УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА СОЗДАНИЯ ПОДЗЕМНОГО РЕЗЕРВУАРА В ПЛАСТЕ КАМЕННОЙ СОЛИ

Предлагаемая полезная модель относится к буровому оборудованию, а более конкретно, к устройствам для создания подземных резервуаров в пластах каменной соли, предназначенных, в частности, для хранения газа.
Известный скважинный гидромониторный расширитель содержит полый рабочий орган, соединенный с ротором буровой установки бурильной колонной; цилиндрический шарнир и породоразрушающий инструмент, содержащий гидромониторные насадки, одна из которых снабжена переводником, предназначенным для ее ориентирования в буровой скважине, а упомянутые элементы скважинного гидромониторного расширителя имеют единый гидравлический канал [Патент на изобретение №2213199, Российская Федерация, МПК 7 Е21В 7/28, опубл. 2003.09.27].
В описанном устройстве породоразрушающий инструмент расположен в скважине и кинематически соединен с ротором буровой установки, установленной над устьем скважины. А поэтому кинематическая цепь между ротором буровой установки и породоразрушающим инструментом является довольно длинной, а вся конструкция имеет значительный вес, является энергоемкой и довольно дорогой в эксплуатации, поскольку для работы устройства нужно привести в движение всю кинематическую цепь между ротором буровой установки и породоразрушающим инструментом, а также и сам породоразрушающий инструмент.
Авторами во время патентных исследований при подготовке предлагаемой заявки не были выявлены устройства, предназначенные для интенсификации процесса создания подземных резервуаров именно в пластах каменной соли. Учитывая изложенное, в основу предлагаемой полезной модели поставлена задача создания такого устройства, которое было бы относительно дешевым и простым в эксплуатации за счет создания условий для использования энергии потока воды для вращения долота породоразрушающего инструмента в процессе формирования подземного резервуара в пласте каменной соли.
Поставленная задача решается предлагаемым устройством для интенсификации процесса создания подземного резервуара в пласте каменной соли, которое содержит гидравлическую турбину, породоразрушающий инструмент, включающий долото с гидромониторными насадками, насос и телескопическую трубу, при этом гидравлическая турбина предназначена для ее установки на нижнем торце колонны бурильных труб с
возможностью ее вращения под действием потока воды, который выходит из колонны бурильных труб, телескопическая труба предназначена для прокачивания через нее воды, верхний конец внешней трубки телескопической трубы предназначен для ее шарнирного соединения с нижним торцом колонны бурильных труб, нижний торец внутренней трубки телескопической трубы прикреплен к породоразрушающему инструменту, вал турбины кинематически соединен с валом долота породоразрушающего инструмента, а насос предназначен для подачи воды к телескопической трубе со стороны ее верхнего торца и на гидравлическую турбину.
Породоразрушающий инструмент предлагаемого устройства - это трехшарошечное долото и гидромониторная насадка, прикрепленные к нижнему торцу телескопической трубы. Гидромониторная насадка содержит отверстия для создания ударной и отклоняющей струй воды. Отверстия в верхней части гидромониторной насадки предназначены для направления через них струй воды к стенке будущего резервуара и расширения каверны в пласте каменной соли путем его разрушения и растворения. Отверстия в нижней части гидромониторной насадки предназначены для управления направлениями струй воды и обеспечения контакта инструмента со стенкой формируемой каверны. Трехшарошечное долото предназначено для разрушения пласта путем вхождения в него своими твердосплавными вставками.
Насос для подачи воды к телескопической трубе установлен над устьем скважины и обеспечивает подачу потока воды через колонну бурильных труб. Такое расположение насоса облегчает его эксплуатацию и уменьшает эксплуатационные затраты. В устройстве использован поршневой насос.
Использование в устройстве телескопической трубы позволяет повысить точность работ - по мере потребности в увеличении радиуса каверны в пласте каменной соли увеличивают длину телескопической трубы с инструментом, постепенно вытягивая ее внутренние трубки из внешних.
Отсутствие конструктивных элементов для соединения породоразрушающего органа с ротором буровой установки позволяет существенно уменьшить себестоимость изготовления, материало- и энергоемкость предлагаемого устройства по сравнению с известным устройством-аналогом.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, на котором схематически показано предлагаемое устройство для интенсификации процесса создания подземного резервуара в пласте каменной соли.
Упомянутое устройство содержит телескопическую трубу 1, предназначенную для прокачивания через нее воды. Верхний конец внешней трубки телескопической трубы 1 предназначен для соединения с нижним торцом колонны бурильных труб 2 с помощью шарнира 3. На нижнем конце колонны бурильных труб 2 установлена гидравлическая турбина 4, с возможностью ее вращения под действием потока воды, поступающего из колонны бурильных труб 2. Вал турбины 4 кинематически соединен с валом долота 5 породоразрушающего инструмента. Кроме того, устройство снабжено поршневым насосом, предназначенным для подачи воды к телескопической трубе 1 со стороны ее верхнего торца и на турбину 4 (не показан). Породоразрушающий инструмент предлагаемого устройства - это трехшарошечное долото 5 и гидромониторная насадка 6, прикрепленные к нижнему торцу телескопической трубы 1. Гидромониторная насадка 6 содержит отверстия 7 для создания ударной и отверстия 8 для отклоняющей струй воды. Отверстия 7 в гидромониторной насадке 6 предназначены для направления через них струй воды к стенке будущего резервуара и расширения каверны 9 в пласте каменной соли. Отверстия 8 в нижней части гидромониторной насадки 6 предназначены для управления направлениями струй воды и обеспечения контакта инструмента со стенкой формируемой каверны 9. Между колонной бурильных труб 2 и стенкой скважины имеется вертикальное пространство (зазор) для выхода раствора соли - рассола 10 из скважины.
Предлагаемое устройство для интенсификации процесса создания подземного резервуара в пласте каменной соли работает так.
На колонне бурильных труб 2 диаметром 127 или 140 мм устройство опускают в скважине и устанавливают в заданном интервале пласта каменной соли. Через колонну бурильных труб 2 из насоса к турбине 4 и к телескопической трубе 1 подают под давлением воду. Вода, которая проходит через колонну бурильных труб 2, вращает гидравлическую турбину 4 и кинематически соединенное с валом турбины 4 трехшарошечное долото 5. При этом осуществляется одновременно механическое (трехшарошечным долотом 5) и гидравлическое воздействие на пласт каменной соли (ее растворение потоком пресной воды). Во время работы устройства задают скорость увеличения радиуса формируемой каверны 9 путем изменения давления воды в телескопической трубе 1 и скорости его удлинения за счет вытягивания внутренней трубки из внешней. Одновременно, с помощью отверстий 7 в гидромониторной насадке 6 создают ударное воздействие струй пресной воды на пласт каменной соли, а с помощью отверстий 8 управляют работой по формированию заданной геометрической формы каверны 9 за счет создания отклоняющих потоков воды.
Предлагаемое устройство позволяет уменьшить затраты времени на формирование каверны 9 необходимых размеров приблизительно на 20% по сравнению с использованием устройства-аналога, уменьшить энергетические затраты за счет использования гидротурбины 4, а также отсутствия потребности в использовании буровой установки.