from tens to hundreds of meters in length. Cement solution is pumped into the annular space between the walls of the well and the conductor. After drilling to the design depth, the casing production string is lowered into the well and this design of the well is called single-column / TSB, t.23, p. 500 /.

Известно термическое бурение /БСЭ, т.25, стр.479/, способ бурения с использованием в качестве бурового инструмента термобура или плазмобура, применяемых на открытых горных работах для бурения взрывных скважин. При этом в плазмобуре источником высокотемпературной плазмы служит электрический дуговой разряд с температурой 5000 К. При термическом бурении твердая среда /горная порода, бетон/ разрушается в режимах хрупкого шелушения и плавления от нагреваемой до 300-600°С температуры. При режиме плавления разрущаемая среда переходит из твердого состояния в жидкое /расплав/, а продукты разрушения выносятся из скважины газовым потоком.Known thermal drilling / TSB, t.25, p. 479 /, a method of drilling using a drilling tool as a drilling tool or a plasma drill used in open cast mining for drilling blast holes. In this case, in a plasma drill, a source of high-temperature plasma is an electric arc discharge with a temperature of 5000 K. During thermal drilling, solid medium / rock, concrete / is destroyed under brittle peeling and melting from a temperature heated to 300-600 ° C. In the melting mode, the destructible medium passes from a solid state to a liquid state / melt /, and the fracture products are removed from the well by a gas stream.

Термобур - это устройство для бурения горных пород за счет теплового и механического воздействий реактивной сверхзвуковой высокотемпературной газовой струи или струй, который работает по принципу реактивного двигателя на горючем топливе /керосин, бензин, метан, диз. топливо/ и окислителе /кислород, сжатый воздух/.A thermal drill is a device for drilling rocks due to the thermal and mechanical effects of a reactive supersonic high-temperature gas jet or jets that works on the principle of a jet engine using combustible fuel / kerosene, gasoline, methane, diz. fuel / and oxidizer / oxygen, compressed air /.

Топливо и окислитель в распыленном виде подаются в камеру сгорания термобура, продукты сгорания выбрасываются наружу через сопло Лаваля со скоростью 2000 м/сек и с температурой 1700-2000 К. Термобуры используются для бурения шпуров и бывают ручными и станковыми с рабочим диаметром 100-160 мм /БСЭ, т.25, стр.480/.Fuel and oxidizing agent are sprayed into the combustion chamber of the thermal drill, the combustion products are thrown out through the Laval nozzle at a speed of 2000 m / s and with a temperature of 1700-2000 K. Thermal drills are used for drilling holes and are manual and machine tools with a working diameter of 100-160 mm / TSB, t.25, p. 480 /.

При этом известен ракетный двигатель твердого топлива - РДТТ, который автономен и использует для своей работы только вещества и источники энергии, имеющиеся в запасе внутри его корпуса. РДТТ применяется в ракетно-космической технике, а также в реактивной артиллерии. РДТТ состоит из реактивного сопла, воспламенителя и корпуса, в котором размещается весь запас твердого топлива и окислителя и который служит также камерой сгорания.At the same time, the solid propellant rocket engine - RDTT is known, which is autonomous and uses for its work only substances and energy sources available in the reserve inside its body. The solid propellant rocket engine is used in rocket and space technology, as well as in rocket artillery. The solid propellant rocket engine consists of a jet nozzle, an igniter, and a housing, in which the entire supply of solid fuel and oxidizer is located and which also serves as a combustion chamber.

Твердое топливо может заливаться в корпус РДТТ в вязком текучем состоянии, и он обычно работает непрерывно до полного выгорания топлива. При работе РДТТ из его сопла истекает конусообразная высокотемпературная реактивная струя раскаленных газов с большой кинетической энергией и температурой более 3000 К, способной разрушить и расплавить любые горные породы /БСЭ, т. 21, стр.445/.Solid fuel can be poured into the solid propellant solid fuel fluid body in a viscous fluid state, and it usually runs continuously until the fuel burns out completely. During the operation of the solid propellant rocket, a cone-shaped high-temperature jet of hot gases with a high kinetic energy and a temperature of more than 3000 K, capable of destroying and melting any rocks, flows out of its nozzle / TSB, vol. 21, p.445 /.

Среди известного многообразия различных типов эл. станций основная доля вырабатываемой эл. энергии приходится на тепловые эл. станции /ТЭС/ и атомные эл. станции /АЭС/. При этом АЭС для выработки эл. энергии используют энергию ядерного топлива, а тепловые эл. станции вырабатывают эл. энергию за счет сжигания углеводородного топлива - мазута, природного газа или каменного угля.Among the famous variety of different types of email. Stations the main share of the generated el. energy accounts for thermal el. stations / thermal power plants / and nuclear stations / nuclear power plants /. At the same time, nuclear power plants to generate electricity. energy use the energy of nuclear fuel, and thermal el. stations produce electric. energy due to the combustion of hydrocarbon fuels - fuel oil, natural gas or coal.

Однако рабочим телом в технологическом процессе всех этих эл. станций является водяной пар, получаемый перегревом воды на котельной стадии этого процесса.However, the working fluid in the technological process of all these email. Stations is water vapor obtained by overheating water at the boiler stage of this process.

Так, для получения пара на ТЭС предназначена котельная установка, в топке стационарного котла которой производят сжигание углеводородного топлива, далее высокотемпературные продукты сгорания отдают свою тепловую энергию поверхностям нагрева котла, в результате чего вода в котле превращается в сухой насыщенный пар, который поступает в пароперегреватель и далее подается на лопатки турбины, которая в итоге преобразует совокупную кинетическую энергию пара в электрическую энергию. /"Теплотехника", авт. В.И.Крутов, изд. Машиностроение, 1886 г., стр. 149/.So, to produce steam at a thermal power plant, a boiler installation is intended, in the furnace of a stationary boiler which burns hydrocarbon fuel, then high-temperature combustion products give their thermal energy to the heating surfaces of the boiler, as a result of which the water in the boiler turns into dry saturated steam, which enters the superheater and it is then fed to the turbine blades, which ultimately converts the total kinetic energy of the steam into electrical energy. / "Heat Engineering", ed. V.I. Krutov, ed. Engineering, 1886, p. 149 /.

Существует ряд вулканических районов, где глубинные воды, нагретые до высоких температур в пределах 100 и более градусов от магматических очагов, поднимаются по трещинам в земной коре и выходят на поверхность в виде термальной воды, пароводяной смеси иногда и в виде перегретого пара.There are a number of volcanic regions where deep waters, heated to high temperatures within 100 or more degrees from magmatic foci, rise along cracks in the earth's crust and come to the surface in the form of thermal water, sometimes a steam-water mixture in the form of superheated steam.

В таких регионах располагают Геотермические эл. станции, которые преобразуют энергию природного пара в эл. энергию /БСЭ, т.6, стр.324/.In such regions geothermal e. stations that convert the energy of natural steam into electricity. energy / TSB, t.6, p. 324 /.

Получение эл. энергии на Геотермической эл. станции осуществляется по одной из трех схем: прямой, непрямой и смешанной.Receiving Email energy at Geothermal Electric. Station is carried out according to one of three schemes: direct, indirect and mixed.

При прямой схеме природный пар из скважин направляется по трубам прямо в турбины, соединенные с электрическими генераторами.In the direct scheme, natural vapor from the wells is sent through pipes directly to turbines connected to electric generators.

При непрямой схеме производится предварительная очистка пара от агрессивных, сильно корродирующих газов. При смешанной схеме природный неочищенный пар поступает в турбины, а затем из сконденсировавшейся воды удаляются не растворившиеся в ней газы и далее эта вода идет на теплофикацию и иные цели.With an indirect scheme, steam is preliminarily cleared of aggressive, highly corrosive gases. In a mixed scheme, natural crude steam enters the turbines, and then the undissolved gases are removed from the condensed water and then this water is used for heating and other purposes.

Геотермическая эл. станция в сравнении с АЭС и ТЭС обладает очевидными преимуществами, состоящими в том, что на ней для получения эл. энергии не используется атомная энергия и не сжигается углеводородное сырье, что в несколько раз уменьшает себестоимость эл. энергии, вырабатываемой на ней.Geothermal Electric the station in comparison with nuclear power plants and thermal power plants has obvious advantages, consisting in the fact that on it to receive e-mail. energy, atomic energy is not used and hydrocarbon raw materials are not burned, which reduces the cost of electricity by several times. energy generated by it.

Особенно важно и то, что производство эл. энергии на Геотермической эл. станции является экологически чистым, практически не оказывающим негативного влияния на окружающую среду. Тогда как АЭС и ТЭС, особенно работающие на каменном угле, создают серьезные экологические проблемы, загрязняя все среды: атмосферу, водный бассейн и поверхность Земли, нанося ощутимый вред здоровью всего живого.It is especially important that the production of email. energy at Geothermal Electric. The station is environmentally friendly, with practically no negative impact on the environment. While nuclear power plants and thermal power plants, especially those working on coal, pose serious environmental problems, polluting all environments: the atmosphere, the water basin and the Earth’s surface, causing significant harm to the health of all living things.

К тому же на Геотермической эл. станции нет котельного цеха, топливоподачи, золоулавливателей и целого ряда других систем и устройств, необходимых для обычной ТЭС, поэтому Геотермическая эл. станция практически состоит из машинного зала и помещения для электротехнических устройств, что значительно удешевляет и упрощает ее строительство и эксплуатацию.In addition, at Geothermal Electric. The station does not have a boiler room, fuel supply, ash collectors, and a number of other systems and devices necessary for a conventional TPP, therefore Geothermal Electric. the station practically consists of a machine room and a room for electrical devices, which significantly reduces the cost and simplifies its construction and operation.

Вместе с тем, существующие Геотермические эл. станции имеют определенные недостатки. Так, Геотермическая эл. станция жестко привязана к определенной территории, где на поверхность Земли выходит перегретый водяной пар или пароводяная смесь. Дебит скважин, целенаправленно выводящих эти источники тепла для генерирования эл. энергии постепенно уменьшается со временем.However, the existing geothermal email. stations have certain disadvantages. So, Geothermal email. the station is rigidly attached to a certain territory, where superheated water vapor or steam-water mixture enters the Earth’s surface. The flow rate of wells that purposefully remove these heat sources to generate electricity. energy gradually decreases over time.

