ТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ПРОХОДКИ СКВАЖИН И ВЫРАБОТОК

Предложение относится к технологии проходки горных пород буровыми устройствами, использующими сжатую рабочую среду и механический инструмент для разрушения породы на забое.
Эта важнейшая технология добычи углеводородного сырья и других ископаемых реализуется с помощью буровых комплексов различных конструктивных модификаций, одним из которых является направление развития технических комплексов для проходки скважин и выработок, содержащих бурильное устройство, имеющее рабочий породоразрушающий орган, подъемно-транспортное оборудование, комплект обсадных труб (набор колонны), энергетический агрегат, станцию технического обслуживания рабочей площадки и всего ее технического оснащения [RU 2240420, 2004; RU 65937, 2007; RU 75864, 2008; US 3934659; DE 2350422; FR 2307118; RU 2344264, 2008].
Последнее из указанных технических решений является наиболее близким по сущности и достигаемому техническому результату.
Указанный прототип технического комплекса обладает очевидным технологическим преимуществом перед аналогами, в частности, - за счет оперативной смены операций и режимов проходки различных геологических пластов и пород при изменении направлений проходимой скважины, однако этот технический комплекс обладает также и существенными недостатками, которые заключаются в его принципиальной конструктивной схеме, где отсутствует эффективное выполнение рабочего органа, снижающее его породоразрушающую активность, а использование однотипного бурильного устройства приводит к технологическим циклическим остановкам и снижению эффективности процесса бурения.
Технической задачей и технологическим результатом предлагаемого технического бурового комплекса является существенное увеличение КПД использования энергии термогазогенераторов бурильных устройств этого комплекса, что приводит к заметному повышению производительности комплекса при выполнении технологических операций по разработке забоя, закреплению стенок скважины и подготовке ее к эксплуатации.
Указанная техническая задача и положительный технологический эффект достигаются за счет того, что технический комплекс для проходки скважин и выработок, содержит превентор, бурильное устройство, имеющее рабочий породоразрушающий орган, подъемно-транспортное оборудование, набор обсадных труб, энергетический агрегат, станцию технического обслуживания, при этом в комплексе превентор выполнен в виде модульных элементов, имеет механизм перекрытия проходного цилиндра и магистраль отвода вскрытых продуктов, бурильное устройство выполнено в виде удлиненного полого тела, в корпусе которого размещен энергетический агрегат в виде термогазогенератора, рабочее пространство которого соединено с полостью рабочего органа, оснащенного каскадами сопел, ориентированных под различными углами к поверхности забоя, к стенкам скважины и к устью, и оснащенного на своем корпусе механическими дисковыми резцами, имеющими оси вращения, при этом комплекс имеет несколько бурильных устройств, опускаемых на забой и в ствол скважины.
Технический комплекс характеризуется тем, что станция технического обслуживания комплекса включает хранилище корпусов бурильных устройств, бункер для резервного запаса топливных компонентов и транспортный конвейер для удаления бурового шлама.
Технический комплекс также характеризуется тем, что термогазогенератор выполнен в виде камер, оснащенных топливными компонентами.
В техническом комплексе в качестве указанных бурильных устройств используют модульные буровые агрегаты: для разработки забоя, для закрепления стенок проходимой скважины, для резервного объема топливных компонентов и агрегат для сбора шлама и стыковки с указанными модульными агрегатами - для выполнения спуско-подъемных технологических операций в полости скважины.
В техническом комплексе каждый модульный агрегат оснащен индивидуальным термогазогенератором и топливными компонентами.
Описываемый технический комплекс раскрывается прилагаемыми чертежами, где:
на фиг.1 показана комплектация технических средств комплекса на площадке;
на фиг.2 - размещение бурильных устройств в стволе скважины;
на фиг.3 и 4 показан общий вид бурильных устройств и конструктивные детали;
на фиг.5 - вид превентора и бурильного устройства при спуске его в скважину.
Такое принципиальное конструктивное выполнение всех устройств, агрегатов и узлов бурового комплекса позволяет вести работы в скважине при всех меняющихся условиях в стволе скважины.
Технический комплекс содержит оборудование рабочей площадки: превентор 1, подъемно-транспортное оснащение 2, станцию технического обслуживания, включающую хранилище 3 бурильных устройств, бункер 4 с запасом топлива, транспортный конвейер 5 для удаления и консервации бурового шлама 6, пульт управления 7 процессами, вспомогательное оборудование 8, связанные линиями связи. Технология включает комплект оригинальных модульных бурильных устройств 9, 10, 11 и 12, включающих, соответственно, буровой агрегат 9, агрегат 10 для обработки и закрепления стенок скважины, агрегат 11 для резервного количества топливных компонентов и агрегат 12 для сбора шлама, очистки ствола скважины, а также - для выполнения спуско-подъемных операций в стволе скважины, в т.ч. подъем указанных агрегатов 9, 10 и 11; превентор 1 для обслуживания агрегатов имеет захваты 13, магистраль 14 отвода бурового шлама в шламоотвал 6; имеет также механизм 15 перекрытия проходного цилиндра и магистраль 16 отвода вскрытого флюида и/или газа. Бурильный агрегат имеет термогазогенератор 18, рабочий орган 19 с каскадами сопел: 20, 21, 22 и механическим инструментом 23 в виде дисковых резцов. Термогазогенераторы в каждом агрегате имеют запас топливных компонентов, - это обеспечивает их автономную работу в стволе скважины, на забое и при выполнении всех технологических спуско-подъемных операций процесса проходки скважины.
Работа технического бурового комплекса осуществляется следующим образом. На рабочей площадке (фиг.1) производят монтаж технологического оборудования: превентора 1, подъемно-транспортного оборудования 2 и обслуживающего технического оснащения: 3, 4, 7, 8 (как указано выше); в направляющий рабочий цилиндр превентора вводят бурильное устройство 9 (фиг.2, 5), включают термогазогенератор 18, подающий парогазовый рабочий агент в сопла 20, 21, 22 рабочего органа 19; струи совместно с резцами 23 разрабатывают забой, а отходящий поток бурового шлама выносится к устью и по магистрали 14 и конвейеру 5 сбрасывается в шламосборник 6. Пополнение запаса топлива в устройстве 9 осуществляют спуском в ствол скважины устройства 10 и 11 или одного из них, при этом дополнительно осуществляют закрепление стенки скважины температурным воздействием и динамическим уплотнением струями агента. При увеличении глубины скважины включают в работу агрегат 12, который собирает в себя буровой шлам, оставляя в своем корпусе частицы породы более крупных размеров, которые не поднимаются к устью в восходящем потоке. Этот же агрегат 12 предназначен для эвакуации остальных агрегатов (9, 10, 11) из ствола скважины при очередных циклах технологии проходки и при завершении буровых работ.
Таким образом, работа всех агрегатов технического бурового комплекса строго согласована и сбалансирована во всех технологических операциях проходки геологических горизонтов и образования скважины. Далее это оснащение демонтируется и используется для проходки следующей скважины, а устье (головка) пройденной скважины оборудуется расходной арматурой и контрольными приборами.