Скважинное устройство для разрушения монолитных объектов импульсным давлением жидкости

Скважинное устройство для разрушения монолитных объектов импульсным давлением жидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СКВАЖИННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ ОИзЕКТОВ ИМПУЛЬСНЫМ ДАВЛЕНИЕМ ;КИДКОСТИ, включающее корпус с взрывной камерой, ствол с, жидкостной камерой, связан- . ной с взрывной камерой, и выхлопньЙ11и отверстиями, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности разрушения за счет повьшения давления импульса жидкости, передаваемого в скважину, ствол снабжен компенсатором объема скважины, вьтолненным в виде цилиндра , установленного на торце ствола со стороны выхлопных отверстий при этом по образующей цилиндра выполнены выемки, сообщенные с выхлопными отверстиями. 2.Скважинное устройство по п. 1, отличающееся тем, что выемка выполнена в виде кольца. 3.Скважинное устройство по п. 1, а S отличающееся тем, что выемки выполнены в виде продольных (Л пазов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1122034 (др 4 E 21 С 37/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H Д ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗО6РЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 3616199/22-03 (22) 08.07.83 (46) 15.07.89. Бюл. Р 26 (71) Украинское отделение Всесоюэного проектно-изыскательского и научноисследовательского института

"Гидропроект" им. С.Я. Жука (72) Н.Я. Орлов, В.А. Осадчук и В.Г. Чумаченко (53) 622.235(088.8) (54)(57) 1. СКВАЖИННОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ ОБЪЕКТОВ

ИМПУЛЬСНЫМ ДАВЛЕНИЕМ ЖИДКОСТИ, включающее корпус с взрывной камерой, ствол с,жидкостной камерой, связан". ной с взрывной камерой, и выхлопными отверстиями, о т л и ч а ю—

Изобретение относится к горному делу, а именно к устройствам для создания гидравлического давления в скважине.

Известно скважинное устройство для разрушения монолитных объектов высоким импульсным давлением жидкости, содержащее камеру с зарядом

ВВ и камеру с жидкостью, имеющую отверстия для ее истечения под давлением, а также приспособление для удержания устройства от выброса, размещаемое в скважине.

Камера с жидкостью н этом устрой1 стве выполнена в виде трубы с отверстиями в стенках, что снижает эффективность действия устройства за счет уменьшения зоны воздействия высокощ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности разрушения за счет повышения давления импульса жидкости, передаваемого в скважину, ствол снабжен компенсатором объема скважины, выполненным в виде цилиндра, установленного на торце ствола со стороны выхлопных отверстий, при этом по образующей цилиндра выполнены выемки, сообщенные с выхлопными отверстиями.

2. Скважинное устройство по п. 1, отличающееся тем, что выемка выполнена в виде кольца.

3. Скважинное устройство но п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что выемки выполнены в виде продольных пазов. го давления на стенки скважины, так как такая зона расположена в основном против отверстий, а в других местах экранируется стенками трубы.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является скважинное .устройство для разрушения монолитных объектов импульсным давлением жидкости, включающее корпус с взрывной камерой, ствол с жидкостной камерой, связанной с взрывной камерой, и выхлопными отверстиями.

Устройство снабжено приспособлением для удержания его от выбрасывания, размещенным за пределами скважины.

1122034

Конструкция устройства позволяет использовать всю энергию импульса в скважине для полезной работы — разрушения объекта (без экранирования импульса стенками трубы) ° Для обеспечения достаточной прочности устройст ва стенки жидкостной камеры выполнены

1 значительной толщины. Это приводит к большой разнице площадей поперечного 10 сечения камеры и скважины, что в свою очередь вызывает резкое снижение давления на выходе из камеры. Это объясняется тем, что максимальное давление импульса достигается в фазе 15 сжатия (головной части импульса), гидродинамические явления в которой обусловлены законами развития гидрав» лического удара с интерференцией ударных волн. В этом случае на выходе20 из жидкостной камеры возникает узел разрывности, в котором происходит преломление ударной волны с резким снижением ее давления, определяемого по зависимости Р = Sq Р, где Р1 и Pq

25 давление импульса соответственно в жидкостной камере и скважине, S коэффициент преломления ударной волны.

