RU2013514C1 - Method and device for electric thermal drilling - Google Patents
Method and device for electric thermal drilling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2013514C1 RU2013514C1 SU4938136A RU2013514C1 RU 2013514 C1 RU2013514 C1 RU 2013514C1 SU 4938136 A SU4938136 A SU 4938136A RU 2013514 C1 RU2013514 C1 RU 2013514C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- head
- cylindrical part
- height
- rock
- drilling
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 39
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 3
- 230000009189 diving Effects 0.000 claims 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 abstract 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 8
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 6
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 4
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 4
- 238000004017 vitrification Methods 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000008398 formation water Substances 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003307 slaughter Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к глубокому бурению сухих вертикальных, наклонно направленных и горизонтальных скважин. The invention relates to deep drilling of dry vertical, directional and horizontal wells.
Известен способ электротермического бурения, при котором в сухую скважину спускают электрод-бур, состоящий из концентрических труб и стержня, выполненных из электропроводного металла, и осуществляют бурение за счет высокой температуры вольтовой дуги, достаточной для того, чтобы прожигать каменный уголь и слюду, проплавлять песок, базальт, диабаз, кварц, разлагать воду и нефть на горючие газы и кислород [1] . There is a method of electrothermal drilling, in which an electrode drill, consisting of concentric pipes and a rod made of electrically conductive metal, is lowered into a dry well and drilled due to the high temperature of the volt arc, sufficient to burn coal and mica, to melt sand , basalt, diabase, quartz, decompose water and oil into combustible gases and oxygen [1].
Указанный способ имеет недостаток, заключающийся в том, что расплав, вытесняемый газовым давлением, быстро остывает и, охлаждаясь, прилипает к трубе и стенкам скважины, что ведет к аварийной ситуации (прихвату). The specified method has the disadvantage that the melt displaced by gas pressure cools quickly and, when cooled, adheres to the pipe and the walls of the well, which leads to an emergency situation (sticking).
Внешняя труба не калибрует ствол скважины и не оказывает механического воздействия на стенки. Зазор, который существует между внешней трубой - электродом и стенкой скважины, дает возможность нагретой до плавления породе вспучиваться. Вспучивание породы нарушает геометрию круга ствола и уменьшает его диаметр, что может стать причиной прихвата. The outer pipe does not calibrate the wellbore and does not have a mechanical effect on the walls. The gap that exists between the outer pipe — the electrode and the borehole wall — allows the rock heated before melting to swell. Swelling of the rock violates the geometry of the circle of the trunk and reduces its diameter, which can cause sticking.
Наиболее близким по технической сущности (прототип) к предлагаемому является способ электротермического бурения, включающий нагрев породы, преимущественно магматической, до ее проплавления с помощью металлической головки, нагреваемой электронагревателем, находящимся в этой головке, транспортировку расплава наверх по винтовой канавке вращающейся головки и преобразование расплава породы в гранулы под воздействием струи пара, образуемого из хладагента, поступающего сверху по внутренней трубе бурового инструмента к нагретой головке [2] . The closest in technical essence (prototype) to the proposed is a method of electrothermal drilling, including heating the rock, mainly magmatic, until it is melted using a metal head heated by an electric heater located in this head, transporting the melt upward along the helical groove of the rotating head and converting the molten rock into granules under the influence of a jet of steam formed from the refrigerant coming from above through the inner pipe of the drilling tool to the heated head [2] .
Известно устройство для электротермического бурения, включающее головку с винтовой канавкой на наружной конической поверхности, выполненную из вольфрама, теплоизоляционную прокладку, выполненную из термостойкого материала, цилиндрический обтекатель с продольными пазами, выполненный из молибдена [2] . A device for electrothermal drilling is known, including a head with a helical groove on the outer conical surface made of tungsten, a heat-insulating gasket made of heat-resistant material, a cylindrical fairing with longitudinal grooves made of molybdenum [2].
Недостаток этого способа заключается в том, что расплав, транспортиpуемый по канавке головки к обтекателю, преобразуется в гранулы под струей пара, выходящего в продольные пазы обтекателя под давлением через форсунки. Гранулы выносятся на поверхность. Однако они могут оседать на обтекатель при временном отсутствии струи пара, создавая аварийную ситуацию. The disadvantage of this method is that the melt transported along the groove of the head to the fairing is converted into granules under a stream of steam exiting into the longitudinal grooves of the fairing under pressure through nozzles. Granules are carried to the surface. However, they can settle on the fairing with a temporary absence of a steam jet, creating an emergency.
