RU39356U1 - MOBILE DRILLING RIG - Google Patents

Abstract

Техническое решение относится к области горного деда и предназначено для использования в технологии образования скважин и проходки выработок в осадочных геологических структурах.The technical solution relates to the field of mountain grandfather and is intended for use in the technology of well formation and mine workings in sedimentary geological structures.

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.A mobile drilling rig is made of two main units: a drilling apparatus I and a guiding installation 2 for placing apparatus I at the wellhead; go to develop and further drill the hole due to the destruction of the soil by the working agent jets flowing from the nozzles of the working body 3, which is equipped with apparatus I; a working agent generator in the form of a thermogas generator 4 having one 5 or more gasification chambers filled with solid fuel 6 is placed in the device’s body. The device is also equipped with a programmed control unit 7, designed to execute commands to start, work, turn off and raise it to the surface after the end of the process penetration of a well or production. For greater practicality of using the drilling apparatus, the process of installing it in the guide 2, orienting along the height of the well and removing the apparatus to the day surface is connected by a cable to the winch drum having a mechanical or manual drive.

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.The design of the mobile drilling apparatus ensures its full energy autonomy and high efficiency of use in any field conditions and in areas of inaccessible terrain. the dimensions and weight of the entire installation are negligible.

Description

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.A mobile drilling rig belongs to the field of mining and is designed to carry out technological operations to destroy rocks at the bottom when sinking wells and workings in sedimentary rocks and frozen soils.

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.In accordance with the purpose, the mobile drilling rig contains a guiding device located at the wellhead or development, and also contains an autonomous drilling apparatus, which has an elongated hollow body made in the form of a cylinder or hollow elongated body of any shape in cross section, cor The start-up is equipped with a programmed (simplest in design and fulfilled functions) control unit, at one end of the case the rock-cutting working element is fixed, made mainly in the form of a hollow cone an empty pyramid, the working space of which is connected to the body cavity and to the working agent generator located in it, made in the form of one or several gas-generating chambers (thermogas generator) equipped with solid fuel with an ignition unit for this solid fuel, while the working body is equipped with downhole rock-cutting nozzles, nozzles for the expansion and calibration of the well section, and nozzles oriented in the direction opposite to the bottom (directed to the wellhead, production) and intended a-chennymi to create a pressure force on the actuator and to generate uplink cuttings flow (gas and carried by them time-Rushen rock at the bottom) to the wellhead or the formulation and this dew-sps cuttings onto day soil surface.

При этом в установке между соседними (при нескольких каме-рах) камерами газообразования выполнены перемычки с отверстиямиAt the same time, jumpers with holes are made in the installation between adjacent (with several cameras) gasification chambers

в них и закрепленными в отверстиях замедлителями передачи рабо-чего (запального) импульса от одной камеры газообразования и ее топлива к топливу другой камеры газообразования.in them and moderators fixed in the holes for transmitting a working (firing) impulse from one gasification chamber and its fuel to the fuel of another gasification chamber.

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.The working body of the installation is equipped with interchangeable nozzles for the possibility of choosing the modes of its operation at the bottom when drilling the well and during the process of expansion, calibration of the cross section of the well, and regulation of the density and speed of the upward flow of sludge.

Описываемая мобильная буровая установка раскрывается далее на примере ее конструктивного технического исполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи где изображено:The described mobile drilling rig is further disclosed by the example of its structural technical design with reference to the accompanying drawings, which show:

на фиг.I - общий вид бурильного аппарата мобильной буровой установки с сечением по продольной оси;in Fig. I is a General view of the drilling apparatus of a mobile drilling rig with a section along the longitudinal axis;

на фиг.2 показан общий вид мобильной буровой установки;figure 2 shows a General view of a mobile drilling rig;

на фиг.3 раскрыт рабочий орган бурильного аппарата;figure 3 disclosed the working body of the drilling apparatus;

на фиг.4 камера газообразования с топливом;in Fig.4 gasification chamber with fuel;

на фиг.5 - деталь камеры газообразования термогазогенера-тора бурильного аппарата установки;figure 5 is a detail of the gas chamber of the thermogas generator of the drilling apparatus;

на фиг.6 - деталь перемычки между рабочими камерами;figure 6 - detail of the jumper between the working chambers;

на фиг.7 показана конструкция рабочего сопла. Мобильная буровая установка содержит автономный бурильный аппарат I (фиг.1) и направляющую установку 2 (фиг.2), в которой7 shows the design of the working nozzle. The mobile drilling rig comprises an autonomous drilling apparatus I (FIG. 1) and a guide rig 2 (FIG. 2), in which

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), преимущественноplace apparatus I before work. The apparatus I is equipped with a working pore-destructive organ 3 (Fig. 1 and Fig. 3), and in the cavity of the drilling tool, made in the form of an elongated body (cylinder or other body), a working agent generator (thermogas generator) 4 is placed, having its own housing 5 of heat-resistant material, in the cavity of which fuel 6 is placed (Fig. 4, Fig. 5), mainly

твердое топливо (типа НМФ-2 и т.п. состава).solid fuel (type NMF-2, etc. composition).

