Установка для проходки осадових гірських порід

1. Установка для проходки осадових гірських порід, що містить превентор, бурильний агрегат, що має робочий орган з породоруйнівними насадками, енергетичні пристрої, що зв'язані з вузлами бурильного агрегату і превентора, та пульт керування, що взаємодіє з вузлами превентора, бурильного агрегату та енергетичного пристрою, яка відрізняє ться тим, що енергетичний пристрій бурильного агрегату виконано у вигляді гермети U 2 (19) 1 3 35703 4 тивно міняти напрям проходки свердловини, мінявання бічними краями струменю у рух часток в ти цей напрям на локальних ділянках прохідної забої що оточують цей стр умінь та внаслідок цього свердловини; процес проходки пов'язаний з висозменшують його енергію). кими енерго- і трудовитратами зважаючи необхідПідвищення кількості сопел до рівня зазначеність передачі енергії від силової установки через ного співвідношення викликає суттєві складності в подовжену штангу та тр убопроводи на забій. формуванні робочого органу (або потребує декільВідома установка для проходки свердловин кох робочих органів) та внаслідок зменшення діа[див SU 522759, МПК Е21В7/18, E02F5/16, метру сопел, призводить до відповідного зменЕ21С37/16, дата публікації 1977.03.05], що містить шення довжини ядра струменю, що ще володіє направляючий пристрій корпусу робочого органу властивостями порушувати мінеральну породу. на гирлі свердловини, розміщений в порожнині Обмеження зазначеної довжини ядра струменю корпусу енергетичний пристрій, виконаний у виобмежує діаметр свердловини, яка може формугляді твердотілого піротехнічного генератора роватися установкою такої конструкції. бочого тіла, породопорушуючий конічний порожСпрощена конструкція направляючого принистий робочий орган, що має в своїй основі строю корпусу робочого органу на гирлі свердлозворотний усічений конус, пов'язаний з корпусом, вини не вирішують проблему ефективної герметина поверхні корпусу встановлено стабілізатори, які зації гирла формуємої свердловини в процесі розміщено в площині, через яку проходить вісь роботи установки. корпусу, при цьому в стінках робочого органу Завданням розробки є створення установки встановлені робочі насадки, які орієнтовані своїми для проходки осадкових гірських порід, в якій за осями: частиною - по нормалі до забою, іншою рахунок застосування нових конструктивних елечастиною - під різними гострими кутами до поверментів, характеру зв'язку між елементами, нових їх хні забою, частиною - в напрямі, зворотному заформ, та нового взаємного розміщення відомих бою, а частина сопел орієнтована своїми осями конструктивних елементів забезпечується підвипід кутом до діаметральної площини робочого орщення ефективності проходження свердловин, за гану. рахунок підвищення ефективності порушення міВолодіючи певними перевагами перед зазнанеральних порід на забої, зняття проблеми похоченими вище аналогами, цей пристрій має й істотдження породи з нерівномірністю їх стр уктури, ні недоліки, що полягають в тому, що на відміну підвищення вісьової стійкості бурильного агрегату від попередніх аналогів напрямок його пересуванв процесі проходки осадкових гірських порід. ня важко передбачити. В попередніх аналогах Для вирішення зазначеного завдання установвстановлений на поверхні енергетичний пристрій з ка для проходки осадкових гірських порід, включає приводом для обертального буріння, передають превентор, бурильний агрегат що має робочий робочому органу окрім вісьового переміщення таорган з породоруйнуючими насадкими, енергетичкож і обертальне, що у сукупності забезпечує нені пристрої, що зв'язані з вузлами бурильного агобхідну стабільність напрямку осьового перемірегату і превентора, та пульт управління що взаєщення внаслідок