Недостаток устройства заключается в том, что цилиндрическая часть обтекателя почти вплотную прижимается к стенке. Хотя это и не дает возможность породе вспучиваться на стенках ствола от транспоpтируемого расплава, все же такая конструкция не предохраняет инструмент от возможного прихвата в результате оседания гранул и прилипания расплава к поверхности относительно остывшего обтекателя. The disadvantage of this device is that the cylindrical part of the fairing is almost closely pressed against the wall. Although this does not allow the rock to swell on the walls of the barrel from the transported melt, nevertheless, this design does not protect the tool from possible sticking as a result of sedimentation of granules and adhesion of the melt to the surface relative to the cooled fairing.
Конусная часть головки значительно превышает длину обтекателя. Такое соотношение не обеспечивает надежного уплотнения ствола, если учесть, что в пазах обтекателя идет интенсивное охлаждение стенок за счет хладагента. Интенсивное охлаждение ведет к росту термических напряжений в породе. В таких условиях струя пара, выходящего из форсунок под давлением, способна вызвать не укрепление, а наоборот шелушение пород. Электронагреватель находится внутри конуса головки, что усложняет конструкцию головки и снижает ее механическую прочность. The conical part of the head significantly exceeds the length of the fairing. This ratio does not provide reliable sealing of the barrel, given that in the grooves of the fairing there is intensive cooling of the walls due to the refrigerant. Intensive cooling leads to an increase in thermal stresses in the rock. Under such conditions, a stream of steam leaving the nozzles under pressure is capable of causing not peeling, but rather peeling of the rocks. The electric heater is located inside the cone of the head, which complicates the design of the head and reduces its mechanical strength.
Цель изобретения - повышение эффективности бурения глубоких скважин. The purpose of the invention is to increase the efficiency of drilling deep wells.
Поставленная цель достигается тем, что в способе электротермического бурения, включающем нагрев породы до ее размягчения устройством с головкой и цилиндрической частью, подъем породы, размягченную породу подвергают механическому разрушению путем резания, осуществляют подъем породы на высоту цилиндрической части и нагревают ее до температуры расплава. This goal is achieved by the fact that in the method of electrothermal drilling, including heating the rock until it is softened by a device with a head and a cylindrical part, raising the rock, softened rock is subjected to mechanical destruction by cutting, lifting the rock to the height of the cylindrical part and heating it to melt temperature.
Поставленная цель достигается также тем, что устройство для осуществления способа, включающее головку с винтовой нарезкой и теплоизоляционную прокладку, установленную между головкой и цилиндрической частью устройства, снабжено дополнительным теплоизолятором, установленным над цилиндрической частью устройства, и магнитным кристаллизатором, размещенным над дополнительным теплоизолятором, при этом на наружных поверхностях цилиндрической части и дополнительного теплоизолятора выполнены калибрующие ребра в виде многозаходного винта, головка имеет параболическую рабочую поверхность с режущей кромкой на винтовой нарезке. Высота цилиндрической части превышает высоту головки. Над рабочей головкой размещен пакет теплоизолирующих прокладок. Высота дополнительного теплоизолятора превышает высоту пакета теплоизолирующих прокладок. This goal is also achieved by the fact that the device for implementing the method, comprising a screw-threaded head and a heat-insulating gasket installed between the head and the cylindrical part of the device, is equipped with an additional heat insulator installed above the cylindrical part of the device and a magnetic mold placed above the additional heat insulator, while on the outer surfaces of the cylindrical part and the additional heat insulator, calibrating ribs are made in the form of a multi-screw , the head has a parabolic work surface with a cutting edge on a screw thread. The height of the cylindrical part exceeds the height of the head. A package of heat-insulating gaskets is placed above the working head. The height of the additional heat insulator exceeds the height of the package of heat-insulating gaskets.
