RU96159U1

RU96159U1 - MOBILE DRILLING COMPLEX

Info

Publication number: RU96159U1
Application number: RU2010107478/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Илларионович Плугин; Юрий Владимирович Шимин
Original assignee: Александр Илларионович Плугин; Юрий Владимирович Шимин
Priority date: 2010-03-01
Filing date: 2010-03-01
Publication date: 2010-07-20

Abstract

1. Мобильный буровой комплекс, содержащий бурильный аппарат, имеющий корпус в виде удлиненного цилиндра или тела любой формы в поперечном к оси сечении, генератор рабочего агента, размещенный в полости корпуса, генератор хладагента, породоразрушающий орган, сообщенный своей полостью с рабочим пространством указанного генератора, источник тока, расположенный в корпусе, программированное устройство управления работой генератора, агрегат для запуска бурильного аппарата, размещенный на устье скважины или выработки, отличающийся тем, что корпус аппарата выполнен из чередующихся между собой частей в виде полых цилиндров и упругоподатливых вставок из гофрированных элементов, части корпуса аппарата выполнены в виде емкостей высокого давления, часть из которых заполнена газом, другая часть - топливной композиционной смесью, при этом емкости с топливной смесью соединены газоводом с емкостью, заполненной под давлением газом, а также соединены с генератором рабочего агента, выполненным в виде проточной камеры с сетчатым распределителем рабочего агента, имеющим источник высокотемпературного излучения, рабочий орган имеет в своих стенках набор отдельных сопел, а также щелевые радиальные сопла, их радиальные плоскости симметрии ориентированы навстречу одна к другой и пересекаются в массиве горной породы, к поверхности забоя которой эти плоскости ориентированы, при этом на корпусе аппарата закреплены сопла с кольцевыми проточками для передачи акустических колебаний на тело корпуса в местах соединений цилиндров через упругоподатливые вставки между ними, а на стенке рабочего органа закреплены под углом к его ос 1. A mobile drilling complex comprising a drilling apparatus having a body in the form of an elongated cylinder or body of any shape in the cross section to the axis, a working agent generator located in the body cavity, a refrigerant generator, a rock cutting organ communicated by its cavity with the working space of the specified generator, a current source located in the housing, a programmed device for controlling the operation of the generator, a unit for starting a drilling apparatus, located at the wellhead or development, characterized in that the casing of the apparatus is made of alternating parts in the form of hollow cylinders and resilient inserts of corrugated elements, parts of the casing of the apparatus are made in the form of high-pressure containers, some of which are filled with gas, the other part - with the fuel composite mixture, while the containers with the fuel mixture are connected by a gas duct with a container filled with gas under pressure, and also connected to a working agent generator made in the form of a flow chamber with a mesh working agent distributor having a source of high temperature radiation, the working body has a set of separate nozzles in its walls, as well as slotted radial nozzles, their radial planes of symmetry are oriented towards each other and intersect in the rock mass, to the face of which these planes are oriented, while nozzles are fixed to the apparatus with annular grooves for transmitting acoustic vibrations to the body of the body at the joints of the cylinders through elastically flexible inserts between them, and are fixed at an angle to its

Description

Предложение относится к горной промышленности и может быть использовано при строительстве скважин и выработок.The proposal relates to the mining industry and can be used in the construction of wells and workings.

Технология проходки скважин с помощью мобильных буровых устройств развивается по нескольким направлениям, из которых наиболее представительным является создание мобильных буревых комплексов (МБК; МБА), выполненных в виде бурильных аппаратов, имеющих корпус в виде удлиненного цилиндра (или тела любой формы, но, преимущественно, в виде удлиненного полого цилиндра), в полости которого размещен генератор рабочего агента (газа, парогазовой смеси, газожидкостной фазы и т.п.), генератор хладагента (в виде емкости с хладагентом), рабочий породоразрушающий орган, сообщенный своей полостью с рабочим пространством генератора, источник тока, расположенный в корпусе, программированное устройство управления работой генератора, агрегат для запуска бурильного аппарата на забой от устья скважины или выработки, [I. Дмитриев A.П., Термическое и комбинированное разрушение горных пород, М., Недра, 1978, с.135-137; 2. RU 89588, 2009; 3. RU 2206133, 2002; 3. RU №2178504, E21В 7/14, 2002.].The technology of drilling holes using mobile drilling devices is developing in several directions, of which the most representative is the creation of mobile drilling complexes (MBK; MBA), made in the form of drilling machines having a body in the form of an elongated cylinder (or body of any shape, but mainly in the form of an elongated hollow cylinder), in the cavity of which there is a generator of a working agent (gas, vapor-gas mixture, gas-liquid phase, etc.), a refrigerant generator (in the form of a container with refrigerant), a working rock crumbling body cavity communicated its working space of the generator, a power source disposed in the housing, the programmed operation of the generator control unit, the unit for starting the drilling apparatus on the face from the wellhead or development, [I. Dmitriev A.P., Thermal and combined destruction of rocks, M., Nedra, 1978, p.135-137; 2. RU 89588, 2009; 3. RU 2206133, 2002; 3. RU No. 2178504, E21B 7/14, 2002.].

