УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОХОДКИ СКВАЖИН

Предложение относится к технологии проходки скважин в различных геологических условиях при использовании для разрушения пород на забое струй рабочего агента под давлением.
Технология проходки скважин в настоящее время представлена широким спектром технических средств, использующих для разрушения пород энергию сжатой рабочей среды, преимущественно парогазового высокотемпературного агента, истекающего на забой в виде струй под давлением. Наиболее представительными в данной отрасли являются способы и устройства для проходки скважин и выработок в геологических структурах, содержащие превентор, смонтированный на устье скважины, имеющий цилиндрическую направляющую для размещения в ней бурильного аппарата перед подачей на забой, указанный бурильный аппарат оснащен термогазогенератором, рабочее пространство которого соединено с полостью рабочего органа, ориентированного к забою [RU 113297, Е21В 7/14, Е21С 37/16, 2011; RU 2344264, 2008; Сулакшин С.С., Бурение геологоразведочных скважин, М., Недра, 1997.; US 2010/02189937 А1, 2010; ЕА 200601056, 2007].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для проходки скважин и выработок содержащее технические признаки, идентичные отмеченным в приведенных аналогах, а также имеющее более эффективное конструктивное выполнение основных и вспомогательных узлов корпуса и рабочего органа [RU 2222681, Е21В 7/00], Е21С 37/16, 05.08.2008.].
Существенным недостатком прототипа является ограниченность выполняемых операций при проходке скважины в сложных горизонтах и при неустойчивых стенках скважины, когда требуется оперативное надежное закрепление стенки механическими средствами для повышения безопасности работ по углублению проходимой скважины.
Технической задачей и положительным технологическим результатом заявляемого технического решения является повышение надежности и безаварийности процесса проходки скважины в сложных геологических условиях с проявлением условий неустойчивости стенок скважины.
Указанная задача и технический результат достигается за счет того, что предлагаемое устройство для проходки скважин в геологических структурах содержит превентор, смонтированный на устье скважины, имеющий цилиндрическую направляющую для размещения в ней бурильного аппарата перед подачей на забой, указанный аппарат оснащен термогазогенератором, рабочее пространство которого соединено с полостью рабочего органа, ориентированного к забою, при этом корпус бурильного аппарата оснащен снаружи вспомогательным полым цилиндром, имеющим по своей длине разъем, части сторон которого заходят внахлест одна на другую, при этом вспомогательный полый цилиндр оснащен временным фиксатором разъема его сторон.
Устройство для проходки скважин характеризуется тем, что в корпусе бурильного аппарата размещены емкости: с топливными компонентами, с запасом хладагента и с западом сжатого газа, причем емкость со сжатым газом сообщена магистралями с емкостями топливных компонентов и емкостью хладогента.
На фиг. 1 показан общий вид технического комплекса;
на фиг. 2 - бурильный аппарат при закреплении стенки скважины;
на фиг. 3 - компоновочная схема бурильного аппарата;
на фиг. 4 и на фиг. 5 - сечение по А-А на фиг. 2 (в профиле и диаметральное);
на фиг. 6 - узел А на фиг. 5 - деталь разъема;
на фиг. 7 - конструкция рабочего органа.
Устройство для проходки скважин содержит оборудование устья скважины, выполненное в виде превентора 1 с цилиндрической направляющей, в которой, перед подачей на забой, устанавливают бурильный аппарат 2, конструкция которого включает энергетический узел, представляющий собой термогазогенератор (ТГА) 3, питаемый по подводящим магистралям топливными компонентами, которыми заполнены емкости 4 и 5. Емкость 6 с хладагентом предназначена для питания системы охлаждения ТГА - 3, а емкость 7, имеющая запас сжатого газа, соединена магистралями с полостями емкостей 4, 5 и 6. Корпус аппарата 2 оснащен снаружи вспомогательным полым цилиндром 8, который имеет по своей длине разъем, части сторон которого заходят внахлест одна на другую, с помощью которых этот цилиндр 8 имеет возможность регулирования его диаметра. Аппарат 2 оснащен рабочим органом 9, имеющим насадки, для разрушения породы на забое, выполненные в виде сопел и механических резцов, при этом сопла 11 ориентированы на забой, а сопла 12 ориентированы к устью скважины.
Вспомогательный полый цилиндр 8 имеет разъем 13 за счет захождения одна за другую внахлест сторон этого разъема. Цилиндр 8 стянут по линии разъема 13 и зафиксирован временным фиксатором 14, удерживающим его от раздвижки в силу его упругости, как плоская пружина
Описываемое устройство работает следующим образом. Бурильный аппарат 2 подают на забой, включают термогазогенератор 3, струями рабочего агента, истекающими из сопел 11, 12 рабочего органа 9 разрабатывают породу на забое и удаляют из него буровой шлам к устью по стволу скважины. При проходке неустойчивых горизонтов (обвальные, сыпучие, водонасыщенные и т.п.) аппарат 2 (фиг. 2) отделяет от своего корпуса вспомогательный полый цилиндр 8 за счет отстегивания фиксатора 14 (А), что приводит к разжатию этого цилиндра по разъему 13, увеличению его диаметра (за счет упругости его стенки, представляющей собой плоскую пружину) и закреплению стенки скважины (фиг. 2), предупреждая этим ее обвал и осыпание. Этот технологический процесс повышает безопасность и надежность проходки скважины и способствует более эффективному удалению бурового шлама по стволу скважины - к ее устью.