Сравнение заявляемых технических решений с прототипом позволило установить их соответствие критерию "новизна". При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие данное изобретение от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия". Comparison of the claimed technical solutions with the prototype made it possible to establish their compliance with the criterion of "novelty." In the study of other known technical solutions in the art, the features that distinguish this invention from the prototype were not identified and therefore they provide the claimed technical solution according to the criterion of "significant differences".
П р и м е р. Спущенное в сухую скважину устройство и нагретое затем до высокой температуры при некоторой осевой нагрузке доводит породу на забое до размягчения. При вращении устройства размягченная порода подвергается механическому разрушению путем резания режущей кромкой с углом резания α (см. фиг. 2) винтовой нарезки, находящейся на параболической поверхности головки, нагретой до 1000-1500оС в зависимости от породы. Срезаемая порода (шлам) транспотируется вверх вдоль стенки ствола скважины с помощью многозаходного винта, находящегося на поверхности цилиндрической части, на высоту этой части устройства, которая доводит шлам при 1500-2000оС почти до расплава. Одновременно многозаходный винт распределяет сильно размягченный и доведенный до расплава шлам по стенкам ствола за счет угла уплотнения β (см. фиг. 3) ребер винта, механически вдавливает размягченный шлам и расплав в эти стенки, заполняя поры и трещины, уплотняет породы, из которых состоят стенки ствола, препятствует вспучиванию и калибрует ствол скважины. Эта операция реализуется за счет того, что цилиндрическая часть превышает высоту головки в несколько раз (на величину n, см. фиг. 1).PRI me R. A device lowered into a dry well and then heated to a high temperature at a certain axial load brings the rock at the bottom to soften. By rotating the device the softened rock subjected to mechanical destruction by the cutting of the cutting edge with cutting angle α (see. Fig. 2) screw thread located on the parabolic surface of the head, heated up to 1000-1500 ° C depending on the breed. The cut rock (sludge) is transported upward along the borehole wall using a multi-start screw located on the surface of the cylindrical part to the height of this part of the device, which brings the sludge at 1500-2000 о С almost to the melt. At the same time, the multi-start screw distributes the highly softened and melt-cut sludge along the barrel walls due to the sealing angle β (see Fig. 3) of the screw ribs, mechanically presses the softened sludge and melt into these walls, filling the pores and cracks, and compacts the rocks of which they consist the walls of the barrel, prevents swelling and calibrates the wellbore. This operation is implemented due to the fact that the cylindrical part exceeds the height of the head several times (by the value of n, see Fig. 1).
Дополнительный теплоизолятор, находящийся над цилиндрической частью, но не содержащий нагревательного элемента, продолжает ту же операцию, так как на его цилиндрической поверхности имеется такой же многозаходный винт и его корпус получает от цилиндрической части частичный нагрев. Однако за счет того, что его высота в несколько раз (на величину К, см. фиг. 1) превышает высоту пакета теплоизоляционных прокладок, температура корпуса дополнительного теплоизолятора по мере удаления от цилиндрической части снижается. Снижение температуры самого устройства ведет к снижению температуры стенки ствола, вследствие чего начинается в породе на стенках ствола процесс остеклования и спекания составляющих зерен пород. An additional heat insulator located above the cylindrical part, but not containing a heating element, continues the same operation, since there is the same multi-screw on its cylindrical surface and its body receives partial heating from the cylindrical part. However, due to the fact that its height is several times (by K value, see Fig. 1) higher than the height of the package of heat-insulating gaskets, the temperature of the housing of the additional heat insulator decreases with distance from the cylindrical part. Lowering the temperature of the device itself leads to a decrease in the temperature of the barrel wall, as a result of which the process of vitrification and sintering of the constituent grains of the rocks begins in the rock on the barrel walls.
Магнитное поле кристаллизатора координирует молекулярный состав стекла, что ведет к образованию новых центров микрокристаллов в стекле, которые увеличивают прочностные свойства стекла. The magnetic field of the crystallizer coordinates the molecular composition of the glass, which leads to the formation of new centers of microcrystals in the glass, which increase the strength properties of the glass.
Благодаря описанному процессу завершается крепление пород на стенках ствола глубокой скважины. Thanks to the described process, the fastening of the rocks on the walls of the wellbore is completed.
На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство и его разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1. In FIG. 1 presents the proposed device and its section; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a section BB in FIG. 1.