При этом коэффициент преломления S ударной волны на выходе из жидкостной камеры равен

2F

Р. + У, 35 — соответственно плогде Р„и F щади поперечного сечения камеры и скважины.

В формуле коэффициента преломления 0

S pHH T0 o M ee o eHHe o равенстве скоростей распространения ударной волны в камере и полости скважины.

Величина коэффициента преломления ударной волны в существующих конструкциях устройств, имеющих диаметр камеры 1,2 см при диаметре скважины 4 см, составляет величину около 0,15-0,16, что в 5-6 раз может снижать давление ударной волны в начальной стадии развития гидравлического удара в скважине по сравнению с давлением пороховых газов в камере для размещения заряда

ВВ.

Если рассматривать. процесс разви55 тия импульса в скважине в квазистационарном приближении, то при прочих равных условиях большая площадь поперечного сечения скважины, занятая жидкостью, также приводит к снижению максимального давления импульса.

Так известно, что соотношение о между изменением давления и относительным изменением объема жидкости в упругой гидравлической .системе выражается равенством V дР = Š—,у

V где P - давление импульса, Š— модуль упругости жидкости, V — начальный объем жидкости в скважине и камере V — .величина сокращения объема жидкости при сжатии.

В то же время дЧ представляет собой величину приращения объема камеры для размещения заряда ВВ при расширении пороховых газов.

Поскольку давление пороховых газов при одной и той же массе заряда зависит только от плотности заряжания, т.е. отношения массы заряда к занимаемому им объему, то возрастание д7 ведет к снижению давления пороховых газов в камере для размещения заряда ВВ и давления в импульсе, При этом увеличение начального объема жидкости в скважи-, не при прочих равных условиях ведет к снижению давления в импульсе.

Из изложенного следует, что при одной и той же массе заряда и глубине скважины сокращение площади, занимаемой жидкостью в поперечном сечении скважины, позволяет повысить давление импульса и, следовательно, эффективность действия устройства..

Цель изобретения — повьппеиие эффективности разрушения за счет повышения давления импульса, жидкости, передаваемого в скважину, Для достижения указанной цели в предлагаемом устройстве, включающем корпус с взрывной камерой, ствол с жидкостной камерой, связанной с взрывной камерой, и выхлопными отверстиями, ствол снабжен компенсатором объема скважины, выполненным в виде цилиндра, установленного на торце ствола со стороны выхлопных от-. верстий, при этом по образующей ци-, линдра выполнены выемки, сообщенные с выхлопными отверстиями. Кроме того, выемка выполнена в виде кольца, 1122034

Кроме того, выемки выполнены в виде продольных пазов.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, размещенное в запол5 ненной жидкостью скважине разрушаемого объекта, продольный разрез.

В цилиндрическом корпусе 1 устрой\ртва выполнена взрывная камера 2 для размещения заряда 3 взрывчатого Я вещества, например пороха, и ствол с жидкостной камерой 4 с выхлопными отверстиями 5 для истечения жидкости под давлением в полость скважины 6.

Вход в камеру 4 выполнен сужающим- *15 ся в сторону отверстий 5 и в нем размещена герметичная перегородка 7 из упругого эластичного материала.

Ниже выходных отверстий 5 к корпусу закреплен компенсатор объема скважины в виде цилиндрического элемента 8, по образующей которого выполнены выемки 9, сообщенные гидравлически через отверстия 5 с жидкостной

° камерой 4. При этом выемки 9 могут иметь форму кольца (кольцевой проточки) или продольных пазов в средней части цилиндра. Сверху камера 2 закрыта затвором 10. Устройство имеет приспособление для удержания его ЗО в скважине, выполненное, например, в виде прикрепленного к корпусу 1 консольного рычага ll, йа свободном конце которого при помощи болтов 12 через амортизатор 13 установлен инер- у5 ционный элемент 14.