Из уровня техники известен твердотопливный бур для бурения вертикальных скважин, включающий металлический корпус с соплом, из которого истекает реактивная струя раскаленных газов, используемая для термического бурения и образующаяся в результате горения твердого топлива, находящегося внутри протяженного цилиндрического корпуса с заглушенным верхним концом и с соплом на нижнем конце, при этом внутренняя полость этого корпуса служит камерой сгорания, внутри верхней части корпуса, закрываемого крышкой-заглушкой, имеется воспламенитель, служащий для запуска твердотопливного бура /см. SU 300608, 1971 г./.The prior art solid fuel drill for drilling vertical wells, including a metal casing with a nozzle, from which a jet of hot gases flows, used for thermal drilling and resulting from the combustion of solid fuel inside a long cylindrical casing with a damped upper end and with a nozzle on the lower end, while the internal cavity of this housing serves as a combustion chamber, inside the upper part of the housing, which is closed by a cover-plug, there is an igniter Serving to start the solid borax / cm. SU 300608, 1971 /.

Также известен твердотопливный бур, включающий корпус с заглушенным верхним концом с соплами Лаваля на нижнем конце, из которых истекает реактивная струя раскаленных газов, используемая для термического бурения и образующаяся в результате горения твердого топлива /см. SU 763569, 1975 г./.A solid fuel drill is also known, including a housing with a blanked upper end with Laval nozzles at the lower end, from which a jet of hot gases flows, used for thermal drilling and resulting from the combustion of solid fuel / cm. SU 763569, 1975 /.

Известен также способ термического бурения вертикальных скважин в земной коре, включающий бурение сплошным забоем механическим способом с использованием механической буровой установки начального отрезка вертикальной скважины определенного диаметра на определенную глубину с осуществлением крепления этой скважины и дальнейшее углубление скважины способом термического бурения /см. SU 1723300, 1992 г./.There is also known a method of thermal drilling of vertical wells in the earth's crust, including continuous-face drilling by mechanical means using a mechanical drilling rig of the initial section of a vertical well of a certain diameter to a certain depth with the fastening of this well and further deepening of the well by thermal drilling / cm. SU 1723300, 1992 /.

Известен скважинный парогенератор для получения водяного пара путем непосредственного использования глубинного тепла Земли, включающий систему подачи вода, теплообменник, иные поверхности нагрева, источник тепла для нагрева и превращения воды в пар, причем теплообменник представляет собой призабойный отрезок обсадного ствола скважины в земной коре, нагретый глубинным теплом Земли до температуры, достаточной для получения пара, в забой этой скважины опущен ствол для подачи воды, служащий также теплообменником вместе с иными поверхностями нагрева призабойного отрезка скважины /см. патент RU 2162991, 2001 г./.A well-known steam generator for producing water vapor by directly using the Earth’s deep heat, including a water supply system, a heat exchanger, other heating surfaces, a heat source for heating and converting water into steam, the heat exchanger being a bottom-hole section of the casing of the well in the earth’s crust, is heated by deep the Earth’s heat to a temperature sufficient to produce steam, a trunk for supplying water is lowered into the bottom of this well, which also serves as a heat exchanger along with other surfaces the heating time of the bottom hole / cm. Patent RU 2162991, 2001 /.

Известно также выполнение ствола для подачи воды с отверстиями для разбрызгивания воды, при этом следует отметить, что вода разбрызгивается на раскаленную поверхность и превращается в пар /см. патент RU 2052729, 1996 г./.It is also known that the barrel for supplying water with holes for spraying water, it should be noted that the water is sprayed onto a hot surface and turns into steam / cm. patent RU 2052729, 1996 /.

Известен способ скважинной парогенерации с использованием глубинного тепла Земли, включающий проходку скважины до расчетной глубины забоя, на которой определяется температура горных пород, достаточная для получения водяного пара /см. патент RU 2162991, 2001 г./.A known method of downhole steam generation using the deep heat of the Earth, including the sinking of the well to the estimated depth of the bottom, which determines the temperature of the rocks, sufficient to obtain water vapor / cm Patent RU 2162991, 2001 /.

Также из уровня техники известен способ термического бурения с одновременным поэтапным спуском обсадного ствола /см. SU 1061539, 1991 г./.Also known from the prior art is a thermal drilling method with simultaneous phased descent of the casing / cm. SU 1061539, 1991 /.

В настоящее время назрела необходимость использования глубинной тепловой энергии Земли для решения энергетических проблем.Currently, there is a need to use the Earth’s deep thermal energy to solve energy problems.

Однако достижение сверхглубоких горизонтов в земной коре, ориентировочно 15-50 км в невулканических регионах, которые разогреты магматическим теплом в пределах 250°-800°С, связано с решением следующих 4-х проблемных технических задач:However, the achievement of super-deep horizons in the earth's crust, approximately 15-50 km in non-volcanic regions, which are heated by igneous heat in the range of 250 ° -800 ° C, is associated with the solution of the following 4 problematic technical problems:

1. Обеспечение работы бурового оборудования при высоких температурах горных пород на больших глубинах.1. Ensuring the operation of drilling equipment at high rock temperatures at great depths.

2. Исключение возможности самопроизвольного искривления скважин в процессе бурения.2. Elimination of the possibility of spontaneous curvature of wells during drilling.

3. Исключение возможности обрушения стенок скважины на больших глубинах, связанного с большим литостатическим /горным/ давлением.3. The exclusion of the possibility of collapse of the walls of the well at great depths, associated with a large lithostatic / mountain / pressure.

4. Обеспечение одинаковости диаметра скважины на всем ее протяжении до забоя /минимум в пределах 500-600 мм/ с оптимизацией технологии ее проходки и эксплуатации.4. Ensuring the uniformity of the diameter of the well along its entire length to the bottom / at least in the range of 500-600 mm / with optimization of the technology of its penetration and operation.

Анализ известных способов бурения вертикальных скважин в земной коре показывает несостоятельность их для реального осуществления сверхглубокого бурения в полном объеме с перспективой "добычи" глубинной тепловой энергии Земли. В лучшем случае пробуренная даже самой удачной комбинацией существующих способов сверхглубокая скважина будет иметь диаметр в забое всего несколько сантиметров, что не может обеспечить продуктивную эксплуатацию такой скважины.An analysis of the known methods of drilling vertical wells in the earth's crust shows their inconsistency for the real implementation of ultra-deep drilling in full with the prospect of "production" of the Earth's deep thermal energy. In the best case, an ultra-deep well drilled by even the most successful combination of existing methods will have a diameter in the bottom of just a few centimeters, which cannot ensure the productive operation of such a well.

Поэтому для обеспечения реальной возможности бурения сверхглубоких скважин с решением всех вышеуказанных проблемных технических задач предлагается способ термического бурения вертикальных скважин в земной коре и твердотопливный бур Гашимова /ТБГ/ для его осуществления, также способ скважинной парогенерации с использованием глубинного тепла земли, скважинный парогенератор для его осуществления и геотермическая электростанция со скважинным парогенератором. Способ термического бурения осуществляется с помощью предлагаемого Твердотопливного бура Гашимова - ТБГ. Он представляет собой стальной или титановый цилидр, линейные размеры которого в основном соответствуют значениям определенной стандартной обсадной или бурильной трубы, используемой при добыче нефти или газа, который служит корпусом устройства.Therefore, to ensure the real possibility of drilling ultra-deep wells with the solution of all the above problematic technical problems, a method for thermal drilling of vertical wells in the earth's crust and a solid propellant drill Gashimova / TBG / for its implementation, also a method for downhole steam generation using deep earth heat, a downhole steam generator for its implementation and a geothermal power plant with a downhole steam generator. The method of thermal drilling is carried out using the proposed Solid fuel drill Gashimov - TBG. It is a steel or titanium cylinder, the linear dimensions of which mainly correspond to the values of a certain standard casing or drill pipe used in the extraction of oil or gas, which serves as the body of the device.

Для осуществления термического бурения Твердотопливным буром Гашимова используется высокотемпературная реактивная струя раскаленных газов, образующаяся при сгорании ракетного твердого топлива и истекающая из сопла Лаваля.To carry out thermal drilling, the Hashimov Solid Fuel Drill uses a high-temperature jet of hot gases generated during the combustion of rocket solid fuel and flowing out of a Laval nozzle.

Внутри этого корпуса по всей его длине помещается заряд твердого топлива и твердого окислителя, при этом внутренняя полость этой трубы-корпуса является собственно одновременно и камерой сгорания. Внутри верхнего закрываемого крышкой или пробкой-заглушкой корпуса имеется воспламенитель, в нижнем же конце корпуса имеется сопло Лаваля, из которого истекает при работе устройства /ТБГ/ высокотемпературная реактивная струя раскаленных газов, посредством которой и осуществляется термическое бурение предлагаемым способом.A charge of solid fuel and a solid oxidizer is placed inside this casing along its entire length, while the internal cavity of this casing pipe is at the same time actually a combustion chamber. Inside the upper case, which is closed by a lid or stopper-plug, there is an igniter, and at the lower end of the case there is a Laval nozzle from which a high-temperature jet of hot gases flows out during operation of the device / TBG /, by means of which thermal drilling is carried out by the proposed method.

Для осущетвления спуска ТБГ в забой и подъема его из скважины предназначен трос-кабель, который фиксируется к ТБГ посредством соответствующей арматуры.To implement the lowering of the TBG into the face and lifting it from the well, a cable cable is designed, which is fixed to the TBG by means of appropriate fittings.

Энергетические характеристики ракетного твердого топлива, такие как теплота сгорания /1200-1400 ккал/кг/ и температура в камере сгорания и на срезе сопла /более 3000 К/, в зависимости от состава и компонентов топлива говорят о том, что, оптимально рассчитав параметры сопла и реактивной струи, ею можно разрушать посредством термобурения любую породу от режима хрупкого шелушения и плавления до перехода расплава в газообразное состояние с выносом этих газов из скважины мощным давлением реактивной тяги.The energy characteristics of rocket solid fuel, such as the heat of combustion / 1200-1400 kcal / kg / and the temperature in the combustion chamber and at the nozzle exit / more than 3000 K /, depending on the composition and components of the fuel, suggest that, having optimally calculated the parameters of the nozzle and jet stream, it can be destroyed by thermal drilling of any rock from brittle peeling and melting to the transition of the melt into a gaseous state with the removal of these gases from the well by powerful pressure of reactive traction.

Снаружи ТБГ имеет стальной кожух, покрытый цилиндрическими силикатными теплозащитными насадками, в котором он свободно размещается и фиксируется с определенным зазором. В этот зазор между корпусом и кожухом ТБГ подается проточная вода, которая создает водяную рубашку, охлаждающую работающий ТБГ.Outside, TBG has a steel casing, covered with cylindrical silicate heat-shielding nozzles, in which it is freely placed and fixed with a certain gap. Running water is supplied to this gap between the housing and the housing of the TBH, which creates a water jacket cooling the running TBG.