Устройство состоит из головки 1 бурового снаряда, выполненной из композиционного токопроводящего прочного материала (например, вольфрамрений, карбидкремний на графитовой основе и т. д. ), имеющей на наружной параболической поверхности винтовую многозаходную канавку с режущей кромкой (фиг. 2), цилиндрической части 3, выполненной из композиционного теплопроводящего материала, но на базе молибдена, имеющей на цилиндрической поверхности винтовые многозаходные ребра 4, сечение которых показано на фиг. 3, высота цилиндрической части превышает высоту головки в несколько раз, пакета 5 теплоизолирующих прокладок, выполненных из композиционного нетокопроводящего материала на базе карбида кремния, с помощью которого настраивается температурный режим головки 1 (за счет набора прокладок на группу пород, близких по своим теплофизическим и физико-механическим свойствам), дополнительного теплоизолятора 6, выполненного из композиционного токопроводящего материала (например, на базе карбида кремния), снижающего температуру нагрева кристаллизатора до минимума за счет своей высоты и имеющего на наружной поверхности винтовые многозаходные ребра, высота теплоизолятора 6 превышает высоту пакета 5 теплоизолирующих прокладок в несколько раз, магнитного кристаллизатора 7 с встроенными вдоль на наружной поверхности его корпуса и равноотстоящими друг от друга постоянными магнитами 8; электронагревателя 9, выполненного из пиролитического графита, нижний конец которого находится в пределах корпуса цилиндрической части 3 и не заходит в корпус головки 1; прочих конструктивных деталей, включающих токоизолятор 10, изолирующий полюсовой проводник от минусового, пружину 11, обеспечивающую прижим электронагревателя 9 к корпусу цилиндрической части 3. The device consists of a drill bit head 1 made of a composite conductive strong material (for example, tungsten, graphite-based silicon carbide, etc.), having on the outer parabolic surface a helical multi-start groove with a cutting edge (Fig. 2), of the cylindrical part 3 made of a composite heat-conducting material, but based on molybdenum, having on the cylindrical surface helical multi-start ribs 4, the cross section of which is shown in FIG. 3, the height of the cylindrical part exceeds the height of the head by several times, of the package 5 of heat-insulating gaskets made of a composite non-conductive material based on silicon carbide, with the help of which the temperature regime of the head 1 is adjusted (due to a set of gaskets per group of rocks that are similar in their thermophysical and physical mechanical properties), an additional heat insulator 6 made of a composite conductive material (for example, based on silicon carbide), which reduces the heating temperature of the crystallizate ra to a minimum due to its height and having a screw on an outer surface of the multiple-rib height exceeds the height of the heat insulator 6 packet insulating spacers 5 several times, a magnetic mold 7 fitted along the outer surface of its housing and equidistant permanent magnets 8; an electric heater 9 made of pyrolytic graphite, the lower end of which is located within the housing of the cylindrical part 3 and does not enter the head housing 1; other structural parts, including a current insulator 10, insulating the pole conductor from the negative, a spring 11, providing a clamp electric heater 9 to the housing of the cylindrical part 3.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
После спуска в сухую скважину устройства на высоту 3-5 м над забоем включают электропитание по кабелю 12, чтобы нагреть цилиндрическую часть 3 до 1100-1500оС в течение нескольких минут. Затем устройство начинают вращать со скоростью 15-20 об/мин и медленно опускать к забою. От нагретой цилиндрической части 3 должно произойти увеличение пластичности пород на стенках ствола за счет появления между зернами жидкой фазы, уменьшающей трение между ними. Это явление обеспечивает спуск устройства к забою, помогает дополнительно произвести калибровку и укрепление ствола.After descending into the dry well apparatus to a height of 5.3 m above include slaughtering of the power cable 12 to heat the cylindrical portion 3 to 1100-1500 ° C for several minutes. Then the device begins to rotate at a speed of 15-20 rpm and slowly lower to the bottom. From the heated cylindrical part 3, an increase in the ductility of the rocks on the walls of the barrel due to the appearance of a liquid phase between the grains, reducing friction between them, should occur. This phenomenon provides the descent of the device to the bottom, helps to additionally calibrate and strengthen the barrel.