Последнее из указанных технических решений является наиболее близким но технической сущности и достигаемому технологическому результату. Существенным и очевидным недостатком прототипа является низкая производительность по разрушению осадочных горных пород ввиду значительной инерционности преобразования компонентов топлива генератора рабочего агента и низких удельных показателей его фазовых преобразований из жидкого и пластичного состояний в газообразный и парогазовый рабочий агента. Эти недостатки значительно ограничивают перечень технологических процессов использования МБК. Технической задачей и положительным техническим результатом заявляемого бурильного комплекса является увеличение его производительности при одновременном более экономном расходе топливной композиционной системы за счет более высоких показателей удельной теплотворной и динамической характеристик получаемого рабочего агента, расходуемого на процесс проходки скважины (или - выработки).The last of these technical solutions is the closest but the technical essence and the achieved technological result. A significant and obvious disadvantage of the prototype is the low productivity for the destruction of sedimentary rocks due to the significant inertia of the conversion of the fuel components of the working agent generator and the low specific indicators of its phase transformations from liquid and plastic states to gaseous and gas-vapor working agent. These shortcomings significantly limit the list of technological processes for using MBK. The technical task and the positive technical result of the claimed drilling complex is to increase its productivity while at the same time more economical consumption of the fuel composition system due to higher specific calorific value and dynamic characteristics of the resulting working agent spent on the process of drilling the well (or - production).

Указанная задача и технический результат достигаются за счет того, что МБК содержит бурильный аппарат, имеющий корпус в виде удлиненного цилиндра (или тела другой формы), в полости которого размещен генератор рабочего агента, генератор хладагента; корпус оснащен рабочим органом, сообщенным своей полостью с рабочим пространством генератора, источник тока, расположенный в корпусе, программированное устройство управления работой генератора и МБК, агрегат для запуска аппарата на забой, размещенный на устье скважины (или - выработки), при этом корпус аппарата выполнен из чередующихся между собой частей в виде полых цилиндров и упругоподатливых вставок из гофрированных элементов, части корпуса аппарата выполнены в виде емкостей высокого давления, часть из которых заполнена газом (под давлением), другая часть - топливной композиционной смесью, при этом емкости с топливной смесью соединены газоводом с емкостью, заполненной под давлением газом, а также соединены с генератором рабочего агента, выполненным в виде проточной камеры с сетчатым распределителем рабочего агента, имеющим источник высокотемпературного излучения, рабочий орган имеет в своих стенках набор отдельных сопел, а также - щелевые радиальные сопла, - их радиальные плоскости симметрии ориентированы навстречу друг другу и пересекаются в массиве горной породы (забоя), при этом на корпусе аппарата закреплены сопла с кольцевыми проточками для передачи акустических колебаний на тело корпуса в местах соединения цилиндров - через упругоподатливые вставки между ними, а на стенке рабочего органа закреплены, под углом к его оси, продольные резцы, ориентированные одной своей стороной к отходящему от забоя потоку бурового шлама (для создания усилия вращения рабочего органа).This task and the technical result are achieved due to the fact that the MBC contains a drilling apparatus having a body in the form of an elongated cylinder (or a body of a different shape), in the cavity of which a working agent generator, a refrigerant generator are located; the casing is equipped with a working body communicated by its cavity with the working space of the generator, a current source located in the casing, a programmed device for controlling the operation of the generator and MBK, an assembly for launching the apparatus to the bottom, located at the wellhead (or - production), while the casing of the apparatus is made of alternating parts in the form of hollow cylinders and resilient inserts of corrugated elements, parts of the apparatus body are made in the form of high-pressure tanks, some of which are filled with gas (under ), the other part - with the fuel composite mixture, while the containers with the fuel mixture are connected by a gas duct to a container filled with gas under pressure, and are also connected to a working agent generator made in the form of a flow chamber with a mesh distributor of a working agent having a source of high-temperature radiation, the working body has in its walls a set of individual nozzles, as well as slotted radial nozzles, their radial planes of symmetry are oriented towards each other and intersect in the rock mass (face), while nozzles with annular grooves are fixed on the device’s body for transmitting acoustic vibrations to the body of the body at the junction of the cylinders — through elastic-flexible inserts between them, and longitudinal cutters oriented at one angle to its axis are fixed to one its side to the flow of drill cuttings leaving the bottom of the bottom (to create an effort to rotate the working body).