От устья скважины эта вода подается по гибкому тракту, внутри которого находится трос-кабель, также охлаждаемый этой водой и служащий для спуска в забой и подъема ТБГ, а также для обеспечения управления и контроля за его работой. Трос-кабель фиксируется к ТБГ посредством соответствующей арматуры, имеющейся на ТБГ.From the wellhead, this water is supplied through a flexible path, inside of which there is a cable-cable, also cooled by this water and used to run into the face and raise the TBG, as well as to provide control and monitoring of its operation. The cable-cable is fixed to TBG by means of appropriate fittings available on TBG.

Второй гибкий водяной тракт предназначен для отвода прогретой воды от ТБГ и подъема ее к устью скважины для охлаждения и повторного использования.The second flexible water path is designed to divert the heated water from the TBG and lift it to the wellhead for cooling and reuse.

Следует отметить, что термобурение посредством конусообразной реактивной струи раскаленных газов, истекающей из сопла работающего ТБГ, будет происходить в режиме свободного зависания ТБГ над поверхностью забоя на расчетном оптимальном расстоянии с постепенным опусканием ТБГ вглубь забоя на пробуренное расстояние.It should be noted that thermal drilling by means of a cone-shaped jet of hot gases flowing out of the nozzle of the working TBG will occur in the freeze mode of the TBG above the face at the calculated optimal distance with the TBG gradually lowering deep into the face at the drilled distance.

Благодаря предлагаемой технологии термобурения в режиме свободного зависания термобура /ТБГ/ над поверхностью забоя пробуреная т.о. скважина на всем ее протяжении будет идеально вертикальной и ровной с полным исключением какой-либо возможности ее искривления.Thanks to the proposed technology of thermal drilling in the freezing mode of the thermal drill / TBG / above the face, drilled so the well along its entire length will be perfectly vertical and even with the complete exclusion of any possibility of its curvature.

Кроме того, благодаря конусообразности реактивной струи из сопла ТБГ диаметр буримой скважины и параметры сопла рассчитываются таким образом, чтобы диаметр скважины получался бы несколько большим, чем диаметр обсадной трубы. Это дает возможность после каждого цикла термобурения свободно опускать обсадную трубу в скважину на пробуренное расстояние и т.о. полностью исключать возможность обрушения стенок скважины.In addition, due to the conical shape of the jet from the TBG nozzle, the diameter of the borehole and the parameters of the nozzle are calculated so that the diameter of the well is somewhat larger than the diameter of the casing. This makes it possible, after each thermal drilling cycle, to freely lower the casing into the well at a drilled distance, etc. completely eliminate the possibility of collapse of the walls of the well.

При этом скважина на всем ее протяжении, наряду с тем, что она будет идеально вертикальной и ровной, будет иметь еще и одинаковый диаметр, равный диаметру единого обсадного ствола.At the same time, the well along its entire length, along with the fact that it will be perfectly vertical and even, will also have the same diameter equal to the diameter of a single casing.

В результате, к тому же предлагаемая технология термобурения реально позволяет бурить скважины в земной коре на любую разумно необходимую глубину и любого разумно необходимого диаметра.As a result, in addition, the proposed thermal drilling technology really allows you to drill wells in the earth's crust at any reasonably necessary depth and any reasonably necessary diameter.

Таким образом, предлагаемый способ и устройство - ТБГ решают все четыре проблемные технические задачи в области бурения вертикальных скважин в земной коре и открывают реальные возможности для освоения глубинного тепла земных недр.Thus, the proposed method and device - TBG solve all four problematic technical problems in the field of drilling vertical wells in the earth's crust and open up real possibilities for the development of deep heat of the earth's interior.

Для реализации предлагаемой технологии термического бурения вначале известным способом с помощью буровой установки проводят вращательное бурение скважины необходимого диаметра сплошным забоем с установкой в устье первой и второй колонны обсадных труб, т.е. направления и кондуктора, с проведением соответствующего крепления скважины. Затем также обычным, известным способом на определенную глубину, с которой намечается начать термическое бурение, опускается эксплуатационная колонна обсадных труб до забоя.To implement the proposed thermal drilling technology, first, in a known manner, using a drilling rig, rotary drilling of a well of the required diameter is carried out with a continuous face with installation of casing pipes at the mouth of the first and second columns, i.e. direction and conductor, with the appropriate mounting of the well. Then, also in the usual, known manner, to a certain depth, from which it is planned to begin thermal drilling, the casing production string is lowered to the bottom.

На следующем этапе, для того чтобы начать термическое бурение, в забой опускается подготовленный к работе ТБГ. Спуск осуществляется с помощью трос-кабеля без подачи воды в систему охлаждения ТБГ /вод. рубашку/. После достижения ТБГ забоя скважины конец обсадной трубы следует поднять от поверхности забоя на несколько /3-5/ метров, а срез сопла ТБГ также установить на соответствующую расчетную высоту от поверхности забоя.At the next stage, in order to start thermal drilling, a TBG prepared for operation is lowered into the face. The descent is carried out using a cable cable without supplying water to the TBG / water cooling system. shirt. After reaching the bottomhole bottom hole headhole standard, the end of the casing pipe should be raised a few / 3-5 / meters from the bottom face, and the section head pipe nozzle should also be set to the corresponding calculated height from the bottom face.

Затем следует начать подачу воды в систему охлаждения ТБГ по гибкому тракту и после обеспечения надежной циркуляции воды между устьем скважины и ТБГ начинают термобурение.Then you should start supplying water to the TBG cooling system through a flexible path and, after ensuring reliable water circulation between the wellhead and the TBG, start thermal drilling.

При этом наружный диаметр ТБГ, т.е.диаметр его кожуха, должен быть меньше внутреннего диаметра обсадной трубы /обсадного ствола/ ориентировочно на 300 мм или иное расчетное значение, с тем, чтобы по периметру между кожухом ТБГ и внутренней поверхностью обсадного ствола оставался бы промежуток ориентировочно миллиметров 150 для прохождения газового потока, состоящего из газов реактивной струи из сопла ТБГ и газообразных составляющих разрушаемой породы забоя. Этот поток отработанных газов будет вытесняться совокупной энергией реактивной струи в направлении от забоя к устью скважины, обеспечивая вынос из нее продуктов термического бурения. При этом весь поток отработанных газов, исходящий из устья скважины, должен проходить через соответствующие нейтрализаторы и иные очистные устройства для исключения вреда окружающей среде.In this case, the outer diameter of the TBG, i.e. the diameter of its casing, should be less than the inner diameter of the casing / casing / by approximately 300 mm or another calculated value so that the perimeter between the TBG casing and the inner surface of the casing would remain the interval of approximately 150 millimeters for the passage of a gas stream consisting of jet stream gases from a TBG nozzle and gaseous components of the rock to be destroyed. This flow of exhaust gases will be displaced by the total energy of the jet stream in the direction from the bottom to the wellhead, ensuring the removal of thermal drilling products from it. Moreover, the entire flow of exhaust gases emanating from the wellhead must pass through appropriate neutralizers and other treatment devices to avoid environmental damage.

Для обеспечения оптимальной технологии термобурения необходимо соблюсти следующие технические условия:To ensure optimal thermal drilling technology, the following specifications must be observed:

- удельный импульс реактивной струи из сопла ТБГ необходимо рассчитать так, чтобы подъемная сила, создаваемая этой струей, уравновешивалась массой ТБГ, чтобы работающий ТБГ не "улетал", поднимаясь под действием избыточной подъемной силы, вверх по скважине;- the specific impulse of the jet from the TBG nozzle must be calculated so that the lifting force created by this jet is balanced by the mass of the TBG so that the working TBG does not "fly away", rising under the action of excess lifting force, up the well;

- контроль за нормальным ходом термобурения следует осуществлять, руководствуясь оптимальным значением давления в камере сгорания ТБГ, определяемым с помощью датчика давления. При этом незначительное падение этого давления должно указывать на нормальный ход термопроходки, т.к. с увеличением объема выбуренной полости забоя давление должно несколько уменьшаться и в соответствии с этим критерием в процессе термобурения ТБГ следует постепенно и периодически опускать вглубь забоя на определенное расстояние на выбуренную глубину;- control over the normal course of thermal drilling should be carried out, guided by the optimal value of the pressure in the TBG combustion chamber, determined using a pressure sensor. In this case, a slight drop in this pressure should indicate a normal course of heat penetration, as with an increase in the volume of the drilled face cavity, the pressure should somewhat decrease and, in accordance with this criterion, in the process of thermal drilling, TBG should be gradually and periodically lowered into the face by a certain distance at the drilled depth;

- при этом термобурение должно продолжаться до полного выгорания топлива в камере сгорания ТБГ, т.е. на всю длину его корпуса;- in this case, thermal drilling should continue until the fuel is completely burned out in the TBG combustion chamber, i.e. the entire length of his body;

- необходимо будет изготавливать ТБГ различных типоразмеров в зависимости от потребности, при этом длину корпуса ТБГ следует просчитывать в зависимости от конкретной глубины забоя, на которой будет вестись термобурение, так, чтобы суммарная масса ТБГ с кабель-тросом и системой охлаждения соответствовала прочностным возможностям кабель-троса с исключением возможности его обрыва на большой глубине из-за большой суммарной массы;- it will be necessary to produce TBG of various sizes depending on the need, while the length of the TBG body should be calculated depending on the specific depth of the face at which heat drilling will be carried out, so that the total mass of TBG with a cable cable and cooling system matches the strength capabilities of the cable cable with the exception of the possibility of its breakage at great depths due to the large total mass;

- в зависимости от температуры забоя для термобурения могут использоваться ТБГ, изготовленные из стали, титана, композитов и комбинированные;- depending on the bottom temperature for thermal drilling, TBG made of steel, titanium, composites and combined can be used;

- в случае резкого повышения давления в камере сгорания ТБГ, в процессе термобурения независимо от причины должны автоматически отстреливаться предохранительные пробки в верхней части камеры сгорания для заливки ее водой из системы охлаждения и прекращения горения твердого топлива.- in the event of a sharp increase in pressure in the TBG combustion chamber, during thermal drilling, regardless of the reason, the safety plugs in the upper part of the combustion chamber should automatically be fired to fill it with water from the cooling system and stop burning solid fuel.

Вся каротажная информация, а также необходимая информация, касающаяся процесса термобурения, добывается с помощью соответствующих приборов, датчиков, других устройств и аппаратуры, блоки которых устанавливаются в приборном отсеке, располагаемом над ТБГ под кожухом с силикатным теплозащитным покрытием.All logging information, as well as the necessary information regarding the thermal drilling process, is obtained using appropriate instruments, sensors, other devices and equipment, the blocks of which are installed in the instrument compartment located above the TBG under a casing with a silicate heat-protective coating.

Эта информация передается от блока приборов на поверхность к устью скважины по соответствующим трактам в составе трос-кабеля на пульт управления бурением /ПУБ/.This information is transmitted from the instrument block to the surface to the wellhead along the corresponding paths in the cable cable to the drilling control panel / PUB /.

