RU75864U1

RU75864U1 - TECHNICAL COMPLEX FOR DRILLING ROCKS

Info

Publication number: RU75864U1
Application number: RU2008119539/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Илларионович Плугин; Василий Иванович Кирьянов; Борис Александрович Сватиков; Елена Аркадьевна Сватикова; Валерий Николаевич Габагков
Original assignee: Александр Илларионович Плугин
Priority date: 2008-05-20
Filing date: 2008-05-20
Publication date: 2008-08-27

Abstract

Предложение относится к техническим средствам для проходки горных пород путем воздействия на буримую среду энергией струй рабочего агента, истекающих под давлением из рабочего органа. Технический комплекс содержит генератор 2 рабочего агента, размещенный в его корпусе 1, соединенный с рабочим породоразрушающим органом 3, имеющим сопловые насадки 4 в виде радиальных сопел 14 и щелевых сопел 15, оси которых ориентированы под различными углами к поверхности стенки корпуса рабочего органа: "α", "β", "γ"; превентор 5 размещен на устье скважины, с помощью которого выполняют операции запуска бурильного аппарата (1, 2, 3 - комплекса), имеющего несколько чередующихся рабочих камер: 6, 7, 8, 9, при этом камеры большей емкости: 6, 8, 9 расположены при чередовании с камерами 7 - меньшей емкости, что обеспечивает более производительную и более экономичную работу бурового технического комплекса при чередовании расходов топливных компонентов в этих различных рабочих камерах, а также при оснащении рабочего органа соплами с щелевыми отверстиями 15 и радиальными отверстиями 14, что позволяет выбирать более эффективные операции и параметры процессов воздействия истекающими рабочими струями на забой скважины. Ил. - 2, Форм. - 3 п.The proposal relates to technical means for driving rocks by exposing the drilling medium to the energy of the jets of a working agent flowing out under pressure from a working body. The technical complex contains a working agent generator 2 located in its housing 1, connected to a working rock cutting body 3, having nozzle nozzles 4 in the form of radial nozzles 14 and slotted nozzles 15, the axes of which are oriented at different angles to the surface of the wall of the working body: "α "," β "," γ "; the preventer 5 is located at the wellhead, with the help of which the launch operation of the drilling apparatus (1, 2, 3 - complex) is performed, which has several alternating working chambers: 6, 7, 8, 9, while chambers of larger capacity: 6, 8, 9 are located when alternating with chambers 7 — of a smaller capacity, which ensures more productive and more economical operation of the drilling technical complex when alternating the costs of fuel components in these various working chambers, as well as when the working body is equipped with nozzles with slotted holes 15 and radial tverstiyami 14 that allows to select more efficient operation and process parameters impacts outflowing jets operating downhole. Fig. - 2, Form. - 3 p.

Description

Предложение относится к техническим средствам для проходки горных пород путем воздействия на буримую среду энергией струй рабочего агента, истекающих под давлением из рабочего органа бурильного агрегата.The proposal relates to technical means for driving rocks by exposing the drilling medium to the energy of the jets of the working agent flowing out under pressure from the working body of the drilling assembly.

В настоящее время известны принципиальные направления развития технических средств для проходки горных пород, из которых наиболее представительным можно считать конструкции технических комплексов, содержащих бурильный агрегат, имеющий корпус в виде полого цилиндра, генератор рабочего агента, размещенный в корпусе и соединенный своим выходным сечением (патрубком) с рабочим породоразрушающим органом, имеющим сопловые насадки для разработки забоя струями истекающего агента и создания усилия подачи бурильного агрегата к забою при проходке скважины, устье которой оборудовано превентором; комплекс также содержит программированное управляющее устройство для функционирования устройств и агрегатов комплекса /US 3934659, 175/14; ДЕ 2607046, Е21В 7/18; GВ 1443343, Е21C 21/00; SU 1818518, F42Д 3/00; RU 2168599, Е21В 7/14, 10.06.2001./.At present, the principal directions of the development of technical means for sinking rocks are known, of which the most representative can be considered the design of technical complexes containing a drilling unit having a body in the form of a hollow cylinder, a working agent generator located in the body and connected by its output section (pipe) with a working rock cutting body having nozzle nozzles for working out the face with the jets of the expiring agent and creating a force to feed the drilling unit to the face when passing order wellbore, the mouth of which is equipped preventer; the complex also contains a programmed control device for the operation of devices and units of the complex / US 3934659, 175/14; DE 2607046, E21B 7/18; GB 1443343, E21C 21/00; SU 1818518, F42D 3/00; RU 2168599, ЕВВ 7/14, 10.06.2001./.