Головка 1 до касания ее забоя успевает нагреться от цилиндрической части 3 до 1000-1500оС в зависимости от высоты пакета 5 теплоизолирующих прокладок. Таким образом, высота пакета 5 является параметром, настраивающим устройство на породы с близкими теплофизическими и физико-механическими свойствами. Нагрев корпуса цилиндрической части осуществляется внутри от электронагревателя 9, который расположен только в цилиндрической части 3. Головка 1 нагревается от нее за счет связи в месте резьбового соединения.The head 1, before touching its face, has time to heat up from the cylindrical part 3 to 1000-1500 о С depending on the height of the package 5 of heat-insulating gaskets. Thus, the height of the package 5 is a parameter that tunes the device to rocks with similar thermophysical and physico-mechanical properties. The heating of the housing of the cylindrical part is carried out internally from the electric heater 9, which is located only in the cylindrical part 3. The head 1 is heated from it by communication in the place of the threaded connection.
Вследствие концентрации тепловой энергии, увеличивающейся за счет многократного отражения от параболической поверхности нагретой головки 1, через 15-30 мин порода при контакте с головкой 1 доводится до размягчения, вязкость которой зависит от количества жидкой фазы, образующейся в результате плавления некоторых составляющих породу минералов в диапазоне от 770 до 1500оС. Появление жидкой фазы в твердой породе нарушает ее прочностные свойства и наступает момент, когда порода начинает разрушаться с минимальным сопротивлением режущей кромкой винтообразной многозаходной канавки 2. Срезаемая часть породы (шлам) транспортируется по канавке 2 и выходит в нагретую до 1500-2000оС цилиндрическую часть 3 устройства, высота которой в несколько раз превышает высоту головки 1. Это превышение объясняется необходимостью увеличения времени транспортировки шлама по винтообразным ребрам 4 цилиндрической части 3 между цилиндрической поверхностью и стенками ствола скважины с целью уменьшения вязкости шлама. Уменьшение вязкости необходимо для того, чтобы облегчить пологому профилю винтообразных ребер 4 осуществление операции распределения шлама вдоль стенок ствола и уплотнения пород на этих стенках путем заполнения пор и трещин расплавом или вязким шламом. Уплотнение пород ведет к росту их теплопроводности, вследствие чего качественное изменение пород (изменение состава и структуры, оплавление, спекание и остеклование) распространяется дальше от стенок скважины, увеличивая таким образом толщину образующейся корки. Одновременно идет операция калибровки ствола скважины. Уплотнение пород и калибровка ствола продолжаются над цилиндрической частью 3 в области дополнительного теплоизолятора 6 с помощью винтообразных ребер с профилем, показанным на фиг. 3, размещенных на цилиндрической поверхности теплоизолятора 6, где начинается процесс охлаждения, остеклования и спекания зерен породы. Высота дополнительного теплоизолятора 6 должна быть достаточной для того, чтобы снизить температуру при переходе к кристаллизатору 7 до минимально допустимой величины. Для этого цилиндрический корпус дополнительного теплоизолятора 6 должен быть определенной высоты, величина которой должна превышать высоту пакета 5 теплоизоляционных прокладок в несколько раз.Due to the concentration of thermal energy, which increases due to repeated reflection from the parabolic surface of the heated head 1, after 15-30 minutes the rock is brought into contact with the head 1 until softened, the viscosity of which depends on the amount of the liquid phase formed as a result of melting of some minerals forming the rock in the range from 770 to 1500 ° C. The appearance of a liquid phase in a solid rock violates its strength properties and there comes a time when the rock begins to collapse with minimal resistance to the cutting edge 2. multistart helical grooves notched portion breed (slurry) is conveyed along the groove 2 and is heated up to 1500-2000 ° C the cylindrical part 3 of the apparatus, the height of which is several times the height of the head 1. This excess sludge due to the need of increasing travel time of helical ribs 4 of the cylindrical part 3 between the cylindrical surface and the walls of the wellbore in order to reduce the viscosity of the sludge. A decrease in viscosity is necessary in order to facilitate the gentle profile of the helical ribs 4 the operation of the distribution of sludge along the walls of the barrel and compaction of rocks on these walls by filling pores and cracks with a melt or viscous sludge. Compaction of the rocks leads to an increase in their thermal conductivity, as a result of which a qualitative change in the rocks (changes in composition and structure, melting, sintering and vitrification) propagates further from the borehole walls, thereby increasing the thickness of the resulting crust. At the same time, the wellbore calibration is in progress. Rock compaction and barrel calibration are continued over the cylindrical part 3 in the area of the additional heat insulator 6 using helical ribs with the profile shown in FIG. 3, placed on the cylindrical surface of the heat insulator 6, where the process of cooling, vitrification and sintering of rock grains begins. The height of the additional heat insulator 6 should be sufficient to reduce the temperature during the transition to the mold 7 to the minimum acceptable value. For this, the cylindrical body of the additional heat insulator 6 must be of a certain height, the value of which must exceed the height of the package 5 of heat-insulating gaskets several times.
