Технический комплекс для образования скважин и выработок в осадочных горных породах
Предложение относится к горнодобывающей области техники и предназначено для использования в технологии образования скважин и выработок. Техкомплекс включает механизмы рабочей площадки: оборудование устья скважины 1, спуско-подъемный агрегат 2, вспомогательное оборудование и инструмент 3, буровую установку 4, выполненную в виде автономного модуля 5, оснащенного энергетической установкой 6 с емкостями 7, 8 и 9 расходных компонентов, имеющего один - 10 или два - 11 породоразрушающих рабочих органа, оснащенных механическими 12 и термогазоструйными 13 рабочими насадками, кольцевыми насадками 14 и дополнительными насадками 15 на корпусе и торце 16 модуля бурового агрегата, снабженного также редукционными клапанами подачи расходных парогазообразующих рабочих агентов, используемых для разработки забоя, выноса бурового шлама к устью скважины, упрочнения стенок проходимой выработки перед опусканием свеч колонны обсадных труб. Техкомплекс является многофункциональным оборудованием для горнопроходческих работ. Ил. - 3; форм. - 3 п.
Предложение относится к горному делу и используемых для проходки пород устройств, воздействующих на разрушаемую среду энергией струй рабочего агента под давлением.
В настоящее время известны принципиальные направления развития устройств и комплексов для проходки скважин и выработок, из которых наиболее представительными являются устройства, содержащие корпус в виде удлиненного цилиндра, в полости которого размещен генератор рабочего агента, программированное устройство управления работой узлов, рабочий орган, соединенный с рабочим пространством генератора и оснащенный породоразрушающими сопловыми насадками, ориентированными к забою, стенкам и устью скважины [RU 45766, 2004; RU 47041, 2005; RU 2222681, 2004; RU 2240420, 2004, МПК Е21В 7/14; RU 99817, Е21С 37/16, 2010; RU 88725, 2009; RU 84907, 2009; RU 46289, 2005; RU 2240420, Е21B 7/17, 2004. Последнее из указанных устройств (RU 2240420) является более прогрессивным по отношению к аналогам, а также является наиболее близким по конструкции и достигаемому эффекту к предлагаемому устройству для проходки скважин и выработок.
Очевидными и существенными недостатками аналогов и прототипа являются высокие удельные затраты рабочего времени и расходы рабочего агента на процесс разрушения пород на забое, на формирование восходящего потока бурового шлама и на выполнение спуско-подъемных операций устройства от устья к забою и обратно. Эти технологические недостатки вызваны несовершенной, исходя из современных требований горной промышленности, конструкцией устройства.
Технической задачей и положительным результатом заявляемого устройства является существенная модернизация и усовершенствование принципиальной конструкции корпуса, рабочего оборудования и агрегатов техкомплекса, снижение удельных расходов рабочего агента на процессе формирования скважины (выработки), восходящего потока бурового шлама и на спуско-подъемные операции бурового устройства. Это позволяет увеличить производительность буровых работ и повысить их эффективность при проходке различных геогоризонтов.
Указанная задача и эффективность достигаются за счет того, что технический комплекс для образования скважин и выработок в осадочных горных породах, включающий рабочую площадку с подъемно-транспортными механизмами, оборудование устья скважины, буровое устройство, при этом в техкомплексе оборудование устья скважины имеет превентор с механизмом перекрытия и захвата трос-кабеля и - сливной патрубок ниже механизма перекрытия, устье оснащено направляющим раструбом, а буровое устройство имеет полый цилиндрический корпус, оснащенный силовым агрегатом с отсеками, заполненными сжатым газом и термореагирующим жидким составом, полость силового агрегата соединена с несколькими газорасходными насадками, часть которых ориентирована к забою, а другая - к устью скважины, насадки соединены с корпусом посредством сильфонов, имеют форму конуса или усеченной пирамиды, при этом силовой агрегат выполнен в виде нескольких камер, заполняемых указанным жидким составом с помощью распределительных перфорированных дисков и каналов, оснащенных нагревательными элементами.