Последнее из указанных устройств является по техническому решению и принципу работы наиболее близким техническим комплексом для проходки горных пород и образования скважин и выработок.The last of these devices is the technical solution and the principle of operation the closest technical complex for sinking rocks and the formation of wells and workings.

Выбранный прототип, как и указанные аналоги, имеет существенные недостатки: высокий постоянный расход рабочего агента на процесс разрушения пород на забое, где этот процесс не учитывает инерционности пород на динамические и температурные нагрузки, без учета условия, что производительность разрушения пород не прямо пропорциональна увеличению расхода агента и повышению динамических и температурных нагрузок на забой т.к. известное устройство (комплекс) не имеет в своей конструкции соответствующих агрегатов и узлов для оперативного и целенаправленного регулирования указанных воздействий рабочим агентом на забой и на формирование потока отходящего от него бурового шлама.The selected prototype, as well as the indicated analogues, has significant drawbacks: high constant consumption of the working agent for the process of rock destruction at the bottom, where this process does not take into account the inertia of the rocks for dynamic and temperature loads, without taking into account the condition that the productivity of rock destruction is not directly proportional to the increase in consumption agent and increase dynamic and temperature loads on the face because The known device (complex) does not have in its design the appropriate units and assemblies for the prompt and targeted regulation of the indicated impacts by the working agent on the face and on the formation of a stream of drill cuttings leaving it.

Технической задачей и положительным техническим результатом предлагаемого технического комплекса для проходки горных пород является увеличение его производительности и повышение эффективности процесса проходки пород неоднородной и сложной геологической структуры за счет более рационального выбора операций, режимов и параметров работы комплекса на забое и при формировании отходящего потока бурового шлама.The technical task and the positive technical result of the proposed technical complex for rock sinking is to increase its productivity and increase the efficiency of the rock sinking process of a heterogeneous and complex geological structure due to a more rational choice of operations, modes and parameters of the complex at the bottom and during formation of the drill cuttings waste stream.

Это в предложении заявителя достигается за счет оригинальной конструкции технического комплекса для проходки горных пород, содержащего корпус в виде удлиненного полого цилиндра, генератор рабочего агента, размещенный в корпусе, рабочий породоразрушающий орган с сопловыми насадками, превентор, размещенный на устье скважины, программированное управляющее устройство, при этом его генератор рабочего агента выполнен в виде набора нескольких рабочих камер, имеющих различную емкость и размещенных в полости корпуса поочередно одна за другой, где камеры большей емкости чередуются последовательно с камерами меньшей емкости, первая из камер большей емкости соединена своим пространством с полостью рабочего органа, все камеры заполнены топливными компонентами, причем топливные компоненты соединены между собой контактно и последовательно взаимодействуют друг с другом, начиная со стороны указанного рабочего органа.This, in the applicant’s proposal, is achieved due to the original design of the technical complex for rock sinking, comprising a housing in the form of an elongated hollow cylinder, a working agent generator located in the housing, a working rock cutting body with nozzle nozzles, a preventer located at the wellhead, a programmed control device, while its working agent generator is made in the form of a set of several working chambers having different capacities and placed in the cavity of the housing alternately one after another where the chambers of larger capacity alternate sequentially with chambers of smaller capacity, the first of the chambers of larger capacity is connected with its space to the cavity of the working body, all chambers are filled with fuel components, and the fuel components are interconnected contact and sequentially interact with each other, starting from the specified working body.

