ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ БУРОВОГО КОМПЛЕКСА

Предложение относится к горной промышленности и предназначено для комплексного экологического обеспечения процессов строительства глубоких скважин, проходимых в сложных геоструктурах.
В настоящее время известны принципиальные технические процессы для сопровожения работы бурового комплекса, из которых наиболее представительным является установка и процесс проходки скважины, в котором буровой шлам, поднятый к устью, направляют в отвал или в транспортирующие средства /Дмитриев А.П. и др., Термическое и комбинированное разрушение горных пород, М., Недра, 1978, с.16-22, 236-238; RU 2157011, Е21F 17/16, 2001; RU 2168599, Е21В 21/00, 2002./.
Существенными и очевидными недостатками аналогов являются отсутствие технических средств для обработки, дезактивации и захоронения токсичных фаз бурового шлама, что отрицательно отражается на экологических характеристиках процесса проходки скважин.
Наиболее близким по технической сущности является техническая экологическая система для бурового комплекса, содержащая бурильный агрегат для проходки эксплуатационной (промысловой) скважины, шламовый насос, магистраль отвода отработанного бурового раствора от устья этой скважины в отвал или транспортное средство /RU №2240420, Е21В 7/18, Е21С 37/16, 2003. (Плугин А.И.)/.
Существенным недостатком прототипа является ограниченная конструктивная схема технического средства для проходки скважины и отсутствие технического оснащения для выполнения экологических требований по непосредственной обработке и консервации отработанного рабочего агента и бурового шлама, что требует привлечения дополнительных средств для выполнения требований экологической безопасности процесса проходки скважины и консервации (или утилизации) бурового шлама.
Технической задачей и технолого-экологическим результатом данного предложения является принципиальное совершенствование технической экологической системы для бурового комплекса, возможность оперативной обработки бурового раствора, бурового шлама, газовых фаз во время проходки эксплуатационной скважины (или разведочной) в сложных геоструктурах (токсичные флюидо-, газопроявления, использование токсичных рабочих агентов, продуктов выбросов проходимых горизонтов), сокращение времени и трудозатрат на процесс консервации отработанного бурового раствора и газовых фаз.
Это в технической экологической системе для бурового комплекса, содержащем бурильный агрегат (буровую установку) для проходки промысловой скважины, шламовый насос, магистраль отвода отработанного бурового шлама, бурового раствора (и - рабочего агента) от устья скважины и при снабжении его дополнительным бурильным агрегатом мобильного типа для проходки вспомогательной скважины на заданном расстоянии от проходимой промысловой скважины, устье которой соединено с магистралью (в виде шламопровода) для отвода отработанного бурового раствора (и - газовых фаз) посредством шламового насоса, в полость вспомогательной скважины, перед устьем этой скважины в магистраль включены детектор газовой фазы и детектор жидкостной фазы, магистральный трубопровод имеет отводной патрубок, с которым соединена установка для дезактивации (обработки) токсичных включений в буровой растворе, полость этой установка своим выходным патрубком соединена с магистральным шламопроводом посредством вторичного детектора для вторичного контроля состава отводимого бурового раствора, а также оснащена контрольным газовым детектором.
При этом дополнительный бурильный агрегат оснащен набором рабочих органов для расширения ствола пройденной вспомогательной скважины. А вся техсистема оснащена насосом для подачи выщелачивающего раствора в полость этой вспомогательной скважины.
Техсистема также имеет распылитель для нанесения на стенки полости расширения скважины раствора полимеризующегося материала. А также имеет смеситель материала: раствора (связующего) и
отработанного бурового раствора, которые подают в полость вспомогательной скважины и консервируют, соблюдая экологические требования.
На фиг.1 показан общий вид буровой установки для проходки промысловой (эксплуатационной) скважины;
на фиг.2 - общий вид технической экологической системы;
на фиг.3 - конструкция рабочего органа бурильного агрегата.
Техническая экологическая система для бурового комплекса содержит основную буровую установку и ее бурильный агрегат - 1, шламовый насос 2, магистраль 3 в виде трубопровода-шламопровода для транспортировки отработанного бурового раствора; система снабжена дополнительным бурильным агрегатом 4 для проходки вспомогательной скважины 5 на заданном расстоянии от проходимой эксплуатационной (промысловой) скважины (фиг.1). В качестве бурильного агрегата 4 используют мобильную буровую установку. Устье с превентором 6 скважины 5 соединено с магистральным шламопроводом 3 посредством врезанных в него детекторов: газовых фаз - 7 и жидкостный детектор 8. Магистраль 3 имеет отводной патрубок 9 для подачи отработанного бурового раствора в полость установки 10 для его обработки и дезактивации. Установка 10 имеет выходной патрубок 11 и детектор для подачи обработанного раствора далее в шламопровод 12; детектор 13 предназначен для вторичного контроля жидкой фазы, а детектор 14 - газовых фаз на остаточное (по ЦДК) содержание токсичных включений в жидкости и в газовой фазе. Детекторы 7 и 8 также включены в магистраль перед отводным патрубком 9 для определения степени загрязненности среды.
Бурильный агрегат 4 имеет набор рабочих органов 15 (Фиг.3) для проходки вспомогательной скважины и для расширения ее ствола. Для размыва полостей расширения имеется насос 16, с помощью которого подают выщелачивающий раствор и вымывают из породы солевые и растворимые фракции; этот раствор подают с помощью распылителя 17, формируя стенки 18 расширения скважины, а закрепление стенок ведут подачей полимеризующегося раствора из смесителя 19 через тот же распылитель 17, которым оснащен бурильный агрегат 4 техсистемы (фиг.2). Работа технической экологической системы осуществляется
следующим образом. Проходку промысловой скважины ведут буровой установкой и ее бурильным агрегатом 1, буровой раствор, отработанный в стволе скважины отводят от устья по магистральному трубопроводу (шламопроводу) с помощью шламового насоса 2; отработанный буровой раствор в магистрали 3 контролируют с помощью детектора 7 газовой фазы и детектора 8 жидкостной фазы на содержание токсичных газов и токсичных включений в растворе; если содержание указанных токсичных компонентов не превышает нормы по ЦДК, отработанный буровой раствор подают по полости магистрали 3 и окончательной части его - шламопровода 12 к пройденной вспомогательной скважине 5, проходку которой осуществляют с помощью дополнительного мобильного бурового агрегата 4 и его рабочих органов 15 (фиг.2 и 3); при этом полость скважины и образованного расширения 18 обрабатывают раствором для придания устойчивости от обрушения (в качестве раствора используют или быстротвердеющий портландцемент, или полимер быстрого отверждения типа ЭД-20). Перед заполнением полости 5 и 18 скважины буровой раствор повторно исследуют на содержание токсичного газа и токсичной жидкости, соответственно, детекторами 7 и 8 перед устьем 6 скважины.
При наличии токсичных газов и токсичной жидкости (жидкой, пластичной фазы), превышающих нормы по ЦДК, отработанный буровой раствор по патрубку 9 подают в установку 10 для очистки и дезактивации, газы отводят через патрубок, оборудованный контрольным газовым детектором 14, а текучую массу отводят по патрубку 11, исследуя контрольным жидкостным детектором 13. При заполнении полости расширения 18 и полости ствола 5 скважины в отработанный буровой раствор вводят вяжущий компонент на основе сульфатостойкого цемента или на основе полиорганосилоксанового блоксополимера для придания долговечности пребывания в законсервированном виде бурового раствора и соблюдения при этом установленных требований по экологическим характеристикам. Такой технический комплекс позволяет вести экологически нормативное и безопасное обслучивание процессов проходки глубоких скважин.