На фиг.1 - общий вид описываемого техкомплекса;
на фиг.2 - оборудование устья скважины;
на фиг.3 - конструкция бурового устройства;
на фиг.4 - вид бурового устройства перед спуском на забой;
на фиг.5 - деталь оснащения корпуса бурового устройства;
на фиг.6, 7 - конструкция рабочего органа;
на фиг.8, 9 - соответственно: вид А на фиг.5, сечение по Б-Б на фиг.5.
Данный техкомплекс включает механизмы рабочей площадки: оборудование устья скважины 1, в виде превентора, спуско-подъемный агрегат 2, вспомогательное оборудование и инструмент 3, буровое устройство 4, имеющее полый цилиндрический корпус и выполненное в виде автономного модуля 5 (фиг.3), оснащенного силовым агрегатом 6 с отсеками 7, 8 и 9 и камерами для расходных компонентов, заполненными сжатым газом и терморегулирующим жидким составом, имеющего один - 10 или два - 11 породоразрушающих рабочих органа (фиг.4), оснащенных механическими 12 и термогазоструйными 13 рабочими насадками (фиг.3, 6), часть которых ориентирована к забою, а другая - к устью скважины, имеют форму конуса или усеченной пирамиды (фиг.3, 5, 6), кольцевыми насадками 14 и дополнительными насадками 15 на корпусе, который имеет соединительные сильфоны 17 частей 5 и 10 агрегата, и торце 16 модуля бурового агрегата, снабженного также редукционными клапанами 18 и 19 подачи расходных парогазообразующих рабочих агентов, подаваемых через расходную камеру 20, имеющую нагревательный элемент 21, используемых для разработки забоя, выноса бурового шлама к устью скважины, упрочнения стенок проходимой выработки перед опусканием свеч колонны обсадных труб. Превентор 1 (фиг.1, 2) имеет механизм 22 перекрытия его сечения и - захвата трос-кабеля 23; также имеет сливной патрубок 24 (фиг.2), расположенный ниже механизма 22.
Превентор оснащен приводными рычагами 25 (фиг.2, 4) для удержания бурового устройства перед спуском на забой, и оснащен направляющим раструбом 26 для отвода бурового шлама от рабочей площадки. Техкомплекс является многофункциональным оборудованием для горнопроходческих работ.
Работа техкомплекса осуществляется следующим образом. Буровую установку 4 в виде модуля 5 (фиг.2) размещают на устье скважины 1, включают энергоустановку 6 силового агрегата, рабочий агент, формируют из термореагирующей жидкой композиции (НА+KM+ПАА+H2 O), выделяющей около 2 м3 газа при терморазложении 1 дм3 при начальной t°=570°С, его подают в полости пород оразрушающих рабочих органов 10 и 11, струями газа, истекающими под давлением из насадок 13 и 14 разрабатывают породу на забое, а струями насадок 15 формируют и временно закрепляют стенку скважины (выработки), при этом струи насадок 16 на торце корпуса создают восходящий по устью поток бурового шлама и осуществляют очистку ее ствола. Такая многофункциональность комплекса достигнута за счет оригинальной общей технологической схемы (фиг.1), за счет использования нового газовыделяющего состава, а также за счет более совершенной буровой установки (фиг.2, 3, 4), что позволяет увеличить производительность в 1.26-1.30 раза и повысить эффективность процесса образования скважины на 26-33% по сравнению с базовым МБА-аппаратом конструкции А.И.Плугина, других аналогичных техкомплексов.
Технический комплекс для образования скважин и выработок в осадочных горных породах, включающий рабочую площадку с подъемно-транспортными механизмами, оборудование устья скважины, буровое устройство, отличающийся тем, что оборудование устья скважины имеет превентор с механизмом перекрытия и захвата трос-кабеля и сливной патрубок ниже механизма перекрытия, устье оснащено направляющим раструбом, а буровое устройство имеет полый цилиндрический корпус, оснащенный силовым агрегатом с отсеками, заполненными сжатым газом и термореагирующим жидким составом, полость силового агрегата соединена с несколькими газорасходными насадками, часть которых ориентирована к забою, а другая - к устью скважины, насадки соединены с корпусом посредством сильфонов, имеют форму конуса или усеченной пирамиды, при этом силовой агрегат выполнен в виде нескольких камер, заполняемых указанным жидким составом.