Так, после обеспечения надежной циркуляции воды в системе охлаждения ТБГ с ПУБа по трос-кабелю подается соответствующая команда на срабатывание воспламенителя в камере сгорания, запускается ТБГ и начинается термобурение.So, after ensuring reliable water circulation in the TBG cooling system, the appropriate command to fire the igniter in the combustion chamber is sent from the PUB through the cable to the TBG, the TBG is started and thermal drilling begins.

При этом высокотемпературная /3000 К/ реактивная струя раскаленных газов, с большой кинетической энергией истекающая из сопла ТБГ в виде конусообразного потока, в строго вертикальном направлении разрушает горные породы одновременно и за счет теплового, и за счет механического воздействия. Горная минеральная среда разрушается от такого воздействия, начиная от режима хрупкого шелушения и плавления, до перехода расплава в газообразное состояние с выносом продуктов распада реактивной кинетической энергией газового потока вначале между корпусом ТБГ и обсадной трубой /через зазор/, а затем вверх через весь обсадной ствол до устья скважины.At the same time, a high-temperature / 3000 K / jet stream of hot gases flowing out of the TBG nozzle in the form of a cone-shaped stream with high kinetic energy destroys rocks in a strictly vertical direction simultaneously due to both thermal and mechanical stress. The mountain mineral medium is destroyed from such an impact, starting from the mode of brittle peeling and melting, to the transition of the melt into a gaseous state with the removal of decomposition products by reactive kinetic energy of the gas flow, first between the TBG body and the casing / through the gap /, and then up through the entire casing to the wellhead.

По мере углубления забоя в результате термобурения следует постепенно опускать ТБГ на пробуренную глубину с соответствующей постоянной скоростью, совпадающей примерно со скоростью выгорания твердого топлива в камере сгорания ТБГ.As the bottomhole deepens as a result of thermal drilling, the TBG should be gradually lowered to the drilled depth with a corresponding constant speed that coincides approximately with the rate of solid fuel burnout in the TBG combustion chamber.

Следует отметить, что термобурение должно идти непрерывно до полного выгорания топлива в камере сгорания, а контроль и управление процессом термобурения должны осуществляться в соответствии с показаниями контрольных приборов на ПУБе.It should be noted that thermal drilling should go on continuously until the fuel burns out completely in the combustion chamber, and the monitoring and control of the thermal drilling process should be carried out in accordance with the readings of control devices on the PUB.

Для обеспечения полного выгорания пород в забое с интенсификацией перехода расплава в газообразное состояние необходимо подавать в реактивную струю из сопла дополнительно сжатый воздух или смесь его с кислородом по соответствующему гибкому тракту.To ensure complete burnout of the rocks in the face with the intensification of the transition of the melt to the gaseous state, it is necessary to supply additional compressed air or a mixture of it with oxygen to the jet stream from the nozzle through the corresponding flexible path.

Линейные параметры термобурения с помощью ТБГ таковы, что если использовать в качестве корпуса ТБГ стандартную обсадную или бурильную трубу длиной 33 метра, то 30 м уйдет на камеру сгорания с размещением в ней запаса твердого топлива. При самых скромных возможностях ТБГ на термобурение одного метра, скважины будет израсходован один погонный метр твердого топлива, размещенного в его корпусе. Т.о. за один рейс спускоподъемных операций ТБГ скважина может углубиться на 30 м.The linear parameters of thermal drilling using TBG are such that if you use a standard casing or drill pipe 33 meters long as a TBG body, then 30 m will go to the combustion chamber with a supply of solid fuel in it. With the most modest TBG capabilities for thermal drilling of one meter, wells, one linear meter of solid fuel placed in its casing will be consumed. T.O. in one trip of TBG tripping operations, the well can deepen by 30 m.

Причем с этапа начала термобурения в скважине будет наращиваться только обсадной ствол труб путем спуска этого ствола на соответствующую глубину после каждого этапа термобурения и наращивания его на соответствующую длину от устья скважины.Moreover, from the beginning of thermal drilling in the well, only the casing trunk of the pipe will be built up by lowering this trunk to the appropriate depth after each step of thermal drilling and building it to the appropriate length from the wellhead.

Т.е. предлагаемая технология термобурения, начиная от этапа его начала, делает ненужными трудоемкие и энергоемкие спускоподъемные операции, связанные с колоннами обсадных и бурильных труб, используемые при известной технологии вращательного бурения.Those. the proposed technology of thermal drilling, starting from the stage of its beginning, makes unnecessary labor-consuming and energy-intensive tripping operations associated with casing and drill pipe strings used in the well-known rotational drilling technology.

Т.о. после исчерпания запаса твердого топлива завершается цикл термобурения и ТБГ оказывается опущенным в забой на пробуренную глубину. При этом длина корпуса ТБГ и запас твердого топлива должны быть рассчитаны так, чтобы за один цикл ТБГ не мог бы углубиться на расстояние, большее длины корпуса. Т.е. после завершения цикла термобурения верхний конец корпуса ТБГ не должен опускаться ниже кромки обсадного ствола, во избежание его заклинивания между стенкой выбуренной скважины и кромкой обсадной трубы.T.O. after the solid fuel supply is exhausted, the thermal drilling cycle ends and the TBG is lowered into the bottom to the drilled depth. At the same time, the length of the TBG hull and the supply of solid fuel should be calculated so that in one cycle the TBG could not go deeper than the length of the hull. Those. after the completion of the thermal drilling cycle, the upper end of the TBG body should not fall below the edge of the casing, in order to avoid jamming between the wall of the drilled hole and the edge of the casing.

После исчерпания запаса твердого топлива прекращается работа ТБГ и начинается его подъем посредством трос-кабеля к устью скважины. При этом на всем протяжении скважины не прекращается подача сжатого воздуха к соплу ТБГ с тем, чтобы очистить стенки обсадного ствола от продуктов термобурения, т.е. копоти, пыли и газов, используя ТБГ при этом как поршень.After the supply of solid fuel is exhausted, the TBG operation ceases and its ascent begins via a cable to the wellhead. At the same time, the supply of compressed air to the TBG nozzle does not stop throughout the well in order to clean the walls of the casing from thermal drilling products, i.e. soot, dust and gases using TBG while doing this like a piston.

Сразу после подъема ТБГ за пределы забоя следует производить медленное вращение обсадного ствола для предотвращения "прикипания" конца обсадной трубы от высокой температуры к окружающей раскаленной породе стенок вновь выбуренного забоя. Одновременно с подъемом ТБГ следует охлаждать призабойную зону обсадного ствола водой из системы охлаждения ТБГ путем открывания соответствующих клапанов в нижней части ТБГ.Immediately after raising TBG beyond the bottom of the casing, a slow rotation of the casing should be made to prevent the end of the casing from sticking from high temperature to the surrounding hot rock of the walls of the newly drilled bottom. Simultaneously with the rise of the TBG, the bottomhole zone of the casing should be cooled with water from the TBG cooling system by opening the corresponding valves in the lower part of the TBG.

Эту воду можно использовать и для того, чтобы в процессе подъема ТБГ из скважины ею в сочетании со сжатым воздухом очищать одновременно стенки обсадного ствола скважины от продуктов бурения, т.е. копоти и пыли.This water can also be used in order to clean the walls of the casing of the well from drilling products, in combination with compressed air, in the process of lifting TBG from the well, i.e. soot and dust.

После извлечения ТБГ из скважины и проведения соответствующего регламентного обслуживания, в принципе, ТБГ вновь может быть заправлен твердым топливом для повторного и многократного использования.After extracting TBG from the well and carrying out appropriate routine maintenance, in principle, TBG can again be refueled with solid fuel for reuse and reuse.

После завершения каждого цикла термобурения и подъема ТБГ из забоя в остывший до определенной температуры забой известным способом опускается на соответствующую глубину обсадной ствол, кромка которого при этом фиксируется на несколько расчетных метров, не доходя до забоя, с тем, чтобы обеспечить условия для следующего цикла термобурения.After the completion of each heat-drilling cycle and the rise of TBG from the bottom to the bottom which has cooled down to a certain temperature, the well is lowered to the appropriate depth of the casing in a known manner, the edge of which is fixed by several calculated meters before reaching the bottom, in order to provide conditions for the next heat-drilling cycle .

В целом, предлагаемый способ термобурения включает: подготовку и спуск ТБГ в предварительно пробуренную на определенную глубину механическим способом и закрепленную скважину с фиксацией среза сопла ТБГ на расчетном расстоянии от забоя;In general, the proposed method of thermal drilling includes: preparing and launching a TBG into a mechanical hole previously drilled to a certain depth and a fixed well with fixing a nozzle cut of a TBG at a calculated distance from the bottom;

- обеспечение теплозащиты ТБГ с подачей воды в его систему охлаждения с обеспечением ее циркуляции;- providing thermal protection of TBG with water supply to its cooling system with ensuring its circulation;

- запуск ТБГ с осуществлением непрерывного термического бурения с постепенным опусканием ТБГ на буримую глубину с подачей по периметру среза сопла в реактивную струю сжатого воздуха с дополнительным количеством кислорода;- launch of TBG with the implementation of continuous thermal drilling with the gradual lowering of TBG to a drill depth with the supply of compressed air along the perimeter of the nozzle exit into the jet stream with additional oxygen;

- после исчерпания запаса топлива и прекращения работы ТБГ осуществление медленного вращения обсадного ствола, подъем ТБГ с забоя с одновременным открыванием его водяных клапанов в нижней части для охлаждения кромки обсадной трубы;- after exhaustion of the fuel supply and the termination of the TBG operation, the casing is slowly rotated, the TBG is lifted from the bottom with the simultaneous opening of its water valves in the lower part to cool the edge of the casing;

- подъем ТБГ из скважины с одновременным обдувом обсадного ствола сжатым воздухом для одновременной его очистки;- raising TBG from the well with simultaneous blowing of the casing with compressed air for its simultaneous cleaning;

- извлечение ТБГ из скважины, замена его следующим подготовленным к работе ТБГ и повтор цикла термобурения.- removing TBG from the well, replacing it with the next TBG prepared for operation, and repeating the thermal drilling cycle.

Такими рейсами, или циклами термобурение продолжается до достижения расчетной глубины буримой скважины, при этом она может быть разведочной, эксплуатационной, вспомогательной и др. Но в основном предлагаемый способ и устройство предназначены для бурения глубоких и особенно сверхглубоких скважин, бурение которых затруднено из-за высоких температур на больших глубинах, а также вследствие исчерпания технологических возможностей механических способов бурения.With such flights, or cycles, thermal drilling continues until the estimated depth of the borehole is reached, while it can be exploratory, operational, auxiliary, etc. But basically the proposed method and device are designed for drilling deep and especially ultra-deep wells, the drilling of which is difficult due to high temperatures at great depths, as well as due to the exhaustion of technological capabilities of mechanical drilling methods.