В техническом комплексе рабочие камеры имеют общую рубашку охлаждения в виде герметизированного полого цилиндра, охватывающего снаружи с зазором рабочие камеры, при этом со стороны рабочего органа рубашка охлаждения имеет в своей стенке клапанные отверстия, соединенные с полостью рабочего органа.In the technical complex, the working chambers have a common cooling jacket in the form of a sealed hollow cylinder, covering the working chambers from the outside with a gap, while on the side of the working body the cooling jacket has valve openings in its wall connected to the cavity of the working body.

Технический комплекс имеет рабочий орган, содержащий сопловые насадки в радиальными и щелевыми отверстиями, оси которых ориентированы под различными углами по отношению к стенке корпуса рабочего органа и к стенке забоя и призабойной части скважины.The technical complex has a working body containing nozzle nozzles in radial and slotted holes, the axes of which are oriented at different angles with respect to the wall of the body of the working body and to the wall of the bottom and bottom-hole parts of the well.

На фиг.1 показан общий вид технического бурового комплекса;Figure 1 shows a General view of a technical drilling complex;

на фиг.2 - общий вид бурового агрегата с сечением по оси;figure 2 is a General view of the drilling unit with a section along the axis;

на фиг.3 - вид бурового аппарата (агрегата) комплекса.figure 3 is a view of the drilling apparatus (unit) of the complex.

Технический комплекс для проходки горных пород содержит корпус 1 в виде удлиненного полого цилиндра, в котором размещен генератор 2 рабочего агента. На торце корпуса закреплен рабочий орган 3, имеющий The technical complex for sinking rocks contains a housing 1 in the form of an elongated hollow cylinder, in which a working agent generator 2 is placed. At the end of the housing is mounted a working body 3 having

сопловые насадки 4, ориентированные к стенке корпуса рабочего орнана, к забою и стенке скважины под различными углами (фиг.2): α, β, γ. На устье скважины закреплен превентор 5. Генератор рабочего агента 2 выполнен в виде набора нескольких рабочих камер по конструктивному типу и по их рабочей емкости для топливных компонентов, причем у рабочего органа 3 размещена камера 6 из камер большей емкости, после которой размещена камера 7 меньшей емкости, далее: камера 8 большей емкости, камера 7, камера 9; все камеры соединены топливными компонентами контактно с помощью переходного инициатора 10 и последовательно взаимодействуют одна с другой, начиная со стороны рабочего органа 3 камерой 6.nozzle nozzles 4, oriented to the wall of the housing of the working ornan, to the bottom and the wall of the well at different angles (figure 2): α, β, γ. A preventer 5 is fixed at the wellhead. The generator of the working agent 2 is made in the form of a set of several working chambers of a structural type and their working capacity for fuel components, and at the working body 3 there is a chamber 6 of chambers of a larger capacity, after which a chamber 7 of a smaller capacity is placed , further: chamber 8 of larger capacity, chamber 7, chamber 9; all chambers are connected by fuel components in contact using a transition initiator 10 and sequentially interact with one another, starting from the side of the working body 3 by the chamber 6.

Все рабочие камеры имеют общую рубашку охлаждения II в виде герметизированного полого цилиндра, охватывающего с зазором 12 камеры, а на торце со стороны органа 3 рубашка имеет в своей нижней стенке клапанные отверстия 13, соединенные с полостью рабочего органа, имеющего сопловые насадки 14 и 15, соответственно с радиальными и щелевыми отверстиями. Комплекс имеет также программированное управляющее устройство 16, взаимодействующее с аналогичным, но управляемым устройством 17 дистанционного типа - по акустической и электромагнитной волновой связи.All working chambers have a common cooling jacket II in the form of a sealed hollow cylinder, covering with a gap 12 of the chamber, and at the end from the side of the organ 3, the shirt has valve openings 13 in its lower wall connected to the cavity of the working body having nozzle nozzles 14 and 15, respectively with radial and slotted holes. The complex also has a programmed control device 16, interacting with a similar, but controllable device 17 of a remote type — via acoustic and electromagnetic wave coupling.

