УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОХОДКИ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СТРУКТУР

Предложение относится к способам проходки горных пород путем воздействия на буримую среду энергией струй рабочего агента под давлением и предназначено для образования скважин и выработок различного назначения.
Технологические процессы проходки горных пород и образования скважин в настоящее время решены определенными приемами и операциями, из которых наиболее представительными являются способы образования скважин, существенными приемами и признаками которых являются: оборудование устья постановкой превентора, проходка геологических горизонтов путем воздействия на буримую среду энергией струй рабочего агента, формирование восходящего потока к устью скважины для выноса бурового шлама из зоны забоя и полости скважины [Дмитриев А.П. и др.. Термическое и комбинированное разрушение горных пород, М., Недра, 1978, с.135-136; US 3917007, 175/14; FR 2232670, Е21В 7/18; RU 2161245, Е21В 7/14].
Существенными и очевидными недостатками аналогичных способов являются: сверхнормативные удельные расходы рабочего агента на забое и повышенные затраты энергии на формирование потока бурового шлама, направляемого из ствола к устью скважины; неуправляемость характеристик процесса по тепловой и кинетической энергиям, параметрам рабочего агента и воздействию его на забой и стенки проходимой скважины. Это ведет к стохастическому процессу выбора операций и параметров способа и отражается на перерасходах компонентов, формирующих объем рабочего агента для проходки скважины в геологических горизонтах.
Технической задачей и положительным результатом данного технического предложения является повышение энерговооруженности и увеличение моторесурса установки для повышения эффективности использования рабочего агента на забое, удлинение циклов работы и сокращение вынужденных спуско-подъемных операций бурильного агрегата от забоя к устью скважины. Это приводит к увеличению производительности установки и повышению устойчивости стенок скважины в межцикловые операции.
Указанная задача и технический результат достигаются за счет того, что установка для проходки геологических структур, содержащая бурильное устройство в виде удлиненного корпуса, в полости которого размещен генератор парогазового агента, источники топливных компонентов и хладагента, выполненные в виде емкостей, соединенных посредством клапанных отверстий с генератором, который сообщен с полостью рабочего органа, оригинальна тем, что клапанные отверстия дополнительно оснащены дросселирующими клапанами, сообщение генератора с рабочим органом также выполнено посредством дросселирующего клапана, при этом рабочий орган выполнен наборным из телескопически соединенных частей.
Установка характеризуется тем, что рабочий орган выполнен из набора усеченных конусов, телескопически соединенных друг с другом.
На фиг.1 - показан общий вид установки;
на фиг.2, 3, 4 и 5 - детали установки;
на фиг.6 - схема работы на забое.
Установка для этого содержит генератор 1 парогазового агента соединенного с источниками: топливных компонентов 2, хладагента 3 посредством клапанных отверстий 4 и 5. Рабочее пространство генератора 1 соединено с полостью рабочего органа 6, оснащенного забойными насадками 7 и насадками 8, создающими усилие подачи рабочего органа к забою проходимой скважины. Генератор 1 с помощью дросселирующих клапанов 10 может менять количество и давление подаваемого в рабочий орган парогазового агента, соответственно, меняя характеристики струй, воздействующих на забой и создающих восходящий поток бурового шлама;
для этой же задачи рабочий орган 6 имеет мобильную конструктивную схему, позволяющую оперативно изменять объем его рабочей камеры, увеличивать или снижать расход рабочего агента, оперативно выбирая режим и параметры воздействия на породу забоя.
Рабочий орган 6 имеет модульную конструкцию, состоящую из телескопически соединяемых усеченных конусов 11, 12 и 13 (фиг.2, 3). Это позволяет оперативно менять не только его геометрическую форму, но и менять операции и режимы воздействия на забой, на формирование восходящего потока бурового шлама.
Работа установки для проходки геологических структур осуществляется следующим образом. В генератор 1 парогазового рабочего агента подают топливные компоненты из емкости 2, подают хладагент из емкости 3 с помощью его клапанов 4 и 5. Регулирование подачи этих компонентов ведут с помощью дросселирующих клапанов 4, 5, 9 и 10 (фиг.4, 5); с помощью таких же клапанов ведут подачу рабочего парогазового агента в полость рабочего органа 6, который, своими насадками 7 и 8 ведет разрушение пород на забое. Производительность рабочего органа зависит от конструкции (фиг.2, 3. 6), представляющей собой несколько усеченных конусов 11, 12, 13, телескопически входящих один в другой по одной оси. Это позволяет оперативно регулировать расход агента на забой и на вынос бурового шлама. При проходке слабых осадочных пород используют конструкцию рабочего органа с максимальным расходом (фиг.3) - для быстрой проходки слабых горизонтов с одновременной или последующей обсадкой стенки скважины. При встрече с плотных и скальных горизонтов рабочий орган телескопически вводится - конус в конус (фиг.2, 6), расход снижается, давление растет, увеличивая силовые нагрузки от динамического и теплового воздействия на породу забоя. Это приводит к более эффективной работе установки с одновременным рациональным расходом рабочего агента на процесс.