Красноярская региональная детско-молодежная общественная организация
«НАУЧНОЕ ОБЩЕСТВО УЧАЩИХСЯ»
ТЕМА:
Новый способ прокладки скважин.
Авторы: ,
.
г. Красноярск, Лицей №7, 11 класс «А»
Руководитель:
*****@***ru 2098154
*****@***ru?89029474336
Красноярск 2011
Введение.
В современном мире широко используются различные топлива. Основными являются топлива получаемые из нефти. Но добыча нефти очень дорогостоящий и трудоемкий процесс. Цель нашей работы создание нового аппарата позволяющего уменьшить расходы и повысить производительность добычи нефти.
Основная часть.
1.
Нынешний способ бурения.
Сейчас процесс прокладки скважин достаточно разнообразен. Но основным является шарошечное бурение. Его суть состоит в том, что горные породы разрушаются стальными, твердосплавными зубками шарошек или зубками с алмазным напылением, вращающимися на опорах бурового долота, которое в свою очередь вращается (60—600 об/мин) и прижимается с большим осевым усилием к забою (500—2000 кг на 1 см диаметра). Зубки вращающихся шарошек перекатываются по забою и за счёт больших напряжений, развивающихся в зоне контакта зубков с породой, разрушают её путём раздавливания и скола. С увеличением крепости пород частота вращения уменьшается, а осевое усилие увеличивается. Разрушенная на забое скважины порода удаляется на поверхность промывочной жидкостью. Наряду с этим происходит обвал стенок скважины. Который предотвращают использованием обсадных труб.
Но у этой технологии много минусов.
а) Транспортировка. Для бурение нужна буровая вышка, а это громоздкая и сложная для транспортировки конструкция. Чтобы ее доставить в место бурения вырубают, строят дороги, используют тяжелую технику. Что приводит к большим финансовым затратам и нанесению вреда экологии.
б) При укреплении стенок скважины достается весь буровой став, а это километровые расстояния.
в) Чем больше глубина скважины, тем выше шанс потерять буровой инструмент при обвале скважины.
г) С увеличением глубины повышается и масса всего бурового става. Что также сказывается на бурении.
д) С глубиной растет температура, а это отрицательно влияет на работу долота.
е) Скорость движения бура всего около 0,5 метра/час.
ж) При износе долота достается весь буровой став для замены ее, а при доставании может произойти обвал.
з) Нельзя бурить скважины ”U”-образной формы. Поэтому приходится бурить две скважины.
и) Если не удалять разрушенную породу, то шарошка не будет продвигаться вниз, а будет крутиться на месте. Чтобы предотвратить это используют дополнительные материалы(промывочная жидкость).
Все эти проблемы усложняют процесс добычи нефти, тем самым в разы повышают ее себестоимость. Решение этих проблем мы видим только в создании нового аппарата для прокладки и укрепления скважины.
2.Минусы используемого способа.
Из минусов используемого бура мы пришли к выводу что требуется создать самодвижущийся снаряд у которого не будет изнашиваемой части, который будет просто в транспортировки и использовании. И при этом одновременно с бурением будет происходить и процесс укрепления стенок скважины.
а) Относительно бурения мы пришли к выводу, что нам нужен материал который не будет изнашиваться и будет не дорогим. Это вода. Воду используют на заводах для резки различных металлов и бумаги. Это называется гидроабразивная резка. Но аппараты для нее очень массивны. И нет возможности использовать их в скважине. Но благодаря эффекту Юткина мы знаем что если через воду в замкнутом пространстве пропустить сильный электрический разряд, то в воде давление воды может доходить до 10тыс атмосфер. А этого более чем достаточно для разрушения породы. На основе эффекта Юткина сделан и запатентован ЭлектроГидроРеактивный двигатель(ЭГРД).
б) Относительно укрепления стенок скважин. Зная что порода может плавится мы пришли к выводу что оплавленная порода может предотвратить обвалы скважины. Температура плавления гранита(один из самых теплоустойчивых пород в скважине) составляет около +950 градусов по С. Мы решили оплавлять стенки при помощи плазмотрон, струя которого может достигать температуры 8000 градусов по С, что вполне хватит для оплавки породы.