рівномірного порушення породи в модіє з вузлами превентора і бурильного агрегату тому числі стр уменями навіть у випадку наявності та енергетичного пристрою. в напрямку розбурюваної зони нерівномірності Новим в установці є те що, енергетичний приміцності породи. У аналогу що розглядається застрій бурильного агрегату, виконано у вигляді герсоби підтримки напрямку просування, обмежуютьметизованих камер, встановлених в порожнині ся пласкими стабілізаторами, які розміщено в корпусу і заповнених компонентами для виробплощині, через яку проходить вісь корпусу. Тому лення робочого агента, при чому стінки камер мапри наявності нерівномірності навантаження на ють клапанні отвори, зв'язані з пультом управління забої, викликаним нерівномірністю структури поі сполучені з робочою камерою бурильного агрегароди, місце підвищеної міцності породи порушуту, яка, у свою чергу, сполучена з одним або декіється повільніше і менш міцна частина породи при лькома робочими органами, закріпленими на корпрямолінійному русі робочого органу розбурюєтьпусі бурильного агрегату, а робочий орган в ся струменями робочого агенту швидше, що присвоему перетині має ступінчасту форму і коаксіазводить до певного кута обертання корпусу навкольно розташовані стінки, в цих стінках закріплені ло місця знаходження більш міцної розбурюваної породоруйнуючі насадки, орієнтовані в різні наділянки породи і наявний засіб стабілізації не прями і під різними кутами по відношенню до осі впливає на зазначену проблему. робочого органу і в його площині радіального пеКрім того при прямолінійному русі робочого ретину, а на зовнішній стінці корпусу закріплені органу вісі струмені направлені одноманітно і всі стабілізатори, орієнтовані під кутом до вісі бурильзнаходяться у площині вісі корпусу (по суті кожен з ного агрегату. них призначено для формування однієї вертикаВнаслідок застосування зазначених нових озльної полоси вироблення в породі), що в умовах нак установки разом з відомими забезпечується роботи у забої складає низку проблем. Це велика підвищення низки властивостей установки, зокрекількість сопел, яка має перевищувати співвіднома внаслідок особливостей розміщення окремих шення площини порушуваної зони на проекцію на насадок в нижній частині бурильного агрегату та неї початкової ділянки струменю (тобто ядра стабілізаторів у верхній частині забезпечується струменю, що ще володіє властивостями порушупевний рівень обертання бурильного агрегату в вати породу). Слід при цьому врахувати що діапроцесі роботи внаслідок чого струмені робочого метр зазначеного ядра з віддаленням від зрізу агенту рівномірно впливають не на вузьку полосу насадки зменшується (звужується внаслідок втягупороди, а на всю зону, діаметр якої описується 5 35703 6 довжиною ядра струменю, що володіє властивосрозташовують на ґрунті. Монолітна опорна плита 3 тями порушувати мінеральну породу. Внаслідок оснащена анкерами 4, призначеними для здійсоднакового впливу стр уменів по всьому діаметру нення анкерного кріплення плити 3 до ґрунту за дії забезпечується суттєво більша рівномірність рахунок з'єднання плити 3 з анкерами 4 за допопросування бурильного агрегату по стволу свердмогою тросових відтяжок 5 (тросів). ловини. Крім цього група струменів з однаковим Плита 3 має в своїй конструкції центральний кутом нахилу в наслідок обертання здійснює цикотвір 6, призначений для пропуску бурильного лічний вплив на окремі частки породи, що покраагрегату 2 у напряму прохідної свердловини та щує її процес її порушення. Підвищується вісьова зазначені нижче елементи для перекриття центстійкості бурильного агрегату в процесі проходки рального отвору 6. осадкових гірських порід. Ствол свердловини фоБурильний агрегат 2 в своєму корпусі містить