БУРОВАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к области бурения, а более конкретно к устройствам для вращательного бурения, содержащим устройства для промывки скважин жидкими или газообразными текучими средами, и может быть использована при проводке скважин в многолетнемерзлых горных породах.
Известны буровые установки, содержащие приводной двигатель с ротором, мачту с лебедкой, кронблоком и барабаном с талевым канатом и талевым блоком, бурильную колонну с долотом, и промывочный блок с емкостями и промывочным агентом в них, системами очистки промывочного агента, буровым насосом с манифольдным трубопроводом и вертлюгом, соединенным с бурильной колонной (патент РФ №2242577 МПК Е 21 В 3/02, опубл. 20.12.2004 г.).
Недостатком известных устройств является низкая производительность вследствие невозможности использования высоких частот при роторном бурении.
Указанный недостаток устранен в конструкции буровой установки, содержащей приводной двигатель с ротором, мачту с лебедкой, кронблоком и барабаном с талевым канатом и талевым блоком, бурильную колонну с буровым снарядом и долотом, и промывочный блок с емкостями и промывочным агентом в них, системами очистки промывочного агента, буровым насосом с манифольдным трубопроводом и вертлюгом, соединенным с бурильной колонной (заявка на изобретение №2003125946/03 МПК Е 21 В 21/00, опубл. 10.03.2003 г. - прототип).
Недостатком известного устройства, выбранного нами в качестве прототипа по большинству совпадающих признаков, является низкая производительность вследствие невозможности участия промывочного агента в разрушении забоя с одновременным креплением стенок скважины, сложенных многолетнемерзлыми породами.
Задачей, решаемой использованием заявляемой полезной модели является повышение производительности бурения глубоких скважин.
Техническая сущность заявляемого решения заключается в том, что известная буровая установка, содержащая приводной двигатель с ротором, мачту с лебедкой, кронблоком и барабаном с талевым канатом и талевым блоком, бурильную колонну с буровым снарядом и долотом, и промывочный блок с емкостями и промывочным агентом в них, системами очистки промывочного агента, буровым насосом с манифольдным трубопроводом и вертлюгом, соединенным с бурильной колонной, снабжена автоматизированной компрессорной станцией, емкостью для жидкого азота и насосом для перекачки жидкого азота, последовательно включенными в манифольдный трубопровод перед вертлюгом, а в качестве систем очистки используются газовые циклоны и фильтры.
Снабжение буровой установки автоматизированной компрессорной станцией, емкостью для жидкого азота и насосом для перекачки жидкого азота, последовательно включенными в манифольдную линию перед вертлюгом, обеспечивает доставку к забою энергетически активного промывочного агента - жидкого азота, а использование в качестве систем очистки газовых циклонов и фильтров - оперативное отделение от промывочного агента - азота выбуриваемого и доставляемого на поверхность шлама.
На фиг.1 показано схематическое изображение заявляемого устройства, вид спереди.
Буровая установка (фиг.1) содержит приводной двигатель (на фиг. не показан) с ротором 1, мачту 2 с лебедкой, кронблоком и барабаном (на фиг. не показаны) и талевым канатом 3 с талевым блоком 4, бурильную колонну 5 с буровым снарядом 6 и долотом 7, размещенными в скважине 8 с кондуктором 9 и обвязкой устья 10 скважины 8.
На талевом блоке 4 подвешен вертлюг 11, сообщающий полость бурильной колонны 5 посредством манифольдного трубопровода 12 с насосом 13, всасывающий канал которого сообщен с емкостью 14 для жидкого азота, полость которой сообщена с рабочей полостью автоматизированной компрессорной станции 15.
Выходной канал обвязки устья 10 сообщен со всасывающей полостью автоматизированной компрессорной станции 15 через фильтры и газовые циклоны 16.
Заявленная буровая установка работает следующим образом.
В процессе бурения горные породы, слагающие забой разрушаются долотом 7, вращаемым буровым снарядом 6, например забойным двигателем. Промывочный агент помимо основных своих функций реализует на забое энергию, выделяющуюся при переходе из жидкого состояния в газообразное. Кроме того, воздействие на первой стадии контактирования с горной породой жидкого азота приводит к разрушению межкристаллических связей в горных породах, ускоряя процесс механического разрушения их резцами долота 7, и повышая тем самым ресурс его работы.
Под действием высоких забойных температур жидкий азот превращается в газообразный, увеличиваясь в объеме и ускоряя очистку забоя от выбуриваемого долотом 7 шлама.
Газообразный промывочный агент продолжает сохранять свою низкую температуру в затрубном пространстве, чем способствует предохранению стенок скважины от обрушения.
На поверхности промывочный агент - газообразный азот очищается от шлама в газовых циклонах и фильтрах и поступает в автоматизированную компрессорную станцию 15, где компремируется до жидкого состояния, переводится в емкость 14, откуда насосом 13 закачивается в полость бурильной колонны 5 через вертлюг 11. Цикл повторяется.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ИЛИ ИНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
1. Повышение производительности бурения вследствие реализации на забое энергетической активности жидкого азота.
2. Повышение проходки на долото.
3. Снижение аварийности от обрушения стенок скважины.