Плазмотрон — техническое устройство, в котором при протекании электрического тока через разрядный промежуток образуется плазма, используемая для обработки материалов или как источник света и тепла. Буквально, плазмотрон означает — генератор плазмы.
3.Общее строение нашего изобретения.
 |
1. Вода
2. «Провод» подачи электричества, воды
3. Плазмотрон
4. Клапаны
5. ЭГРД
6. Струи воды
7. Порода
1.Вода. Так как сила действия равна силе противодействия снаряд отдачей выносит наружу. Вода служит для его удержания. Также так как вода слабо подвергается сжатию начало скважины можно придавить «крышкой». В результате вода будет удерживать снаряд на глубине и амортизировать снаряд. При аварийной эвакуации аппарата вода перестает поступать из шланга(№2), а аппарат использует воды из скважины для поднятия на поверхность.
2.«Провод» подачи электричества и воды. По нему в снаряд поступает электричество и вода. И то и другое используется и в плазмотроне, и в ЭГРД.
3.Плазмотрон. Служит для оплавления стенок. Исключается риск взрыва при соприкосновении плазмотрона с газом или нефтью, так как снаряд находиться в безвоздушном пространстве. А без воздуха взрыва не будет.
4.Клапаны. Служат для вывода воды из рабочей зоны. При аварийном подъеме закрываются и за счет этого снаряд подымается.
5.ЭГРД. Прибор из которого вылетает вода под огромным давлением.
6.Струи воды под давлением. Разрушающие породу.
7.Порода.
4. Процесс прокладки скважины.
Вода и электричество по «проводу» №2 поступает через весь аппарат в ЭГРД. Оттуда струи воды под давлением вырываются навстречу породе. В устройстве ЭГРД места выхода воды расположены по окружности. Мы задаем им угол, такой чтобы под аппаратом появлялось вода, движущаяся по окружности. А скважину мы делаем немного шире. К стенкам за счет центробежной силы прибивает обломки породы. Которые затем плавятся плазмотроном и становятся стенкой скважины. Воды же уходит через клапаны №4 и выходит в скважину над аппаратом. Аппарат продвигается вниз, плазмотрон плавит стенки.
Также наш способ позволяет бурить скважину «U»-образной формы. Когда снаряд идет вниз работает как описано выше, затем место откуда вырываются вода поворачивается на небольшой угол и снаряд начинает поворот по траектории показанной на рисунке. Вода находящаяся в скважине поступает в нефть и начинается закачка ее в нефть чтобы создать давление. Такое чтобы толкать снаряд(и удерживать его) на пути к поверхности.
5.Приблизительные результаты.
На данный момент вода под давлением используется в горном туннелестроении. Скорость прохождения при туннелестроении, при использовании воды под давлением увеличилась с ~6м/сутки до ~60 м/сутки. Причем давление жидкости в 10ки раз меньше достигаемого нашим способом. Следовательно мы может рассчитывать на увеличение скорости прокладки скважины в 10ки раз по сравнению с нынешним способом бурения скважин.
6. Плюсы нашей установки.
а) Транспортировка. Прост в транспортировки. Не нужна буровая вышка. Не нужно строить дополнительные дороги и вырубать леса.
б) Стенки скважины укрепляются одновременно с разрушением породы.
в) Предусмотренное аварийное поднятие на поверхность.
г) С глубиной масса аппарата не изменяется.
д) Струи воды не подвержены износу.
е) Скорость в разы больше шарошечного бурения.
ж) Возможность бурить скважины «U»-образной формы.
з) Не нужна промывочная жидкость.
3. Заключение.
Наш прибор более экономичен, прост в использовании. Потребляемые ресурсы: электричество и вода, которая в последующем и служит «вытеснителем» нефти.
Исключается риск обвала скважины и потери снаряда. Размеры позволяют перевозить аппарат без временных и экологических проблем. Упадет себестоимость нефти, в следствии чего подешевеют различные топлива.