рмується більш правильної форми, що спрощує енергетичний пристрій бурильного агрегату, який повертання бурильного агрегату гирла свердловивиконано у вигляді герметизованих камер 7 та 8, ни та гідравлічні властивості свердловини в про(Фіг.6, 9), встановлених в порожнині корпусу і зацесі експлуатації. повнених компонентами для вироблення робочого В конкретних варіантах реалізації установки агента, при чому стінки камер 7 та 8, (Фіг.9) мають відділи робочої камери можуть бути сполучені з клапанні отвори 9, зв'язані з пультом керування різними групами породоруйнуючих насадок. 10, (Фіг.1) і сполучені з робочою камерою 11, буВнаслідок застосування зазначених ознак морильного агрегату 2, яка, у свою чергу, сполучена жлива робота установки з різними режимами роз одним робочим органом 12, (Фіг.6), або декільботи бурильного агрегату, наприклад в залежності кома робочими органами (на Фіг.6 показано один), від умов на забої. Крім того окрема робота певних що закріплено на корпусі бурильного агрегату 2, а насадок спрямованих в напрямку буріння дозворобочий орган в своєму перетині має ступінчасту ляє повернути бурильний агрегат до гирла свердформу і коаксіально розташовані стінки 13, 14, в ловини без застосування підйомного обладнання. цих стінках закріплені породоруйнуючі насадки 15, В конкретних варіантах реалізації установки 16, 17. насадки можуть мати камери-резонатори акустичУ бурильному робочому органі 12, є насадки них коливань. 15, 16, 17, 18, які орієнтовано до забою, вісі яких У випадку застосування насадок з розміщенинаправлено під різними кутами в площині вісі буми в їх порожнині резонаторами, які реалізуються рильного агрегату, в тому числі насадки 17, які простими технічними засобами у насадках струорієнтовано до забою, вісі яких розміщено під куменем робочого агенту формується потужне акустом a до радіусу площині радіального перетину тичне поле, яке направлене в тому ж напрямку що стінки 13 корпусу робочого органу 12, (Фіг.8), і наі струмінь робочого агенту, що підвищує зону р уйсадки 19, орієнтовані у зворотному напрямку - до нування струменю та вивільняє не тільки на повегирла свердловини, яке (гирло) формує собою рхневі але і в об'ємі породи структурні фізикоцентральний (що проходить по центру плити) отвір механічні напруги, що суттєво покращує процес 6. руйнування породи та додатково дробить та гомоБурильний агрегат 2 має також в своїй верхній генізує буровий шлам. частині (Фіг.6) додаткові насадки 20, 21 та 22, таОписувана установка для проходки осадкових кож орієнтовані до гирла свердловини і призначені гірських порід пояснюється детальним розкриттям для збільшення зусилля подачі агрегату 2 до заїї суттєвих елементів на кресленнях, де: бою, і для винесення бурового шламу з порожнини на Фіг.1 показаний загальний вигляд робочої свердловини та закріплені на зовнішній стінці корплощадки установки на гирлі свердловини; пусу стабілізатори 23, орієнтовані під кутом до вісі на Фіг.2 - розріз і деталі установки на гирлі бурильного агрегату 2 (Фіг.7). Агрегат 2 також у свердловини; верхній частині містить опорну поверхню 24, (в на Фіг.3 - деталь корпусу установки по фіг. 2; зоні зміни діаметру). Бурильний агрегат 2 зв'язана Фіг.4 - загальний вид установки в зоні розний з блоком 25, програмного управління його роміщення превентора без бурильного агрегату; ботою, сполученого лінією зв'язку з пультом 10, на Фіг.5 загальний вид бурильного агрегату (Фіг.1) управління всіма процесами роботи устанорозміщеного в превенторі; вки при проходці свердловини. на Фіг.6 загальний вид бурильного агрегату; Опорна поверхня 24, агрегату 2 слугує для на Фіг.7 розріз стінки корпусу бурильного агреустановки корпусу агрегату 2 в шарнірних направгату в зоні