Мобильная буровая установка
Техническое решение относится к области горного деда и предназначено для использования в технологии образования скважин и проходки выработок в осадочных геологических структурах.
Мобильная буровая установка выполнена из двух основных агрегатов: бурильного аппарата I и направляющей установки 2 для размещения аппарата I на устье скважины иди выработки и дальнейшей проходки скважины за счет разрушения грунта струями рабочего агента, истекающими из сопел рабочего органа 3, который оснащен аппарат I; в корпусе аппарата размещен генератор рабочего агента в виде термогазогенератора 4, имеющего одну 5 или несколько камер газообразования, заполненных твердым топливом 6. Аппарат также оснащен программированным блоком управления 7, расчитанным на исполнение команд пуска, работы, выключения и подъема его на поверхность после окончания процесса проходки скважины или выработки. Для большей практичности использования бурильного аппарата процесс его установки в направляющей 2, ориентирования по высоте скважины и извлечения аппарата на дневную поверхность его соединяют тросом с барабаном лебедки, имеющей механический или ручной привод.
Конструкция мобильного бурового аппарата обеспечивает его полную энергетическую автономность и высокую эффективность использования в любых полевых условиях и в районах труднодоступной местности т.к. габариты и вес всей установки незначительны.
Мобильная буровая установка относится к области горного дела и предназначена для выполнения технологических операций по разрушению пород на забое при проходке скважин и выработок в осадочных горных породах и мерзлых грунтах.
В соответствии с назначением мобильная буровая установка со-держит направляющее устройство, размещаемое на устье скважины или выработки, а также содержит автономный бурильный аппарат, ко-торый имеет удлиненный полый корпус, выполненный в виде цилиндра или полого удлиненного тела любой формы в поперечном сечении, кор-пус оснащен программированным (простейшим по конструкции и выпол-няемым функциям) блоком управления, на одном торце корпуса зак-реплен породоразрушающий рабочий орган, выполненный преимущественно в виде полого конуса иди полой пирамиды, рабочее простран-ство которого соединено с полостью корпуса и с размещенным в нем генератором рабочего агента, выполненного в виде одной или нес-кольких камер газообразования (термогазогенератор), оснащенных твердым топливом с узлом воспламенения этого твердого топлива, при этом рабочий орган оснащен забойными породоразрушающими соп-лами, соплами для осуществления расширения и калибровки сечения скважины, и соплами, ориентированными в сторону противоположную от забоя (направленных к устью скважины, выработки) и предназна-ченными для создания усилия давления на рабочий орган и для соз-дания восходящего потока бурового шлама (газа и несомой им раз-рушенной породы на забое) к устью скважины или выработки и выб-роса этого бурового шлама на дневную поверхность грунта.
При этом в установке между соседними (при нескольких каме-рах) камерами газообразования выполнены перемычки с отверстиями
в них и закрепленными в отверстиях замедлителями передачи рабо-чего (запального) импульса от одной камеры газообразования и ее топлива к топливу другой камеры газообразования.
Рабочий орган установки оснащен сменными соплами для возмож-ности выбора режимов его работы на забое при проходке скважины и при выполнении процесса расширения, калибровки сечения скважины, и регулирования плотности и скорости восходящего потока шлама.
Описываемая мобильная буровая установка раскрывается далее на примере ее конструктивного технического исполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи где изображено:
на фиг.I - общий вид бурильного аппарата мобильной буровой установки с сечением по продольной оси;
на фиг.2 показан общий вид мобильной буровой установки;
на фиг.3 раскрыт рабочий орган бурильного аппарата;
на фиг.4 камера газообразования с топливом;
на фиг.5 - деталь камеры газообразования термогазогенера-тора бурильного аппарата установки;
на фиг.6 - деталь перемычки между рабочими камерами;
на фиг.7 показана конструкция рабочего сопла. Мобильная буровая установка содержит автономный бурильный аппарат I (фиг.1) и направляющую установку 2 (фиг.2), в которой
размещают аппарат I перед работой. Аппарат I оснащен рабочим поро-доразрушавщим органом 3 (фиг.1 и фиг.3), а в полости бурильного ап-парата, выполненного в виде удлиненного корпуса (цилиндра или дру-гого тела), размещён генератор рабочего агента (термогазогенератор) 4, имеющий свой корпус 5 из термостойкого материала, в по-лости которого размещено топливо 6 (фиг.4, фиг.5), преимущественно
твердое топливо (типа НМФ-2 и т.п. состава).
Установка и ее аппарат I оснащена программированным блоком
7 управления работой в т.ч. работой генератора рабочего агента и тросовой лебедкой, трос которой соединен с рымом (захватным коль-цом, фиг.2) аппарата I (лебедка на чертеже не показана, как не имеющая прямого отношения к аппарату).
