Способ контроля процесса бурения

Способ контроля процесса бурения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 150176 (21) 2315271/22-03 (51)М. КЛ. с присоединением заявки ¹â€” е 21 17/18

Государственный комнтет

СССР но делам нзобретеннй н открытий (23) ПриоритетОпубликовано 231081.Бюллетень 89 39

Дата опубликования описания 23,1081 (53) УДК 622.822

088.8

A.À.Àëåéíèêîâ, Н.Н.Нечаев, Г.И.Реш тов и.,9.Л.Фйнько

1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА БУРЕНИЯ

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к бурению скважин-в угольных пластах, опасных по газу и пыли, с продувкой сжатым воздухом.

Нарушение технологического режима бурения, имеющего место в определенных горно-геологических услОвиях, а именно, при перебуривании .твердых включений, встречающихся в угольных пластах при уходе бурового ииструмента в твердые породы почвы или кровли, а также при заштыбовках его иэ-за газодинамических проявлений, способствует быстрому разогреву буро- 35 .вого инструмента до высоких температур в метано-воздушной атмосфере скважин и приводят к возникновению пожаров в скважинах.

Развитие пожара и вынос его оча- 20 га за пределых скважины в горную выработку угрожает безопасности всего угольного предприятия, так как наличие открытого пламени s горных выработках угольных шахт, опасных по газу,25 пыли и внезапным выбросам, может привести не только к пожарам, но и к взрывам газа и угольной пыли.

Известны в горной промышленности газоаналитический и пирометрический 30 способы обнаружения пожаров в скважиH BX °

° Сущность газоаналитического способа заключается в систематическом отборе и количественном анализе проб воздуха с помощью автоматических газоанализаторов f13 .

Сущность пирометрического. способа заключается в измерений температуры непосредственно в скважине Г23 .

Однако эти способы реализуются .с применением сложной и ненадежной в шахтных условиях измерительной àïïàратуры, которая не позволяет определять момент возникновения пожаров в скважинах при промышленном бурении в угольных пластах.

Известен также способ контроля процесса бурения в угольных пластах с продувкой скважин сжатым воздухом, включающий измерение величины расхода газовоэдушной смеси, подаваемой в скважину L33.

Однако известный способ не предусматривает обнаружение пожаров в скважинах и поэтому не обеспечивает безопасности ведения буровых работ.

Цель изобретения — повышение безопасности при ведении буровых работ.

87513,0

Поставленная цель достигает тем, что измеряют величину расхода газовоздушной смеси, выходящей из скважины, измеренные величины, расхода газо-, воздушной смеси, входящей в скважину и выходящей иэ нее, непрерывно сравнивают и по уменьшений величины разности между ними устанавливают момент возникновения пожара в скважине.

Сущность способа заключается в следующем.

При нормальном протекании процес- 1О са бурения в опасном по газу угольном пласте с продувкой скважины Сжатым воздухом количество газовой смеси, исходящей из скважины в единицу времени (дебит), будет больше, чем ко- 15 личество сжатого воздуха, подаваемого в скважину в единицу времени.

Увеличение дебита газовой смеси на выходе из скважины по сравнению с дебитом подаваемого в скважину возду- Щ ха происходит в связи с тем, что содержащийся в угольном пласте метан при бурении выделяется в полость скважины. Дебит выделяющегоСя метана зависит от газоносности пласта. щ замешиваясь с подаваемым н скважину воздухом, метан образует в скважине способную к воспламенению воздушную смесь.

Общеизвестно, что процесс скис- у ления выделяющегося из угольного пласта метана кислородом воэдуха может быть представлен в виде уравнения химической реакции.

СН + 20 = СО1+ 2Н10, где СН4 — химический символ метана;

O — химический символ кислорода

СО1 — химический символ углекислого газа; Н О вЂ” химический символ воды.

Стоящие перед химическими символами числовые коэффициенты характеризуют соотношение объемов газообразных компонентов, участвующих в реакции окисления метана, и объемов газообразных продуктов окисления (значения числовых коэффициентов 4 приведены для реакции окисления,протекающей при постоянной температуре и неизменном давлении газовой среды) .