стабілізаторів ; ляючих захвата х 26, оснащених їх приводами пона Фіг.8 схема розміщення породоруйнуючи х вороту 27. насадок в місті розрізу В-В стінки корпусу робочого У опорній плиті 3 виконаний також отвір 28 з органу; розміщеним в нім поршнем 29, який своїм орієнтуна Фіг.9 принципова технологічна схема вированням перетинає центральний отвір 6, а камера блення робочого агента та подання його на поротиску (приводу) поршня, камера 30, сполучена доруйнуючі насадки. магістраллю і клапанним затвором 31, з енергетиУстановка для проходки осадкових гірських чним джерелом 32, стислого середовища (рідини порід, призначена для формування свердловин і або газу, або композитної суміші), приводом, що вироблень містить опорну основу 1, призначену призначений, для можливості екстреного передля роботи спільно з бурильним агрегатом 2. Це криття отвору 6, при цьому клапан 31 сполучений опорна основа виконана у вигляді монолітної (або з пультом керування 10. збірній і омоноліченої для міцності) плити 3, яку 7 35703 8 Поршень 29 має в своему тілі криволінійний просування бурильного агрегату 2 та відповідне патрубок 33, який при переміщенні поршня в ліве, рівномірне формування ствола свердловини. У по кресленню, положення (Фіг.3) герметично з'єдвипадку застосування насадок з розміщеними в їх нується і сполучається своєю порожниною з іншим порожнині резонаторами у них стр уменем робочокриволінійним патрубком 34, виконаним в тілі опого агенту формується потужне акустичне поле, яке рної плити. До руху поршня вліво отвір 6 в цій дінаправлене в напрямку стр уменю робочого агенту, лянці перекрито мембраною 35, яка при русі пощо підвищує зону руйнування струменю та вивільршня ним проривається (по Фіг.2). Цей патрубок няє не тільки на поверхневі але і в об'ємі породи 33 і 34 призначені для відведення флюїду (і газу) з структурні фізико-механічні напруги, що суттєво порожнини свердловини при її перекритому (попокращує процес руйнування породи та додатково ршнем) перетині. Крім того, в тілі опорної плити дробить та гомогенізує буровий шлам. виконаний патрубок 36, для відведення флюїду, Буровий шлам відводять в приймальний бунщо має кульковий підпружинений клапан 37, і запікер по патрубку 36, сполученому з горловиною 42 рно-регулюючу арматур у 38; люк 39, над патрубгирла 6 свердловини далі, по цьому ж патрубку 36, ком перекритий кришкою, що відкидається 40, а - крізь кульковий підпружинений клапан 37, і запіротвір 6, що формує гирло свердловини, перекрито но-регулюючу арматуру 38. кришкою, що відкидається, 41, закріплюваною на У процесі проходки геологічних структур (горигорловині гирла 42, (Фіг.2). зонтів) бурильний агрегат 2 використовують до Установка оснащена датчиком 43, сполученим певного рівня спорожнення джерел формування лінією зв'язку з пультом 10. Цей датчик призначеробочого агента в камерах 7 та 8, що направляний для подачі сигналу про наявність виходу флюється через насадки 15, 16, 17, 18, - для руйнуванїду (або газу) у відповідному прохідному горизонті ня порід на забої, і через насадки 19, 20, - для вигеоструктур, куди доставляється цей датчик 43 несення бурового шламу з порожнини апаратом 2. свердловини (як вказано вище). При виснаженні У нижній частині плити 3 виконані додаткові робочого агента його залишкову (за розрахунком) поршневі камери 44 і 45, призначені для надійнічастину (або частину, що зберігається в окремій шого (додаткового - за необхідності) перекриття камері) використовують для витрати тільки через гирла 46, свердловини 47, (наприклад, при появі насадки 18 (закривши насадки 15, 16, 17, 19, 20), передаварійної і аварійної ситуації на свердловивикористовуючи при цьому блок 25 програмного ні) при сходженні частин, що висуваються, 48, і 