Корпус аппарата I целесообразно выполнить из отдельных частей, соединенных между собой резьбовыми вставками 8 (фиг.1, фиг.6), что позволяет выполнять корпус из модульных блоков различной дли-ны и различной производительности по выработке рабочего агента.
Рабочий орган 3 (фиг.3, фиг.1, фиг.2) соединен с помощью резь-бового основания 9 с торцем корпуса I, при этом рабочий орган ос-нащен в своих резьбовых отверстиях 10 одним или несколькими за-бойными соплами, а также соплами 11 и 12, предназначенными для расширения и калибровки сечения скважины, а сопла 13 предназначе-на для создания усилия подачи рабочего органа (и всего аппарата) к забою при одновременном выполнении функции создания восходя-щего потока бурового шлама к устью скважины и выброса шлама на дневную поверхность грунта; конструкция сопел приведена на фиг.7 - - сопло 14. Рабочий орган имеет размеры, согласованные с размера-ми торца корпуса (показаны диаметры и условное количество сопловых
отверстий как пример выполнения рабочего органа).
Генератор рабочего агента в своей нижней (к рабочему органу)
части 15 (фиг.5, фиг.1) имеет перфорированную перемычку с закреп-ленным в ней воспламенителем топлива 16, работающим от токоподающих устройств (например, от аккумулятора и конденсатора). При этом работа одной части генератора рабочего агента (на фиг.1 - четыре части) передается рабочим воспламеняющим импульсом другой части через замедлитель 17 (фиг.6) закрепленный в перемычке 18, разде-ляющей две соседние камеры газообразования (фиг.1).
Работа описанной мобильной буровой установки осуществля-ется следующим образом. Направляющую установку (фиг.2) закрепля-ют на поверхности грунта с помощью ее оттяжек, кольев и опорного кольца. Рым бурильного аппарата I соединяют с тросом лебедки, име-ющей механический или ручной привод, размещают аппарат I в направ-ляющей 2 с помощью ее роликов ориентируют аппарат на забой и вклю-чают в работу генератор рабочего агента с помощью программированного
блока 7 установки. Узлом воспламенения 16 запускают в ра-боту топливо 6 термогазогенератора 4, вырабатываемый под давле-нием газ поступает в полость рабочего органа 3 и, вырываясь из сопел 10, 11, 12 и 13, совершает работу на забое и в полости про-ходимой скважины или выработки, разрушая породу на забое, выпол-няя операции расширения и калибровки сечения проходимой скважины, как это показано выше); отходящий от забоя поток отработанного газа и частиц разрушенной породы (шлам) направляется к устью сква-жины и на дневную поверхность грунта.
После окончания процесса проходки скважины бурильный аппарат I извлекают из ее полости с помощью указанной тросовой тяги (фиг.2) и освобождают полость скважины для осуществления процесса закреп-ления ее стенок опусканием обсадных труб, если эта скважина явля-ется промысловой (например, водозаборной); в случае разведочной скважины обсадка ее может не осуществляться, а выполняется лабо-раторный анализ разрушенных пород.
Таким образом, разработанная мобильная буровая установка яв-ляется автономным устройством благодаря своему энергетическому обеспечению; при этом установка обладает незначительным весом и незначительными габаритными характеристиками, что позволяет ис-пользовать эту бурильную установку в любых отдаленных районах, в труднодоступных для тяжелой техники местах, а также, что не менее важно, использовать удобное топливо - твердое, не требующее осо-бой защиты от потерь (как это требует жидкое или сжиженное топ-ливо) и практичное в использовании при проходке скважин и вырабо-ток различного назначения: вертикальных, горизонтальных и наклон-ных, используемых для прокладки различных коммуникаций закрытым бестраншейным методом.
1. Мобильная буровая установка, содержащая направляющее устройство, размещаемое на устье скважины или выработки и автономный бурильный аппарат, имеющий удлиненный полый корпус в виде цилиндра или полого тела любой формы в сечении, оснащенный программированным блоком управления и имеющим на одном торце породоразрушающий рабочий орган, выполненный преимущественно в виде полого конуса или полой пирамиды, рабочее пространство которого соединено с полостью корпуса и с размещенным в нем генератором рабочего агента в виде одной или нескольких камер газообразования, оснащенных твердым топливом с узлом воспламенения топлива, при этом рабочий орган оснащен забойными породоразрушающими соплами, соплами для расширения и калибровки сечения скважины и соплами, ориентированными в сторону, противоположную от забоя, и предназначенными для создания усилия на рабочий орган и для восходящего потока бурового шламма к устью скважины или выработки и выброса шлама на дневную поверхность.
2. Мобильная буровая установка по п.1, отличающаяся тем, что между соседними камерами газообразования выполнены перемычки с отверстиями, в которых закреплены замедлители передачи рабочего импульса от топлива одной камеры к топливу другой камеры.
3. Мобильная буровая установка по п.1, отличающаяся тем, что рабочий орган оснащен сменными соплами для выбора режимов его работы на забое скважины и в полости скважины.