Из приведенного уравнения видно, что для окисления одной единицы объе- щ ма метана необходимы две единицы объема газообразного кислорода, содержащегося в подаваемом в скважину воздухе. В результате окисления метана образуется одна единица объема углекислого газа и две единицы объема воды в газообразном (в виде паров) состоянии. В начальный момент возникновения пожара в скважине пары воды, образовавшейся в результате окисления метана, интенсивно конденсируют- dO ся за счет охлаждения имеющими более низкую температуру стенками скважины и находящимися вблизн очага возникновения пожара частями бурового инструмента. При конденсации паров обра- 65 зующейся в результате окисления метана воды на три единицы объема вступивших в реакцию окисления газов (метана и кислорода) в скважине будет получена одна единица объема углекислого газа, некоторая доля (часть от двух объемов) несконденсировавшихся паров воды и часть образовавшейся воды в жидком сконденсированном состоянии. Поскольку плотность воды .в жидком состоянии значительно (в сотни раз) выше плотности паров воды, то в начальный момент возникновения в скважине пожара существенно уменьшается дебит исходящей из скважины газовоздушной смеси.

Необходимо отметить, что по мере углубления скважины дебит исходящей иэ нее газовой смеси при постоянном дебите подаваемого в скважину воздуха увеличивается вследствие увеличения поверхности стенок скважины, через которую метан выделяется.иэ горного массива в полость скважины. Поэтому уменьшение дебита исходящей нз скважины газовой смеси по сравнению с нормальным дебитом является достаточно убедительным сигналом о начальной стадии возникновения пожара в скважине. В этом случае уменьшение дебита исходящей иэ скважины газовой смеси (кроме уменьшения в момент воз никновения пожара) возможно только при выходе скважины в какую-либо полость в горном массиве (например, в ранее пройденную Горную выработку) .

Однако выполнение мер по подавлению пожара в скважине в случае уменьшения дебита при выходе в ранее пройденную выработку уменьшения дебита при выходе в ранее пройденную выработку представляется оправданным по сравнению с риском распространения возникшего пожара на всю шахту. Кроме того, неожиданный выход скважины в ранее пройденную выработку при четком ведении планов горных работ является маловероятным.

На чертеже представлена блок-схема устройства для реализации.

Устройство содержит подводящий гибкий шланг 1, манометр 2, расходомер 3, воздушный кран 4 буровой станок 5, герметизатор 6, шламоотводящий трубопровод,7, шламовый расхо- домер 8, манометр 9, воздушный кран

10, шламоуловитель 11, воздушный кран

12, метанометр 13 и газовый расходометр 14.

Способ осуществляется следующим образом.

Сжатый воздух в скважину подается по гибкому шлангу 1, на котором установлен газовый расходометр 3 и манометр 2. Исходящая из скважины шлако .азовая смесь удаляется по трубопроводу 7, на котором установлены гаэошламовый расходометр 8, манометр

9, метанометр 13, контролирующий про875110

Формула изобретения

Составитель P.Ãëàäóí

Редактор В.Лазаренко Техред Л.Пекарь

Корректор Ю.Макаренко

М М

Заказ 9290/61 Тираж 466 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4 центное содержание метана в смеси, и газовый расходометр 14. Расходометры 3 и 14 сблокированы и оснащены световой и звуковой сигнализацией.

При падении расхода на входе s скважину или на исходящей срабатывает сигнализация и уменьшение подачи сжатого воздуха в скважину недопустимо, так.как создается аварийная ситуация.

Расходомер 8 сблокирован с расходометром 14 и дает информацию о повышенном выходе штыба из скважины. Повышение концентрации метана в исходящем потоке контролируется метаномером 13. При повышении содержания метана снижается скорость бурения и интенсифицируется продувка. 15

Таким образом, предлагаемый способ позволяет установить возникновение пожара в скважине в начальный момент развития пожара путем использования освоенной промышленностью контрольно-измерительной аппаратуры расходомеров и не требует установки каких-либо контрольно-измеритель.ных устройств термопар и т.п. на находящемся в скважине буровом инструменте.

Способ контроля процесса бурения в угольных пластах с продувкой скважин сжатым воздухом, включающий измерение .величины расхода гаэбвоэдушной смеси, подаваемой в скважину, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения безопасности при ведении буровых работ, измеряют величину расхода газовоздушной смеси, выходящей из скважины, измеренные величины расхода гаэовоздушной смеси, подаваемой в скважину и выходящей из нее, непрерывно сравнивают и по уменьшению величины разности между ними устанавливают момент возникновения пожара. в скважине.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ПНР 9, 63072, кл. G 08 В 17/12, опублик. 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 333322220055, кл. Е 21 В 47/06, 1969.

3. Магурдумов A.M. Разведочное бурение с продувкой забоя воздухом.

N., "Недра", 1970, с.б2.