В МБК в качестве источника высокотемпературного излучения используют плазмообразующее устройство (плазмотрон) или - электронагреватель типа ТЭН.In MBK, a plasma-forming device (plasmatron) or a TEN type electric heater is used as a source of high-temperature radiation.

Рабочий орган МБК соединен с корпусом посредством подшипникового узла. А полость рабочего органа соединена с пространством генератора посредством временной (разрывной) диафрагмы.The working body MBK is connected to the housing through a bearing assembly. And the cavity of the working body is connected to the space of the generator by means of a temporary (discontinuous) diaphragm.

В полости корпуса МБК размещены дополнительные генераторы рабочего агента и - хладагента.Additional generators of the working agent and - refrigerant are placed in the cavity of the MBK case.

На фиг.I показан общий вид мобильного бурового комплекса;In Fig. I shows a General view of the mobile drilling complex;

на фиг.2 - его рабочий орган;figure 2 - its working body;

на фиг.3 - верхняя часть корпуса бурового аппарата;figure 3 - the upper part of the housing of the drilling apparatus;

на фиг.4 - упругоподатливое соединение частей корпуса МБК;figure 4 - resilient connection of the parts of the housing MBK;

на фиг.5 показан генератор рабочего агента бурового аппарата.figure 5 shows the generator of the working agent of the drilling apparatus.

Мобильный буровой комплекс содержит бурильный агрегат (аппарат) 1 (фиг.I), в полости которого размещен генератор 2 рабочего агента, торец корпуса соединен с рабочим органом 3, имеющим сопла 4 и 5 различные по конструкции: точечные, радиальные щелевые (для выполнения работы по разрушению породы на забое), имеет также резцы 6, закрепленные продольно под углом к оси органа 3 и предназначенные для дробления кусков породы и - создания усилия (момента) вращения рабочего органа; корпус выполнен из нескольких цилиндров 7, соединенных между собой гофрированными упругоподатливыми вставками 8 (фиг.4) для придания большей маневренности аппарату I при проходке криволинейных выработок и - меняющихся по оси продки.A mobile drilling complex contains a drilling unit (apparatus) 1 (Fig. I), in the cavity of which a working agent generator 2 is placed, the end face of the body is connected to a working body 3 having nozzles 4 and 5 of various designs: point, radial slotted (to perform work on destruction of the rock at the bottom), also has cutters 6 fixed longitudinally at an angle to the axis of the organ 3 and designed to crush pieces of rock and - create effort (moment) of rotation of the working body; the casing is made of several cylinders 7, interconnected by corrugated elastoplastic inserts 8 (figure 4) to give greater flexibility to the apparatus I when driving curved workings and - varying along the axis of the grooves.

Корпус МБК имеет емкость 9 (фиг.3, 4), заполненную под давлением газом, имеет емкость 10 (фиг.4), заполненную топливной композиционной системой (смесью); генератор имеет сетчатые камеры 11 и излучатель 12 высокотемпературного поля (350-550°С), по своей длине корпус оснащен дополнительными генераторами 13 с магистралями подачи топлива (к 13; фиг.I и фиг.5) для возможности выработки требуемого количества рабочего агента (0,5-2,5 м³/с), подаваемого на забой. Рабочий орган 3 соединен с корпусом посредством подшипникового узла 14 (фиг.2) и имеет в месте соединения временную диафрагму 15, разрываемую при запуске генератора давлением подаваемого рабочего агента.The MBK case has a container 9 (FIGS. 3, 4) filled with gas under pressure, has a container 10 (FIG. 4) filled with a fuel composition system (mixture); the generator has mesh chambers 11 and a high-temperature field emitter 12 (350-550 ° C), along the length of the casing is equipped with additional generators 13 with fuel supply lines (to 13; Fig. I and Fig. 5) for the possibility of generating the required amount of working agent ( 0.5-2.5 m ³ / s) fed to the face. The working body 3 is connected to the housing by means of a bearing assembly 14 (Fig. 2) and has a temporary diaphragm 15 at the junction, which is torn when the generator is started by the pressure of the supplied working agent.