49, управління за допомогою пульту 10. Роботою сапоршневих затворів їх камер. мих насадок 18 створюють тільки підйомну силу Вся установка збирається у вигляді технологібурильному агрегату 2 і повертають його (самовичного комплексу (Фіг.1). У технологічному комплеходом) до центрального отвору 6, призначеного ксі застосовують підйомний кран 50 і сховища 51 для пропуску бурильного агрегату (Фіг.2), де його запасних (комплектів) бурильних агрегатів 2. демонтують і замість нього вводять в центральний Робота описаної установки для буріння здійсотвір 6 інший, підготовлений до використання, бунюється таким чином. рильний агрегат з сховища 51 запасних бурильних На робочому майданчику за допомогою підйоагрегатів (Фіг.1). много крану 50 зі сховища 51 запасних (комплекПри вході бурильного агрегату 2 в пласт (нафтів) бурильних агрегатів 2 беруть відповідний бутоносний, газоносний, або водоносний) спрацьорильний агрегат 2 підключають його до пульту вує датчик 43 в глибині свердловини (умовно покерування 10 та вводять його у центральний отвір казаний на Фіг.1 окремо), від якого по лінії зв'язку 6, призначений для пропуску бурильного агрегату поступає команда на перекриття центрального 2 у напряму прохідної свердловини та закріплюють отвору, - гирла 6 свердловини за рахунок подачі корпус агрегату 2 із застосуванням його опорної тиску в поршневу камеру тиску 30 і на поршень 29. поверхні 24, в шарнірних направляючих захва тах Своїм рухом (вліво по Фіг.2) поршень прориває 26, оснащених їх приводами повороту 27. мембрани 35, щільно перекриває і герметизує поПо команді з пульта керування 10 включають в рожнину свердловини під ним (Фіг.2), попереджароботу бурильний агрегат 2 (Фіг.1, 5, 6) - відкриваючи, тим самим, небажаний викид з свердловини ють камери 7 та 8, з компонентами для виробленна робочий майданчик, виконуючи правила безпеня робочого агента, які направляють в робочу качного ведення бурових робіт. меру 11 і зформований у ній робочий агент Далі, якщо умови на установці підготовлені до направляють у відповідні насадки в корпусі буриприйому і відведення флюїду (або газу, або газольного агрегату 2, при цьому породоруйнуючі наконденсатної суміші), проводять відведення цього садки 15, 16, 17, 18, (Фіг. 6) струменями робочого розкритого продукту (сировини), через кульковий агенту порушують мінеральну породу на забої, та підпружинений клапан 37, і запірно-регулюючу частина їх, яка розміщена під кутом до радіусу арматуру 38 до споживача. площини радіального перетину корпусу разом з Якщо тиск пласта високий і існує вірогідність, стабілізаторами 23 забезпечують осьове обертанщо при перекритому поршнем гирлі можлива частня корпусу бурильного агрегату 2. Внаслідок цього кова розгерметизація порожнини свердловини під обертання породоруйнуючи х насадок 15, 16, 17, поршнем, наприклад, при протіканнях через його 18, внаслідок послідовного рівномірного впливу ущільнення, то подають команду, від пульта 10, на струменів з насадок на всю зону розбурення заперекриття додаткового протиаварійного затвора безпечується рівномірне руйнування мінеральної (Фіг.4), зводячи його, перекриваючі частини 48-49 і породи на забої навіть у зонах нерівномірності герметизуючи перетин свердловини надійніше. міцності породи, що забезпечує рівномірне вісьове 9 35703 10 Таким чином розроблена установка для пронюються шляхом перерозподілу струменю робочоходки осадкових гірських порід дозволяє більш го агенту на порушення мінеральних порід та на ефективно вести порушення пород на забої свервидалення бурового шламу до гирла. дловини за рахунок врахування всіх умов що змі 11 35703 12 13 Комп’ютерна в ерстка А. Крижанівський 35703 Підписне 14 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601