Установка и ее аппарат I оснащена программированным блокомThe installation and its apparatus I is equipped with a programmable unit

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).7 work management including the work of the working agent generator and the cable winch, the cable of which is connected to the eye (gripping ring, figure 2) of apparatus I (the winch is not shown in the drawing as being not directly related to the apparatus).

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.The housing of the apparatus I is expediently made of separate parts interconnected by threaded inserts 8 (Fig. 1, Fig. 6), which allows the housing to be made of modular blocks of different lengths and different capacities for generating a working agent.

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 сопловыхThe working body 3 (Fig. 3, Fig. 1, Fig. 2) is connected by means of a threaded base 9 to the end of the housing I, while the working body is equipped with one or more downhole nozzles in its threaded holes 10, and also nozzles 11 and 12, designed to expand and calibrate the cross section of the well, and nozzle 13 is designed to create an effort to feed the working body (and the entire apparatus) to the bottom while performing the function of creating an upward flow of drill cuttings to the wellhead and discharge of cuttings on the day surface of the soil; the design of the nozzles is shown in Fig.7 - nozzle 14. The working body has dimensions that are consistent with the dimensions of the end face of the body (shown diameters and the nominal number of nozzle

отверстий как пример выполнения рабочего органа).holes as an example of the implementation of the working body).

Генератор рабочего агента в своей нижней (к рабочему органу)Generator of the working agent in its lower (to the working body)

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).part 15 (Fig. 5, Fig. 1) has a perforated jumper with a fuel igniter 16 fixed therein, operating from current-supplying devices (for example, from a battery and a capacitor). In this case, the operation of one part of the working agent generator (four parts in Fig. 1) is transmitted by the working igniting pulse of the other part through a moderator 17 (Fig. 6) fixed in the jumper 18 separating two adjacent gas-generating chambers (Fig. 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 программированногоThe operation of the described mobile drilling rig is carried out as follows. The guide installation (figure 2) is fixed on the surface of the soil using its guy wires, stakes and support ring. The eye of the drilling apparatus I is connected to the winch cable having a mechanical or manual drive, the apparatus I is placed in the guide 2 using its rollers, the apparatus is oriented to the bottom and the working agent generator is switched on using the programmed

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.unit 7 installation. The ignition unit 16 starts the fuel 6 of the thermogas generator 4 into operation, the gas produced under pressure enters the cavity of the working body 3 and, breaking out of the nozzles 10, 11, 12 and 13, performs work on the bottom and in the cavity of the well passed or production, destroying the rock at the bottom, performing the operations of expansion and calibration of the cross section of the drilled well, as shown above); the flow of exhaust gas and particles of destroyed rock (sludge) leaving the bottom is directed to the wellhead and to the surface of the soil.

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.After completion of the drilling process, the drilling apparatus I is removed from its cavity using the indicated cable traction (Fig. 2) and the cavity of the well is released to carry out the process of fixing its walls by lowering the casing if this well is a production one (for example, a water intake) ; in the case of an exploratory well, its casing may not be carried out, but a laboratory analysis of the destroyed rocks is performed.

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.Thus, the developed mobile drilling rig is an autonomous device due to its energy supply; at the same time, the installation has an insignificant weight and insignificant overall characteristics, which makes it possible to use this drilling installation in any remote areas, in places inaccessible for heavy machinery, and also, it is equally important, use convenient fuel - solid, not requiring special protection against losses (as required by liquid or liquefied fuel) and practical in use for drilling and production of various purposes: vertical, horizontal and inclined, used for laying various Communications closed trenchless method.

Claims (3)

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.1. Mobile drilling rig containing a guiding device located at the wellhead or development and an autonomous drilling apparatus having an elongated hollow body in the form of a cylinder or hollow body of any shape in cross section, equipped with a programmed control unit and having a rock cutting working element on one end, made mainly in the form of a hollow cone or a hollow pyramid, the working space of which is connected to the body cavity and to the working agent generator located in it in the form of one or more x gasification chambers equipped with solid fuel with a fuel ignition unit, while the working body is equipped with downhole rock cutting nozzles, nozzles for expanding and calibrating the well section and nozzles oriented in the direction opposite to the bottom and designed to create an effort on the working body and for the upward the flow of drill cuttings to the wellhead or production and discharge of cuttings to the surface. 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.2. The mobile drilling rig according to claim 1, characterized in that jumpers with openings are made between adjacent gasification chambers, in which moderators of the transmission of the working impulse from the fuel of one chamber to the fuel of another chamber are fixed. 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.3. The mobile drilling rig according to claim 1, characterized in that the working body is equipped with interchangeable nozzles for selecting modes of operation at the bottom of the well and in the cavity of the well.