Техническая осуществимость бурения сверхглубоких скважин с помощью ТБГ открывает возможности достижения необходимых глубин в земной коре /в пределах 15-25 км/, разогретых магматическим теплом от 300 до 500°С, которого будет достаточно для создания глубинного скважинного парогенератора, использующего эту тепловую энергию для производства перегретого пара с подачей его на поверхность Земли вверх по скважине и последующего использования для производства эл. энергии, теплофикации и др. целей.The technical feasibility of drilling superdeep wells using TBG opens up the possibility of achieving the necessary depths in the earth's crust / within 15–25 km / heated by magmatic heat from 300 to 500 ° C, which will be enough to create a deep borehole steam generator using this thermal energy for production superheated steam with its supply to the surface of the Earth up the well and subsequent use for the production of electric. energy, heating and other purposes.

Для этого в земной коре бурится вертикальная скважина необходимого диаметра с использованием предлагаемого способа термобурения и устройства - ТБГ, до достижения горизонтов /глубоких, сверхглубоких или даже неглубоких - в вулканических районах/,на забоях которых фиксируется стойкая температура горных пород в пределах 300-500°С. В этот забой опускается единый обсадной ствол скважины, который затем тщательно прочищается и промывается на всем протяжении от забоя до устья.To do this, a vertical borehole of the required diameter is drilled in the earth’s crust using the proposed method of thermal drilling and device - TBG, until horizons / deep, ultra-deep or even shallow - in volcanic regions /, at the faces of which a stable rock temperature is recorded within 300-500 ° FROM. A single casing wellbore is lowered into this bottomhole, which is then thoroughly cleaned and washed all the way from the bottom to the wellhead.

Призабойная часть такой скважины, температура в которой находится на уровне 300-500°С и более в зависимости от глубины скважины, является естественным стабильным источником магматического тепла Земли, которое следует использовать для парогенерации.The bottomhole portion of such a well, the temperature in which is at a level of 300-500 ° C or more depending on the depth of the well, is a natural stable source of Earth's magmatic heat, which should be used for steam generation.

С этой целью в скважину опускается эксплуатационная колонна, представляющая собой ствол для подачи воды в забой. При этом нижняя призабойная часть этого ствола представляет собой теплообменник, имеющий ребра с поверхностями нагрева, между которыми в трубе имеются отверстия для разбрызгивания подаваемой в забой воды. Длина теплообменника может достигать от десятков до сотен метров в зависимости от параметров скважины.For this purpose, the production string, which is a barrel for supplying water to the bottom, is lowered into the well. In this case, the bottom bottom part of this trunk is a heat exchanger having fins with heating surfaces, between which there are holes in the pipe for spraying the water supplied to the bottom. The length of the heat exchanger can reach from tens to hundreds of meters, depending on the parameters of the well.

Описанная конструкция, составленная: из скважины, забой которой находится на определенной глубине земной коры, имеющей температуру 300-500 и более градусов Цельсия; из разогретого этой температурой призабойного конца обсадного металлического ствола; из дна забоя, составленного горными породами; из теплообменника с ребрами нагрева и отверстиями для разбрызгивания подаваемой в него по водонапорному стволу воды, - представляет собой т.н. "Скважинный парогенератор", который располагается в забое скважины и производит пар с использованием глубинной тепловой энергии Земли и воды, подаваемой с поверхности с устья скважины.The described design, composed of: a well whose bottom is located at a certain depth of the earth's crust, having a temperature of 300-500 or more degrees Celsius; from the bottom hole end of the casing metal barrel warmed by this temperature; from the bottom of the face composed by rocks; from a heat exchanger with heating fins and openings for spraying the water supplied into it through the water-trunk, is the so-called A "downhole steam generator" that is located in the bottom of a well and produces steam using the Earth’s deep thermal energy and water supplied from the surface from the wellhead.

Т.о. предлагается "Способ скважинной парогонерации с использованием глубинного тепла Земли". Этот способ выполняется посредством предлагаемого "Скважинного парогенератора", который является составной частью также предлагаемого устройства, а именно "Геотермической электростанции со скважинным парогенератором", которую можно располагать в любом регионе, где имеется в электрической и тепловой энергии определенная потребность и соответствующие водные ресурсы.T.O. The proposed "Method of downhole steam generation using the deep heat of the Earth." This method is carried out by means of the proposed “Downhole steam generator”, which is an integral part of the proposed device, namely, “Geothermal power plant with a downhole steam generator”, which can be located in any region where there is a certain demand for electric and thermal energy and corresponding water resources.

При этом для выполнения "Способа скважинной парогенерации" с помощью "Скважинного парогенератора" следует пробурить вертикальную скважину в земной коре необходимого расчетного диаметра с помощью ТБГ до глубин теплоносных горизонтов с температурой в забое 300-500°С и более.At the same time, to perform the “Well steam generation method” using the “Well steam generator”, a vertical well should be drilled in the earth’s crust of the required design diameter using TBG to the depths of heat-bearing horizons with a bottom temperature of 300-500 ° C and more.

При этом одновременно с процессом термобурения в скважину до забоя опускается единый металлический обсадной ствол, второй ствол - водонапорный также опускается до забоя, он служит для подачи воды в забой, а нижний конец его является теплообменником.At the same time, along with the process of thermal drilling, a single metal casing shaft is lowered into the well before the bottom, the second water-pressure barrel is also lowered to the bottom, it serves to supply water to the bottom, and its lower end is a heat exchanger.

Теплообменник может иметь длину вверх от забоя от десятков до сотен метров /для увеличения общей площади поверхностей нагрева/. При этом он имеет концентрические поверхности нагрева по всей длине и отверстия для разбрызгивания воды. Поверхностями нагрева служат также и поверхности призабойной части обсадной трубы, хотя эта труба всегда и практически по всей длине будет горячей.The heat exchanger may have a length up to tens of hundreds of meters from the bottom / to increase the total area of the heating surfaces /. Moreover, it has concentric heating surfaces along the entire length and openings for spraying water. The surfaces of the bottomhole part of the casing also serve as heating surfaces, although this pipe will always be hot along almost the entire length.

Для получения пара по водонапорному стволу в высокотемпературный забой подают воду, которая, разбрызгиваясь из отверстий теплообменника и попадая на поверхности нагрева, превращается в пар и под собственным давлением поднимается вверх по обсадному стволу к устью скважины.To obtain steam, a water is fed into the high-temperature face in the high-temperature face, which, splashing from the openings of the heat exchanger and falling on the heating surface, turns into steam and rises upward along the casing to the wellhead under its own pressure.

Когда давление и температура полученного в "Скважинном парогенераторе" пара достигают кондиционных расчетных значений, производят его подачу потребителям, т.е. к соответствующим устройствам геотермической эл. станции или в систему теплофикации.When the pressure and temperature of the steam obtained in the "Borehole Steam Generator" reach the nominal design values, it is supplied to consumers, i.e. to the corresponding devices of geothermal electric. stations or in the heating system.

Учитывая стабильно высокую температуру в забое, т.е. в "Скважинном парогенераторе", параметры получаемого пара - его температуру, влажность, давление и др. регулируют подачей соответствующего количества воды объемом расходуемого пара и экспозицией парогенерации.Given the stably high temperature in the face, i.e. in the "Borehole steam generator", the parameters of the produced steam — its temperature, humidity, pressure, etc., are controlled by supplying the appropriate amount of water with the volume of consumed steam and the exposure of the steam generation.

При соблюдении соответствующих технологических условий при необходимых параметрах скважины этим способом можно получать в нужных масштабных объемах насыщенный пар, перегретый пар, пароводяную смесь и просто горячую воду.Subject to the appropriate process conditions, with the required parameters of the well, this method can produce saturated steam, superheated steam, steam-water mixture and just hot water in the right scale volumes.

Предлагаемый пакет технических решений впервые позволяет использовать глубинные запасы тепловой энергии путем непосредственного доступа к ним. Основное значение этих решений заключается в том, что они открывают принципиально новые возможности, позволяющие получать дешевую эл. энергию в любой части земного шара за счет использования альтернативной глубинной тепловой энергии Земли.The proposed package of technical solutions for the first time allows the use of deep reserves of thermal energy through direct access to them. The main significance of these decisions is that they open up fundamentally new opportunities that allow you to get cheap email. energy in any part of the globe through the use of alternative deep thermal energy of the Earth.

Известная Геотермическая эл. станция также использует альтернативное тепло Земли, но в виде природных теплоносителей - пара, пароводяной смеси, которые, забрав глубинное тепло Земли, поднимаются по трещинам в земной коре на ее поверхность и в таком приготовленном природой естественном состоянии используются в технологическом процессе этой эл. станции.Famous Geothermal Electric the station also uses the alternative heat of the Earth, but in the form of natural coolants - steam, steam-water mixtures, which, taking the deep heat of the Earth, rise along cracks in the earth's crust to its surface and in this natural state prepared by nature are used in the technological process of this electric. station.

Предлагаемая "Геотермческая эл. станция со скважинным парогенератором" является единым комплексным устройством, технологический процесс которого построен на принципе получения водяного пара путем непосредственного использования глубинной тепловой энергии Земли.The proposed "Geothermal power plant with a downhole steam generator" is a single integrated device, the technological process of which is based on the principle of producing water vapor by directly using the Earth's deep thermal energy.

Для этого служит одно из технологических подразделений - "скважинный парогенератор" - устройство, которое располагается непосредственно у источника тепла, в забое специально пробуренной предлагаемым способом на необходимую глубину скважины, где отмечается достаточная для получения водяного пара температура.To do this, use one of the technological divisions - the "borehole steam generator" - a device that is located directly at the heat source, in the face specially drilled by the proposed method to the required depth of the well, where the temperature sufficient to produce water vapor is noted.

"Скважинный парогенератор" предназначен для непосредственного отбора глубинной тепловой энергии у окружающих забой скважины горных пород посредством теплообменника с последующим использованием этого тепла для превращения в пар, подаваемой от устья скважины в забой воды.The "downhole steam generator" is intended for direct selection of deep thermal energy from the rocks surrounding the bottom of the well by means of a heat exchanger, followed by the use of this heat to turn into steam supplied from the well head to the bottom of the water.

Полученный водяной пар поднимается к устью скважины, доводился до кондиционных параметров /температура, влажность, давление и др./ и подается па электротехнические устройства Геотермической эл. станции для получения электроэнергии.The resulting water vapor rises to the wellhead, brought to the conditioning parameters / temperature, humidity, pressure, etc. / and fed to the electrical equipment Geothermal electric. stations for generating electricity.