Магнитный кристаллизатор 7, на цилиндрической поверхности которого встроены постоянные магниты 8 с понижением температуры и благодаря действию магнитных полей, ускоряет процесс закристаллизации жидкой фазы (стекла), что ведет к укреплению пород на стенках ствола скважины. A magnetic mold 7, on the cylindrical surface of which permanent magnets 8 are embedded with decreasing temperature and due to the action of magnetic fields, accelerates the crystallization of the liquid phase (glass), which leads to the strengthening of rocks on the walls of the wellbore.
Таким образом, предложенные способ и устройство для его осуществления предусматривают не только электротермическое бурение скважины, но и одновременное калибрование и укрепление стенок ее ствола. Thus, the proposed method and device for its implementation include not only electrothermal drilling of the well, but also the simultaneous calibration and strengthening of the walls of its trunk.
Способ исключает циркуляцию любого хладагента, воздуха, что упрощает технологический процесс. Способ не исключает выноса мелких хлопьев, образующихся при плавлении пород, который может осуществляться за счет высокого давления паров и газов, выделяющихся вследствие испарения и расщепления воды, флюидов и протекания химических реакций. Уменьшение сопротивления резанию пород вследствие их размягчения, увеличение толщины корпуса головки 1 за счет выноса электронагревателя 9 в блок цилиндрической части 3 способствуют увеличению срока службы головки 1, благодаря чему могут значительно сократиться спускоподъемные операции в глубоких скважинах. Явления уплотнения, остеклования и спекания увеличивают прочностные свойства пород на стенках ствола, уменьшают их проницаемость, что необходимо для изоляции скважины от притока пластовых вод и флюидов в процессе бурения, способны доводить толщину корки на стенке ствола до величины, прочность которой может конкурировать с прочностью обсадной колонны. The method eliminates the circulation of any refrigerant, air, which simplifies the process. The method does not exclude the removal of small flakes formed during the melting of rocks, which can be carried out due to the high vapor pressure and gases released as a result of evaporation and splitting of water, fluids and chemical reactions. Reducing the resistance to cutting rocks due to their softening, increasing the thickness of the head housing 1 due to the removal of the electric heater 9 in the block of the cylindrical part 3 contribute to an increase in the life of the head 1, which can significantly reduce tripping operations in deep wells. The phenomena of compaction, vitrification and sintering increase the strength properties of the rocks on the borehole walls, reduce their permeability, which is necessary to isolate the well from the influx of formation water and fluids during drilling, can bring the thickness of the crust on the borehole to a value whose strength can compete with the casing strength the columns.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4938136 RU2013514C1 (en) | 1991-05-23 | 1991-05-23 | Method and device for electric thermal drilling |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4938136 RU2013514C1 (en) | 1991-05-23 | 1991-05-23 | Method and device for electric thermal drilling |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013514C1 true RU2013514C1 (en) | 1994-05-30 |
Family
ID=21575497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4938136 RU2013514C1 (en) | 1991-05-23 | 1991-05-23 | Method and device for electric thermal drilling |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2013514C1 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2153070C1 (en) * | 1998-11-19 | 2000-07-20 | Морев Валентин Андреевич | Method of determining structure of ice hummocks and grounded ice hummocks, properties of ice and boundaries of ice and ground |
| RU2170317C2 (en) * | 1998-04-24 | 2001-07-10 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Буровая техника" | Process of drilling of oil and gas wells and facility for its implementation |