Работа описанного технического комплекса осуществляется следующим образом. Производят оборку модульных блоков с камерами: 6-7, 8-7, 9-7 и т.д. (до заданной емкости по типам топлива), при этом камеры 6, 8, 9 заполнены топливным составом медленно расходуемого типа топлива (типа НМФ-2), а камеры 7 заполнены быстро расходуемым типом топлива (типа РНДСИ-5М); по конкретному заданию: топливо в камерах 6, 8, 9 расходуют за 10-15 с, топливо в камерах 7 - за 2-3 с, - это дает два положительных результата: при работе сопел 14 и 15 на забое задают оптимальные температурные и динамические нагрузки на породу забоя с учетом ее инерционности на процесс прогрева и разрушения, далее импульсным расходом рабочего агента из камер 7 производят эффективное дробление, отрыв и вынос разрушенных частиц породы из зоны забоя по стволу скважины к ее устью, при этом ориентирование сопел 14 и 15 под различными углами, как указано выше, от корпуса органа 3 к поверхности забоя и скважины The work of the described technical complex is as follows. They make a frill of modular blocks with cameras: 6-7, 8-7, 9-7, etc. (up to a given capacity by fuel type), while chambers 6, 8, 9 are filled with the fuel composition of a slowly consumed type of fuel (type NMF-2), and chambers 7 are filled with a quickly consumed type of fuel (type RNDSI-5M); for a specific task: the fuel in chambers 6, 8, 9 is consumed in 10-15 s, the fuel in chambers 7 - in 2-3 s, this gives two positive results: when the nozzles 14 and 15 are working in the face, the optimal temperature and dynamic load on the bottomhole rock, taking into account its inertia on the heating and fracture process, then, by impulse flow of the working agent from the chambers 7, effective crushing, separation and removal of the destroyed rock particles from the bottomhole zone along the wellbore to its mouth is carried out, while nozzles 14 and 15 are oriented under different angles as above from the body of the organ 3 to the surface of the face and well

позволяет более эффективно обрабатывать забой и формировать стабильный восходящий поток (к устью) бурового шлама, в этот процесс также активно включают добавочный рабочий агент - продукт испарения поступающий через клапанные отверстия 13 в полость рабочего органа и активно дополняющие показатели рабочего агента, направляемого на забой, на формирование восходящего потока бурового шлама и на очистку полости скважины.allows more efficient processing of the face and the formation of a stable upward flow (to the mouth) of drill cuttings, an additional working agent is also actively included in this process - the evaporation product entering through the valve openings 13 into the cavity of the working body and actively supplementing the performance of the working agent directed to the face formation of an upward flow of drill cuttings and for cleaning the well cavity.

Таким образом, разработанный технический комплекс для проходки горных пород обладает эффективной модульной и мобильной конструкцией, что позволяет использовать его для выполнения различных буровых работ в неоднородных горных породах за счет возможности выбора операций, режимов и параметров проходки пород.Thus, the developed technical complex for rock sinking has an effective modular and mobile design, which allows it to be used to perform various drilling operations in heterogeneous rocks due to the choice of operations, modes and parameters of rock sinking.

Claims

1. Technical complex for drilling rock containing a body in the form of an elongated hollow cylinder, a working agent generator located in the body, a working rock cutting body with nozzle nozzles, a preventer located at the wellhead, characterized in that its working agent generator is made in the form a set of several working chambers of different capacities placed in the cavity of the housing alternately one after another, while chambers of higher capacity alternate with cameras of lower capacity, the first of the cameras of higher capacity is connected and with their space with the cavity of the working body, all the chambers are filled with fuel components, and the fuel components are interconnected contact and sequentially interact with each other, starting from the side of the specified working body of the technical complex.

2. The technical complex according to claim 1, characterized in that its working chambers have a common cooling jacket in the form of a sealed hollow cylinder, covering the working chambers from the outside with a gap, while on the side of the working body, the cooling scrub has valve openings in its wall connected to cavity of the working body.

3. The technical complex according to claim 1, characterized in that its working body has nozzle nozzles with radial and slotted holes, the axes of which are oriented at different angles with respect to the wall of the body of the working body.