Т.о. предлагаемая "Геотермическая эл. станция со скважинным парогенератором" отличается от известной Геотермической эл. станции тем, что она имеет "скважинный парогенератор", находящийся в высокотемпературном забое вертикальной скважины, и получает водяной пар из этой скважины, производимый парогенератором путем нагрева глубинным теплом Земли воды, подаваемой в забой с поверхности Земли.T.O. the proposed "Geothermal power plant with a downhole steam generator" differs from the well-known Geothermal power station. station in that it has a “borehole steam generator” located in the high-temperature bottomhole of a vertical well and receives water vapor from this well produced by the steam generator by heating the earth’s bottom heat with water supplied to the bottom from the Earth’s surface.

В целом, предлагаемая конструкция для парогенерации - это фактически скважинная котельная установка, представляющая собой совокупность котла и вспомогательного оборудования.In general, the proposed design for steam generation is actually a downhole boiler plant, which is a combination of a boiler and auxiliary equipment.

При этом призабойная часть скважины, составляющая ее отрезок вверх от забоя, равный длине теплообменника, - это зона окончательного испарения вода под глубинным давлением и температурой, а объем всей скважины от забоя до устья можно рассматривать как собственно котел, объем которого заполняется полученным в теплообменнике паром, концентрируется до необходимого давления и подается на электротехнические и иные устройства открыванием соответствующего клапана у устья скважины.At the same time, the bottom-hole part of the well, which is its length upward from the bottom, equal to the length of the heat exchanger, is the zone of final evaporation of water under deep pressure and temperature, and the volume of the entire well from the bottom to the wellhead can be considered as a boiler itself, the volume of which is filled with steam received in the heat exchanger , concentrates to the required pressure and is supplied to electrical and other devices by opening the corresponding valve at the wellhead.

На фиг.1 схематически представлен "Твердотопливный бур Гашимова - ТБГ в следующих позициях:Figure 1 schematically presents "Solid propellant drill Gashimova - TBG in the following positions:

3 - устье скважины, 4 - забой скважины, 5 - обсадной ствол, 6 - ТБГ, 7 - корпус ТБГ, 8 - кожух ТБГ, 9 - водяная рубашка для охлаждения корпуса ТБГ, 10 - запас твердого топлива и окислителя внутри корпуса ТБГ, 11 - воспламенитель топлива, 12 - реактивное сопло Лаваля, 13 - зазор между кожухом ТБГ и обсадным стволом для прохождения газообразных продуктов термобурения, 14 - трос-кабель внутри гибкого водяного охладительного тракта, 15 - гибкий водяной тракт для подачи воды в систему охлаждения ТБГ, 16 - гибкий водяной тракт для отвода горячей воды к устью скважины после охлаждения корпуса ТБГ, 17 - арматура для фиксации трос-кабеля к корпусу ТБГ, 18 - крышка-заглушка верхнего конца корпуса ТБГ, 19 - камера сгорания ТБГ, 20 - датчик давления в камере сгорания ТБГ, 21 - предохранительные клапаны для экстренной остановки работы ТБГ путем залива камеры сгорания водой, 22 - блок приборов, датчиков, иной измерительной аппаратуры и устройств для обеспечения управления и контроля за процессом термобурения, спускоподъемных и иных технологических операций с ТБГ, 23 - пульт управления бурением - ПУБ, 24 - гибкий тракт для подачи в зону термобурения на срез сопла ТБГ сжато го воздуха с дополнительным количеством кислорода, т.е. с избыточным его объемом в составе сжатого воздуха, 25 - клапаны для спуска воды из системы охлаждения ТБГ для охлаждения призабойной зоны после завершения цикла термобурения и промывания обсадного ствола, 38 - теплозащитные силикатные насадки.3 - wellhead, 4 - well bottom, 5 - casing, 6 - TBG, 7 - TBG case, 8 - TBG case, 9 - water jacket for cooling the TBG case, 10 - stock of solid fuel and oxidizer inside the TBG case, 11 - fuel igniter, 12 - Laval jet nozzle, 13 - gap between the TBG casing and the casing for the passage of gaseous products of thermal drilling, 14 - cable cable inside the flexible water cooling path, 15 - flexible water path for supplying water to the TBG cooling system, 16 - a flexible water path for diverting hot water to the wellhead after cooling the TBG housing, 17 - fittings for fixing the cable to the TBG housing, 18 - the cover cap of the upper end of the TBG housing, 19 - the TBG combustion chamber, 20 - the pressure sensor in the TBG combustion chamber, 21 - safety valves for emergency stopping the TBG operation by filling the combustion chamber with water, 22 - a block of instruments, sensors, other measuring equipment and devices for providing control and monitoring of the process of thermal drilling, hoisting and other technological operations with TBG, 23 - a control panel for drilling - PUB, 24 - a flexible path for feeding the heat-drilling zone to the nozzle section of the TBG nozzle of compressed air with additional oxygen, i.e. with its excess volume in the composition of compressed air, 25 - valves for draining water from the TBG cooling system to cool the bottomhole zone after completion of the heat drilling cycle and washing the casing, 38 - heat-protective silicate nozzles.

На фиг.2 схематически представлен "Скважинный парогенератор для осуществления скважинной парогенерации с использованием глубинного тепла Земли и "Геотермическая эл. станция со скважинным парогенератором" в следующих позициях:Figure 2 schematically presents "Downhole steam generator for the implementation of downhole steam generation using the deep heat of the Earth and" Geothermal email. station with a downhole steam generator "in the following positions:

26 - Геотермическая эл. станция со скважинным парогенератором, 27 - электротехнические и иные устройства Геотермической эл. станции, 28 - водонапорный ствол для подачи воды с устья скважины в ее призабойный отрезок определенной длины, 29 - призабойный конец водонапорного ствола, представляющий собой теплообменник с поверхностями нагрева, 30 - поверхности нагрева скважинного парогенератора, 31 - отверстия в стволе водоподачи теплообменника для разбрызгивания воды на поверхности нагрева, 32 - цементный раствор, 33 - асбесто-цементный раствор /50:50/, 34 - направление, 35 - кондуктор, 36 - выпускной клапан для полученного пара, 37 - "Скважинный парогенератор".26 - Geothermal electric. station with a downhole steam generator, 27 - electrical and other devices Geothermal electric. stations, 28 - a water pressure head for supplying water from the wellhead to its bottom-hole segment of a certain length, 29 - the bottom-end of the water-pressure shaft, which is a heat exchanger with heating surfaces, 30 - the heating surface of the downhole steam generator, 31 - openings in the water supply barrel of the heat exchanger for spraying water on the heating surface, 32 - cement mortar, 33 - asbestos-cement mortar / 50: 50 /, 34 - direction, 35 - conductor, 36 - exhaust valve for the produced steam, 37 - "Well steam generator".

Для осуществления "Способа термического бурения вертикальных скважин в земной коре" предварительно с помощью известной буровой установки механическим вращательным способом сплошным забоем бурят начальный отрезок скважины необходимого диаметра.To implement the "Method of thermal drilling of vertical wells in the earth's crust" previously using a well-known drilling rig using a mechanical rotary method, the initial cut of the well of the required diameter is drilled with a full face.

Устанавливают в ее устье первую обсадную колонну 34, фиг.1 - направление, вторую обсадную колонну 35 - кондуктор и производят крепление скважины с перекрытием неустойчивых верхних пород, изоляцией газоводяных потоков и закачкой в кольцевое затрубное пространство цементного раствора 32 между стенками кондуктора с направлением и скважины.Install the first casing string 34 in its mouth, Fig. 1 — direction, the second casing string 35 — the conductor, and fix the well with overlapping unstable upper rocks, isolating the gas-water flows and pumping cement mortar 32 between the conductor walls with the direction and the well into the annular annular space .

На следующем этапе для обеспечения условий термического бурения в скважину до забоя опускают третий обсадной ствол 5, фиг.1, а в кольцевое затрубное пространство между ним и кондуктором 35 закачивают асбесто-цементный раствор в соотношении 50:50, служащий для термоизоляции верхнего отрезка скважины. При этом обеспечивают свободное вращение этого ствола и приподнимают его нижнюю кромку над забоем 4 на 3-5 метров.At the next stage, in order to provide thermal drilling conditions, the third casing 5, Fig. 1, is lowered into the borehole before the bottom hole, and an asbestos-cement mortar in the ratio of 50:50 is used to heat the upper section of the well into the annular annular space between it and the conductor 35. At the same time, they provide free rotation of this trunk and raise its lower edge above the face 4 by 3-5 meters.

Посредством трос-кабеля 14 в скважину опускают подготовленный к работе ТБГ 6, фиг.1, с фиксацией среза его сопла 12 на расчетном расстоянии от поверхности забоя 4. После подачи воды по гибкому водяному тракту 15 в систему охлаждения ТБГ 6, фиг.1, т.е. в водяную рубашку 9, и обеспечения ее циркуляции с возвращением к устью 3 скважины по гибкому водоотводящему тракту 16 начинают термическое бурение.By means of a cable cable 14, a TBG 6 prepared for operation 6 is lowered, FIG. 1, with a cut-off of its nozzle 12 being fixed at a calculated distance from the face 4. After water is supplied through a flexible water path 15 to the TBG 6 cooling system, FIG. those. into the water jacket 9, and ensuring its circulation with the return to the wellhead 3 of the well, through the flexible drainage path 16 begin thermal drilling.

Для этого с пульта управления бурением /ПУБ/ 23, фиг.1, по трос-кабелю 14 подается сигнал на срабатывание воспламенителя 11 в камере сгорания 19 и начинается горение твердого топлива 10 с истечением реактивной струи раскаленных газов из сопла 12 твердотопливного бура 6.To do this, from the drilling control panel / ПУБ / 23, Fig. 1, a signal is sent via a cable 14 to activate the igniter 11 in the combustion chamber 19 and the combustion of solid fuel 10 begins with the outflow of a jet of hot gases from the nozzle 12 of the solid fuel drill 6.

При этом одновременно с началом термобурения и запуском ТБГ 6 фиг.1, к срезу сопла 12 по гибкому тракту 24 подают сжатый воздух с дополнительным объемом кислорода для обеспечения более полного выгорания пород забоя под действием реактивной струи из сопла 12 с переходом их из расплава в газообразное состояние.In this case, simultaneously with the start of thermal drilling and the launch of TBG 6 of Fig. 1, compressed air with an additional oxygen supply is supplied to the nozzle 12 through the flexible path 24 to ensure more complete burnout of the bottom rocks under the action of a jet stream from the nozzle 12 with their transition from the melt to gaseous state.