| RU2182639C1 (en) * | 2000-10-18 | 2002-05-20 | Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (Технический университет) | Gear for electrothermal drilling of holes |
| RU2282704C2 (en) * | 1999-03-05 | 2006-08-27 | Вернер ФОППЕ | Method and device for well drilling by fusion (variants) |
| RU2509195C2 (en) * | 2008-10-02 | 2014-03-10 | РАДЕРМАХЕР Франц Йозеф | Method and device for drilling with melting |
| RU2640605C2 (en) * | 2015-09-22 | 2018-01-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт" (ФГБУ "ААНИИ") | Water thermodrill for drilling wells in ice bodies |
| CN112727388A (en) * | 2020-12-29 | 2021-04-30 | 中国石油大学(华东) | Plasma rock breaking efficient chip removal system |
| RU2799680C1 (en) * | 2022-12-08 | 2023-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный горный университет" | Method for fastening mine workings with melted rock formed by electric arc |
-
1991
- 1991-05-23 RU SU4938136 patent/RU2013514C1/en active
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2170317C2 (en) * | 1998-04-24 | 2001-07-10 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Буровая техника" | Process of drilling of oil and gas wells and facility for its implementation |
| RU2153070C1 (en) * | 1998-11-19 | 2000-07-20 | Морев Валентин Андреевич | Method of determining structure of ice hummocks and grounded ice hummocks, properties of ice and boundaries of ice and ground |
| RU2282704C2 (en) * | 1999-03-05 | 2006-08-27 | Вернер ФОППЕ | Method and device for well drilling by fusion (variants) |
| RU2182639C1 (en) * | 2000-10-18 | 2002-05-20 | Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (Технический университет) | Gear for electrothermal drilling of holes |
| RU2509195C2 (en) * | 2008-10-02 | 2014-03-10 | РАДЕРМАХЕР Франц Йозеф | Method and device for drilling with melting |
| RU2640605C2 (en) * | 2015-09-22 | 2018-01-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт" (ФГБУ "ААНИИ") | Water thermodrill for drilling wells in ice bodies |
| CN112727388A (en) * | 2020-12-29 | 2021-04-30 | 中国石油大学(华东) | Plasma rock breaking efficient chip removal system |
| RU2799680C1 (en) * | 2022-12-08 | 2023-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный горный университет" | Method for fastening mine workings with melted rock formed by electric arc |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2684430C (en) | Molten salt as a heat transfer fluid for heating a subsurface formation | |
| US20230228155A1 (en) | Cooling for geothermal well drilling | |
| RU2013514C1 (en) | Method and device for electric thermal drilling | |
| US5297626A (en) | Oil recovery process | |
| US3537528A (en) | Method for producing shale oil from an exfoliated oil shale formation | |
| US5392854A (en) | Oil recovery process | |
| US5168940A (en) | Profile melting-drill process and device | |
| CN1333150C (en) | Metal melting drilling method and drilling equipment thereof | |
| CN103410443B (en) | The boring method that a kind of heat energy and mechanical energy combine and device | |
| CA2563525A1 (en) | Inhibiting effects of sloughing in wellbores | |
| US3467206A (en) | Plasma drilling | |
| AU2002224779B2 (en) | Electrical well heating system and method | |
| CN103397846B (en) | A kind of can by the drill bit of borehole wall ceramic | |
| US1993641A (en) | Method of making bore holes | |
| US1993642A (en) | Apparatus for making bore holes | |
| CN203452647U (en) | Drill bit capable of vitrifying well wall | |
| CN203452644U (en) | Well drilling device combining heat energy and mechanical energy | |
| RU2182639C1 (en) | Gear for electrothermal drilling of holes | |
| CN103388455B (en) | A kind of high-temperature resistant drill bit | |
| RU2436926C2 (en) | Drilling assembly for drilling of hard mine rocks | |
| CN104790874B (en) | A kind of electric combustion machine can integrate broken rock drill bit | |
| SU1028774A1 (en) | Method of producing a heat-treated soil pile | |
| CN203394358U (en) | High-temperature resistant drill | |
| RU2013513C1 (en) | Apparatus for electrothermal drilling of wells | |
| RU2170317C2 (en) | Process of drilling of oil and gas wells and facility for its implementation |