В корпусе (фиг.3) размещен программированный пульт 16 управления работой МБК, имеющий источник электроэнергии (аккумулятор) и клапаны управления подачей газа и топлива в емкость 10 и генератор 2 аппарата I, имеющего агрегат (установку) 17 для запуска в направлении забоя. Подача компонентов (газа, топлива) осуществляется по магистралям 18, 19 через обратные клапаны 20. А для наложения акустических колебаний выполнены сопла е кольцевыми проточками 21, что позволяет работать вставкам 8 на изгиб и наклоны.In the housing (Fig. 3) there is a programmed control panel 16 for controlling the operation of the MBC, which has an electric power source (battery) and valves for controlling the supply of gas and fuel to the tank 10 and a generator 2 of the apparatus I having an aggregate (installation) 17 for starting in the direction of the face. The supply of components (gas, fuel) is carried out through the highways 18, 19 through the check valves 20. And for the application of acoustic vibrations, nozzles e are made with annular grooves 21, which allows the inserts 8 to work on bending and tilting.

Работа МБК по проходке скважины 22 осуществляется следующим образом. Аппарат I размещают в установке 17, производят запуск его генератора 2, питаемого по магистралям 18, 19 из емкостей 9 и 10; вырабатываемый рабочий агент (газ, парогазовая смесь) подают под давлением в рабочий орган 3, прорывая предохранительную мембрану 16, включаются в работу сопла 4, 5, разрабатывая истекающими под давлением струями породу на забое, наклонные резцы 6 задают вращение органа 3 на подшипнике 14 (фиг.2) и одновременно участвуют в процессе дробления кусков породы для улучшения выноса бурового шлама из зоны забоя - к устью скважины (фиг.I). При проходке наклонных, криволинейных, боковых скважин в работу включаются упругоподатливые вставки 8 (фиг.4), позволяющие корпусу изгибаться по направлению проходки наклонной скважины.The MBK work on the sinking of the well 22 is as follows. The apparatus I is placed in the installation 17, start its generator 2, fed along the lines 18, 19 of the capacities 9 and 10; the generated working agent (gas, vapor-gas mixture) is supplied under pressure to the working body 3, breaking through the safety membrane 16, nozzles 4, 5 are turned on, the rocks are developed by the flowing out under pressure jets, inclined cutters 6 specify the rotation of the organ 3 on the bearing 14 ( figure 2) and at the same time participate in the process of crushing pieces of rock to improve the removal of drill cuttings from the bottom zone to the wellhead (Fig. I). When driving inclined, curved, lateral wells, elastic-flexible inserts 8 are included in the work (Fig. 4), allowing the body to bend in the direction of penetration of the inclined well.

Скорость проходки, эффективность работы МБК и его аппарата являются высокими по показателям (0,2-0,5 м/с; 75-80% КПД) благодаря оригинальной конструкции описанного МБК, имеющего в своем техническом оснащении все необходимые модульные блоки (фиг.2…5), позволяющие оперативно менять схему процесса и производительность.The speed of penetration, the operational efficiency of the MBK and its apparatus are high in terms of performance (0.2-0.5 m / s; 75-80% efficiency) due to the original design of the described MBK, which has all the necessary modular blocks in its technical equipment (Fig. 2 ... 5), allowing you to quickly change the process scheme and performance.

Claims

1. A mobile drilling complex comprising a drilling apparatus having a body in the form of an elongated cylinder or body of any shape in the cross section to the axis, a working agent generator located in the body cavity, a refrigerant generator, a rock cutting organ communicated by its cavity with the working space of the specified generator, a current source located in the housing, a programmed device for controlling the operation of the generator, a unit for starting a drilling apparatus, located at the wellhead or development, characterized in that the casing of the apparatus is made of alternating parts in the form of hollow cylinders and resilient inserts of corrugated elements, parts of the casing of the apparatus are made in the form of high-pressure containers, some of which are filled with gas, the other part - with the fuel composite mixture, while the containers with the fuel mixture are connected by a gas duct with a container filled with gas under pressure, and also connected to a working agent generator made in the form of a flow chamber with a mesh working agent distributor having a source of high temperature radiation, the working body has a set of separate nozzles in its walls, as well as slotted radial nozzles, their radial planes of symmetry are oriented towards each other and intersect in the rock mass, to the face of which these planes are oriented, while nozzles are fixed to the apparatus with annular grooves for transmitting acoustic vibrations to the body of the body at the joints of the cylinders through elastically flexible inserts between them, and are fixed at an angle to its longitudinal cutters, one its side oriented to the exhaust flow from the bottom of the drill cuttings.

2. The mobile drilling complex according to claim 1, characterized in that a plasma-forming device or electric heater is used as a source of high-temperature radiation.

3. The mobile drilling complex according to claim 1, characterized in that the working body is connected to the body of the apparatus using a bearing assembly.

4. The mobile drilling complex according to claim 1, characterized in that the cavity of the working body is connected to the space of the generator by means of a temporary diaphragm.

5. The mobile drilling complex according to claim 1, characterized in that additional generators of the working agent and refrigerant are placed in the body cavity.