При этом, по мере углубления забоя 4 в результате термобурения ТБГ 6 постепенно опускают с помощью трос-кабеля 14 на пробуренную глубину со скоростью выгорания твердого топлива 10 и продолжают этот процесс до полного выгорания топлива с прекращением работы ТБГ 6.At the same time, as the face 4 deepens as a result of thermal drilling, TBG 6 is gradually lowered using a cable 14 to the drilled depth with the rate of burning of solid fuel 10 and this process continues until the fuel burns out completely with the TBG 6 shutting down.

Управление термобурением осуществляют с ПУБ 23 в соответствии с информацией, поступающей по трос-кабелю 14 от блока приборов, датчиков и иной аппаратуры 22, установленного на ТБГ 6, фиг.1. После прекращения работы ТБГ 6, фиг.1, начинают его подъем к устью 3 скважины посредством трос-кабеля 14, извлекают его из скважины, заменяют очередным и т.о. повторяют цикл термобурения, при этом в процессе подъема ТБГ 6 вверх по обсадному стволу 5 не прекращается подача сжатого воздуха по тракту 24 к срезу сопла 12, производится спуск воды из системы охлаждения открыванием кпапанов 25 для остужения призабойной зоны с одновременным вращением всего обсадного ствола 5 опусканием его до необходимого уровня пробуренной глубины.Thermobore management is carried out with PUB 23 in accordance with the information received via the cable 14 from the block of devices, sensors and other equipment 22 installed on TBG 6, figure 1. After the termination of the TBG 6 operation, FIG. 1, it begins to rise to the wellhead 3 by means of a cable 14, it is removed from the well, replaced by another, and so on. repeat the heat-drilling cycle, while in the process of raising the TBG 6 up the casing 5, the supply of compressed air along the path 24 to the nozzle 12 does not stop, water is drained from the cooling system by opening valves 25 to cool the bottom hole while rotating the entire casing 5 by lowering him to the required level of drilled depth.

Подача сжатого воздуха по гибкому тракту 24 в процессе подъема ТБГ 6, фиг.1, из скважины необходима для осуществления одновременной очистки обсадного ствола 5 от продуктов термобурения, при этом можно производить также и промывку этого ствола открыванием клапанов 25 со спуском воды из водяной рубашки 9 системы охлаждения ТБГ 6.The supply of compressed air along the flexible path 24 during the lifting of the TBG 6, Fig. 1, from the well is necessary for simultaneous cleaning of the casing 5 from heat drilling products, while it is also possible to rinse this barrel by opening the valves 25 with the discharge of water from the water jacket 9 TBG cooling systems 6.

Твердотопливный бур Гашимова - ТБГ для осуществления термического бурения вертикальных скважин в земной коре с использованием высокотемпературной реактивной струи раскаленных газов имеет корпус 7, фиг.1, в виде цилиндра, линейные размеры которого в основном совпадают с соответствующими значениями стандартной обсадной или бурильной трубы используемой для газо- и нефтедобычи.Solid fuel drill Gashimova - TBG for thermal drilling of vertical wells in the earth's crust using a high-temperature jet of hot gases has a housing 7, figure 1, in the form of a cylinder, the linear dimensions of which basically coincide with the corresponding values of the standard casing or drill pipe used for gas - and oil production.

Внутри корпуса 7, фиг.1, по всей его длине имеется запас твердого топлива 10 и окислителя, а внутренняя полость корпуса является также камерой сгорания 19 с воспламенителем 11, датчиком давления 17, предохранительными клапанами 21, служащими для экстренной остановки работающего ТБГ 6 путем залива камеры сгорания 19 водой из водяной рубашки. Снаружи крышки-заглушки 18, фиг.1 имеется арматура 17 для фиксации трос-кабеля 14, служащего для спуска ТБГ 6 в забой - 4 и подъема его из скважины. При этом металлический герметичный кожух 8 имеет теплозащитное покрытие в виде силикатных цилиндрических насадок 38, фиг.1, выдерживающих температуру в пределах 1600°С, а над ним имеется блок приборов и аппаратуры 22, также покрытый силикатной теплозащитой и служащий для контроля и управления процессом термобурения, а также обеспечения спускоподъемных операций и передачи технологической информации по каналам трос-кабеля 14 к устью скважины на ПУБ-23.Inside the housing 7, FIG. 1, along its entire length there is a supply of solid fuel 10 and an oxidizing agent, and the internal cavity of the housing is also a combustion chamber 19 with an igniter 11, a pressure sensor 17, and safety valves 21, which serve for an emergency stop of the working TBG 6 by way of filling combustion chambers 19 with water from a water jacket. Outside the cover-plug 18, figure 1 there is a valve 17 for fixing the cable 14, which serves to lower TBG 6 into the face - 4 and lift it from the well. At the same time, the metal sealed casing 8 has a heat-shielding coating in the form of silicate cylindrical nozzles 38, Fig. 1, withstanding temperatures within 1600 ° C, and above it there is a block of devices and equipment 22, also covered with silicate thermal protection and used to control and control the thermal drilling process , as well as providing tripping operations and the transfer of technological information through the cable cable channels 14 to the wellhead at PUB-23.

Для обеспечения охлаждения работающего ТБГ 6, фиг.1, предназначен зазор - 9 между корпусом ТБГ 6 и его кожухом 8, создающий охлаждающую водяную рубашку при подаче в этот зазор 9 холодной воды по гибкому тракту 15, при этом трос-кабель 14 также охлаждается этой водой, т.к. проходит внутри тракта 15.To ensure cooling of the working TBG 6, Fig. 1, a gap 9 is intended between the TBG case 6 and its casing 8, which creates a cooling water jacket when cold water is fed into this gap 9 via a flexible path 15, while the cable 14 is also cooled by this water, because passes inside the tract 15.

Другой гибкий водяной тракт 16 предназначен для отвода прогретой воды от ТБГ 6, фиг.1 и подъема ее к устью 3 скважины.Another flexible water path 16 is designed to drain the heated water from TBG 6, figure 1 and raise it to the wellhead 3.

Гибкий тракт 24 предназначен для подачи сжатого воздуха к срезу сопла Лаваля - 12, фиг.1, в нижней части ТБГ 6, из которого истекает реактивная струя раскаленных газов с большой кинетической энергией и высокой температурой /более 3000 К/, обеспечивающая термическое бурение вертикальной скважины.The flexible path 24 is designed to supply compressed air to the cut of the Laval nozzle - 12, Fig. 1, in the lower part of the TBG 6, from which a jet of glowing gases with high kinetic energy and high temperature (more than 3000 K) flows, providing thermal drilling of a vertical well .

При этом термобурение посредством ТБГ 6, фиг.1, происходит в режиме свободного зависания ТБГ 6 над поверхностью забоя 4 на трос-кабеле 14 с постепенным спуском ТБГ 6 вглубь забоя 4 на пробуренное расстояние. Поэтому пробуренная таким способом скважина будет идеально вертикальной с иключением возможности ее искривления.In this case, thermal drilling by means of TBG 6, Fig. 1, occurs in the freezing mode of TBG 6 above the surface of the face 4 on the cable 14 with the gradual descent of TBG 6 into the face 4 to the drilled distance. Therefore, the well drilled in this way will be perfectly vertical with the inclusion of the possibility of its curvature.

При этом линейные параметры реактивного сопла 12, фиг.1, следует рассчитать так, чтобы угол конусообразности реактивной струи обеспечивал условие, при котором диаметр буримой скважины получался бы несколько большим, чем диаметр опускаемого обсадного ствола 5, что необходимо для обеспечения свободного его опускания на пробуренную глубину.In this case, the linear parameters of the jet nozzle 12, Fig. 1, should be calculated so that the cone angle of the jet stream provides a condition under which the diameter of the drilled well would be somewhat larger than the diameter of the lowered casing 5, which is necessary to ensure its free lowering onto the drilled hole depth.

Техническая осуществимость термического бурения сверхглубоких скважин с помощью ТБГ 6, фиг.1, позволяет достичь необходимых разумных глубин в земной коре в пределах 15-30 км и более, разогретых магматическим глубинным теплом в пределах 300-800°С, которого достаточно для производства водяного пара /насыщенного или перегретого/ с непосредственным использованием этого тепла, с помощью предлагаемого "Скважинного парогенератора" 37, фиг.2.The technical feasibility of thermal drilling of superdeep wells using TBG 6, Fig. 1, allows you to achieve the necessary reasonable depths in the earth's crust within 15-30 km or more, heated by magmatic deep heat in the range 300-800 ° C, which is enough to produce water vapor / saturated or superheated / with the direct use of this heat, using the proposed "Downhole steam generator" 37, Fig.2.

В такую скважину одновременно с процессом термобурения опускается обсадной ствол 5, фиг.2, единого необходимого диаметра от устья 3 до забоя 4, который разогрет до температуры, достаточной для парогенерации. После извлечения ТБГ из скважины с завершением ее термобурения до расчетной глубины в забой 4, фиг.2, опускают колонну 28, служащую для подачи воды, призабойная часть которой представляет собой теплообменник 29, имеющий ребра с поверхностями нагрева 30 и отверстия 31 для разбрызгивания воды по этим поверхностям.In such a well, simultaneously with the thermal drilling process, the casing 5, Fig.2, is lowered, of the uniform required diameter from the wellhead 3 to the bottom 4, which is heated to a temperature sufficient for steam generation. After extracting the TBG from the well with the completion of its thermal drilling to the calculated depth in the face 4, Fig. 2, lower the column 28, which serves to supply water, the bottom-hole part of which is a heat exchanger 29, having fins with heating surfaces 30 and holes 31 for spraying water along to these surfaces.

При этом длина теплообменника 29, фиг.2, может достигать вверх от забоя 4 от десятков до сотен метров и более для обеспечения необходимой суммарной площади поверхностей нагрева, которыми служат наряду с ребрами теплообменника 29 также и поверхность призабойного отрезка обсадного ствола 5, поверхность дна забоя 4, сложенная открытыми разогретыми горными породами.In this case, the length of the heat exchanger 29, Fig. 2, can reach upwards from the bottom 4 from tens to hundreds of meters or more to provide the required total area of the heating surfaces, which along with the fins of the heat exchanger 29 also serve as the surface of the bottom-hole segment of the casing 5, the bottom surface of the bottom 4 folded by open heated rocks.