В скважину 6, пробуренное в разрушаемом объекте и заполненную жидкостью, вставляют предложенное устройство так, чтобы его камера 4 через отверстия 5 заполнялась жидкостью до уровня ее поверхности в скважине.

При подрыве заряда 3 образующиеся пороховые газы продавливают перегородку 7 в камеру 4. В результате в ней резко повышается давление жидкости, которое через отверстия 5 и выемки 9 воздействует на стенки скважины, расположенные против выемок 9, разрушая объект.

При выполнении выемок 9 в форме кольцевой проточки давление жидкости в полости скважины воздействует на ее стенки практически равеномерно во всех направлениях. При этом устройство не обладает .направленностью действия.

Если выемки 9 выполнены в виде продольных пазов или лысок, то устройство будет обладать выраженным направленным .действием — процесс трещинообразования будет возникать против пазов или лысок и его можно будет использовать для упорядоченного разрушения объектов.

Наличие в предлагаемом устройстве закрепленного ниже выходного сечения камеры цилиндрического элемента 8 с выемками 9 по .его образующей позволяет значительно сократить разницу площадей поперечного сечения камеры и скважины, чем достигается увеличеВ чение коэффициента преломления ударной волы, а, следовательно, и увеличение давления импульса.

1! 22034

42.

° ° 4 ° ° °

° ° д ° ° . д

° 4 ° ° °

° ° ° ° ° °

° 4ô

° °

° Ф

Редактор Л. Письман

Заказ 4898 Тираж 449 Подписное

Б ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина, 101

° ° ° ° ° . ° °

° ° ° p 4 ° Д

° ° ° ° °

° 4

° °

° ° ° ° ° л

° ° ° °

4 ° Ф

° ° ° ° ° ° ° °

° А

А °

° ° °

° ° ° .4 И

° °

° 4 ° ° Ф

° ° ° ° . и . д °,Д.

° °

Ф ° ° ° ° ° . д ° ° л °° °

":. Л ;

° ° 4 4 ° ° ° °

° ° ° °

° ° л °

° ° °

° ° ° ° ° Ф

° ° ° ° °

° ° ° °

° ° ° ° ° А у ° ° °

° ° 4

° ° °

Ф ° ° °

М л °

° ° ° ° ° ° °

° °

° Ф ° °

° ° °

4 °

° Л ° ° 4 ° ° Л, ° ЯФ °

° ° °

° °

° °

° Ф

° ° ° °

° ° ° .д .".. А:

° ° ° ° °

° ° ° ° ..й ° Л

° ° ° 4 °

° ° °

° ° ° ° ° ° ° ° ° °

° ° ° ° ° ° ° °

° °

° ° ° ° ° ЮФ ° ° °

° ° ° ° 4 °

° ° °

° ° 4 4, ° 4 °

° °

° °

° °

" . . - 4. °

° ° ° ° ° . b.

° ° ° ° ° ° л ° 1

° °

° ° ° 4 ° ° ЛФ л.

° 4 ° ° 4 фФ ° °

° 4

° . ° ° А ° °

° ° ° ° ° ° л °

° ДФ 4 ° ° ° 4 É

° °

° ° ° °

° °

° 4

° °

° ° ° °

° ° л °

4 ° ° ° ° Р ° °

° °

° °

° °

° °

° °

° ° ° °

"a, ° ° ° °

° ° А ° ° 4

° ° ° °

° ° ° ° ° ° °

° 4 ° ° ° °

° ° ФЛ

° ° 4444 ° 4 °

° °

° ° ° ° ° ° °

° ° ° °, д . ° Р

Техред Л.Олийнык Корректор. М. Шароши