Описанная конструкция, составленная:The described design composed by:

из вертикальной скважины в земной коре, забой 4, фиг.2, которой на определенной глубине имеет температуру, достаточную для превращения воды в пар; from a vertical well in the earth's crust, face 4, figure 2, which at a certain depth has a temperature sufficient to turn water into steam;

из разогретого этой температурой призабойного отрезка обсадного металлического ствола 5;from the bottomhole segment of the casing metal barrel 5 heated by this temperature;

из дна забоя 4, составленного открытыми горными породами;from the bottom of the face 4, composed of open rocks;

из теплообменника 29 с ребрами и иными поверхностями нагрева 30;from a heat exchanger 29 with fins and other heating surfaces 30;

из отверстий 31 в стволе теплообменника для разбрызгивания воды, подаваемой по стволу 28, представляет собой т.н. "Скважинный парогенератор" 37, который располагается в забое и занимает призабойный отрезок скважины определенной длины, при этом производит водяной пар с использованием глубинной тепловой энергии Земли и воды, подаваемой с устья скважины.from the holes 31 in the barrel of the heat exchanger for spraying water supplied through the barrel 28, is the so-called A "downhole steam generator" 37, which is located in the bottomhole and occupies the bottomhole section of the well of a certain length, while producing water vapor using the Earth’s deep thermal energy and water supplied from the wellhead.

Для выполнения "Способа скважинной парогенерации с использованием глубинного тепла Земли" вначале бурят вертикальную скважину в земной коре необходимого расчетного диаметра с помощью ТБГ до глубин с температурой в забое 300-500°С и более.To perform the “Method of borehole steam generation using the Earth’s deep heat”, first a vertical well is drilled in the earth’s crust of the required design diameter using TBG to depths with a bottom temperature of 300-500 ° C or more.

Одновременно с процессом термобурения в скважину до забоя 4, фиг.2, опускают металлический обсадной ствол 5. Второй ствол 28, фиг.2, служащий для подачи воды в забой 4, также опускают до забоя, при этом нижний конец этого ствола является теплообменником 29.Simultaneously with the process of thermal drilling, the metal casing barrel 5 is lowered into the well before the bottom 4, figure 2, the second barrel 28, figure 2, which serves to supply water to the bottom 4, is also lowered to the bottom, while the lower end of this barrel is a heat exchanger 29 .

Для получения водяного пара по водонапорному стволу 28 в высокотемпературный забой 4, фиг.2, с устья скважины 3 подают воду, которая разбрызгиваясь из отверстий теплообменника 29, и попадая на поверхности нагрева 30, превращается в пар. Образовавшийся т.о. пар поднимается к устью 3, фиг.2, скважины по обсадному стволу 5, собирается и концентрируется по всему объему скважины от забоя 4 до устья 3, непрерывно образуясь в парогенераторе 37 по мере подачи в него воды.To obtain water vapor through the water stem 28 into the high-temperature face 4, figure 2, from the mouth of the well 3 serves water, which is sprayed from the holes of the heat exchanger 29, and falling on the heating surface 30, is converted into steam. Thus formed the steam rises to the wellhead 3, FIG. 2, the well along the casing 5, is collected and concentrated throughout the entire volume of the well from the bottom 4 to the well 3, continuously forming in the steam generator 37 as water is supplied to it.

Используя стабильно высокую температуру в забое, т.е. в "Скважинном парогенераторе", параметры получаемого пара - его температуру, давление, влажность и др. - регулируют подачей соответствующего количества воды по стволу 28, фиг.2, к теплообменнику 29, экспозицией парогенерации, объемом получаемого и расходуемого пара и т.о. доведенный до кондиционных параметров пар подают потребителям, в частности на электротехнические и иные устройства 27 Геотермической электростанций 26 путем открывания выпускного клапана 36 у устья скважины 3.Using stably high temperature in the face, i.e. in the "Borehole steam generator", the parameters of the produced steam — its temperature, pressure, humidity, etc. — are controlled by the supply of the corresponding amount of water through the barrel 28, FIG. 2, to the heat exchanger 29, the exposure of the steam generation, the volume of produced and consumed steam, etc. The steam brought to the conditioning parameters is supplied to consumers, in particular to electrical and other devices 27 of the Geothermal power plants 26 by opening the exhaust valve 36 at the wellhead 3.

Предлагаемая "Геотермическая эл. станция со скважинным парогенератором" 26, фиг.2 преобразует внутреннее тепло Земли в электрическую энергию, имеет в своем составе известные электротехнические и иные устройства 27, при этом отличается от известной Геотермической эл. станции тем, что для получения водяного пара глубинное тепло Земли используется непосредственно, при этом она имеет вертикальную скважину в земной коре с обсадным металлическим стволом 5 единого необходимого диаметра с высокотемпературным забоем 4, который представляет собой "Скважинный парогенератор" 37, имеющий водонапорный ствол 28 и теплообменник 29 с поверхностями нагрева и отверстиями 31 для разбрызгивания воды, а также поверхностями нагрева 30, которыми являются стенки обсадного ствола 5 и поверхность дна забоя, составленная открытыми горными породами. Протяженность "Скважинного парогенератора" 37 вверх по скважине от забоя 4, фиг.2 находится в пределах длины теплообменника 29 и может составлять от нескольких десятков до нескольких сотен и более метров.The proposed "Geothermal power plant with a downhole steam generator" 26, Fig.2 converts the internal heat of the Earth into electrical energy, incorporates well-known electrical and other devices 27, and differs from the well-known Geothermal power. station in that the deep heat of the Earth is used directly to produce water vapor, while it has a vertical borehole in the earth’s crust with a metal casing 5 of the same required diameter with a high-temperature face 4, which is a “Borehole steam generator” 37, with a water barrel 28 and a heat exchanger 29 with heating surfaces and holes 31 for spraying water, as well as heating surfaces 30, which are the walls of the casing 5 and the surface of the bottom of the face, composed open rocks. The length of the "Downhole steam generator" 37 up the well from the bottom 4, figure 2 is within the length of the heat exchanger 29 and can range from several tens to several hundred or more meters.

При этом с поверхности земли от устья скважины 3, фиг.2, по водонапорному стволу 28 в "скважинный парогенератор" 37 поступает вода, которая, попав на поверхности нагрева 30, превращается в пар, далее поднимается вверх по скважине, по обсадному стволу 5 и открыванием клапана 36 подается на эл. технические и иные устройства 27 Геотермической эл. станции 26 для получения эл. энергии и используется для теплофикации и иных целей.At the same time, from the surface of the earth from the wellhead 3, FIG. 2, water enters the “borehole steam generator” 37 through water head 28, which, once it reaches the heating surface 30, turns into steam, then rises up the well, along the casing 5 and opening the valve 36 is fed to the el. technical and other devices 27 Geothermal electric. station 26 to receive email. energy and is used for heating and other purposes.

Claims

1. A solid fuel drill for thermal drilling of vertical wells, including a metal casing with a nozzle for receiving a jet of hot gases resulting from the combustion of fuel inside an extended cylindrical casing with a damped upper end and a nozzle at the lower end, while the inner cavity of this casing serves as a combustion chamber, inside the upper part of the housing, closed by a cover-plug, an igniter is located, which serves to launch a solid fuel drill, characterized in that o the nozzle is made in the form of a Laval nozzle, the casing is made of a drill, casing or other pipe and is freely installed with a gap and fixed inside a metal hermetic casing, which has thermal protection of the entire outer surface in the form of silicate cylindrical nozzles that can withstand temperatures of 1600 ° C or more and for cooling the casing during operation, it has a flexible water path for supplying water from the wellhead to the gap between the casing and the casing with the formation of a cooling water jacket and a flexible path for removing heated during s from the water jacket to the wellhead with the possibility of simultaneous cooling of the cable-cable enclosed in this water path and used to provide control of thermal drilling, as well as to lower the solid fuel drill into the face and raise the tool with it removed from the well, while outside the upper part of the body closed with a cover-plug there is an igniter that serves to launch a solid fuel drill, a block of control and measuring equipment for transmitting information about the drilling process to the wellhead to the control panel laziness on a cable cable.

2. The solid fuel drill according to claim 1, characterized in that inside the upper part of its housing, which is closed by a cover-plug, there is a pressure sensor in the combustion chamber, safety water valves, which serve to urgently stop the operation of the solid fuel drill by filling the combustion chamber with water, while outside the upper part of the housing has a flexible path for supplying compressed air with excess oxygen to the nozzle exit of the solid fuel drill, and in the lower part of the casing there are valves for draining water from the water jacket.

3. The method of thermal drilling of vertical wells in the earth's crust, including preliminary drilling with a continuous face, mechanically using a mechanical drilling rig of the initial section of a vertical well of a certain diameter to a certain depth with the fastening of this well, with the installation of the first and second casing strings - direction and conductor characterized in that after the conductor the third casing is lowered into the well until the bottom hole, into the annular annular space between it and the conduit an asbestos-cement mortar is pumped with a torus and further deepening of the well is carried out by thermal drilling using a solid fuel drill, having previously lifted the end of the casing above the bottom by a calculated distance to ensure the conditions of thermal drilling, while the solid fuel drill prepared for thermal drilling is lowered into the well using a cable-cable nozzles are fixed at a calculated distance from the bottom, from the wellhead through a flexible path, water is supplied to the cooling system - a water jacket of a solid fuel drill а, they provide water circulation in the cooling system with its outlet to the wellhead along the flexible branch path, and also supply compressed air with excess oxygen to the nozzle exit of the solid fuel drill through the corresponding flexible path, after which the solid fuel drill is started by supplying an appropriate signal from the drilling control panel to the igniter is activated in the combustion chamber of a solid fuel drill and heat drilling begins with a jet stream flowing out of the Laval nozzle.

4. The method according to claim 3, characterized in that as the bottomhole deepens as a result of thermal drilling, the solid fuel drill is gradually lowered using a cable to the drilled depth, thermal drilling is carried out until solid fuel burns out in the combustion chamber, after which the solid fuel drill is lifted to the mouth wells, extracted from it, while in the process of raising the solid fuel drill from the well, the supply of compressed air to the cut of its nozzle does not stop, water is pumped out of its cooling system, while all are rotated casing hole and its descent to a certain mark of the drilled depth, and then the next solid fuel drill prepared for thermal drilling is lowered into the bottom and the thermal drilling cycles are repeated until the calculated depth of the well is reached.

5. A method of downhole steam generation using the Earth’s deep heat, including preliminary drilling with a continuous face using a mechanical rotary method using a drilling rig of the initial section of a vertical well with a set diameter and a predetermined depth with the fastening of this well with the installation of the first and second casing strings - direction and conductor, characterized in that after the conductor the third casing is lowered into the well until the bottom, and the conduit into the annulus between it asbestos-cement mortar is pumped and the hole is further drilled by thermal drilling using a solid-fuel drill with a phased descent of the casing to the estimated bottomhole depth, at which the rock temperature is determined, which is sufficient to produce saturated and superheated steam, while the bottom and bottomhole portion are lowered to the bottom which is a heat exchanger with heating surfaces and holes for spraying water into which water is supplied through the barrel to form steam, which dnimayut up the casing bore to the wellhead whence it is fed to customers.