Способ термомеханического бурения и расширения скважин и устройство для его осужествления

Способ термомеханического бурения и расширения скважин и устройство для его осужествления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскнн

Соцнапнстнчесннн

Республнн

ИЗОБРЕТЕН ИЯ с (11) 597835

К АВТОРСХОМУ СЕИДЕТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву

{51) И. Кл.

Е 21 С 21/00

Е 21 В 7/14

Е 21 С 23/00 (22) Заявлено 14 12.76 (21) 2429787/22-03 с присоединением заявки №вЂ”

Гасу)(арстаеннмй кемнтет

Сеаата Мнннстраа СССР не делам нзабретенне а еткрмтнй (23) Приоритет(43) Опубликовано 15,03.7ÜÁþëëeòåíü №10 (46) Дата опубликования описания 23.02,78 (53) УДК6 22,243,94 (088,8) А. П. Дмитриев, С. A. Гончаров, В. Е. Горяев

В. И. Мочалов, А, А. Капустин, И. И. Крючков и Н. Ф. Кучма (У2) Авторы изобретения (7!) Заявитель

Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт (54) СПОСОБ. ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО БУРЕНИЯ

И РАСШИРЕНИЯ СКВАЖИНЫ И УСТРОЙСТВО}ЙЛ ЕГО

ОСУШЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение может быть использовано для проходки взрывных скважин в крепких горных породах при ведении открытых горных разработок.

Известно устройство для термомеханиб ческот о бурения н расширения скважины, представляющее собой комбинацию пневмоударного механизма и огнеструйной горелки, камера сгорания которой имеет боковые сопла для истечения газовых струй.

Способ заключается в том, что скважина бурится с помошыо пневмоударного механизма, а расширяется под воздействием высокотемпературных газовых струй, образукацихся в резулыгате сгорании горючего тб в смеси с воздухом, который подается внутрь буровой трубы к пневмоударному механизму, При этом буровой шлем удаляегся отработанным воздухом и газом 1), Наиболее близким техническим решением О к изобретению является способ термомеханического бурения и расширения скважины, при котором скважину бурят механическим породоразрушаюшим инструментом и одновременно расширяют ее выше него с помо- 25

2 шью высокотемпературных газовых струй, которые получают сжиганием горючего в окислнтеле, используемом для очистки забоя скважины от бурового шлама. с

Устройство для осуществления этого способа содержит соединенный с буровой трубой механический породораэрушаюший инструмент и размешенную выше него камеру сгорания с соплом для истечения газа, оснащенную форсункой для распыливания горючего и завихрителем для окислителя 2), Извес гные устройства т, довольно сложны по конструкции, и значительны по габари- там, так как включают два вида инструмента - механический и термический. При использовании известных устройств трудно обеспечить оптимальные режимы теплового разрушения, в резулыгате чего снижается эффективность процесса разрушения.

С целью упрощения процесса разрушения породы и повышения его эффективности по предлагаемому способу сжигание горючего осуществляют в затрубном пространстве скважины в потоке отработанного окислителя, истекающего от забоя скважи тты, В устройстве для осуществления предлагаемого,способа камера сгорания:5разо вана в затрубном пространстве между завихрителем и фланцем, которые последователы о смонтированы на буровой трубе над «Б инструментом, а сопло выполнено и виде кольцевой щели между торцом фланца и стенкой скважины.

Предлагаемое изобретение позволяет резко интенсифицировать буренке эа счет опти- 1 0 мального распределения тепловых и механических воздействий на породу. Оптимальное тепловое воздействие возможно в результате использования отработанного окислителя для поддержания процесса горения горючего. 15

Сжигание его в затрубном пространстве по зволяет упрсстить конструкцию устройства, отказавшись от традиционного применения размещенной внутри него камеры сгорания, Причем механический инструмент работает в более благоприятных условиях, так каК в значительно меньшей c ãåïåéè подвержен тепловому воздействию, Кроме того, предпагаемые способ и устройство требуют применения компрессора значительно меньшей мощности по сравнению с извес ::=.ыми из-за использования для сжигания тодючего отработанного в инструменте в оз духа.

На фиг. 1 показано предлагаемое устрой- ЗО ство, продольный разрез; на фиг. "--узел X ца фиг 1, Устройство содержит буровую грубу 1, соединенную резьбой с механическим шарошечным инструментом. 2. Внутри буровой трубы 1 проложены магистраль 3 для подво да горючего к форсунке 4 и токопровод 5, подключенный к свече 6 накалив;ния, Форс "нка 4 и свеча 6 накаливания выходят в камеру 7 сгорания, которая образована в

49 затрубном пространстве между завихрителем 8 и фланцем 9, последовательно закрепленными на буровой трубе 1 над ин струментом 2. Кольцевое сопло 10 для ис45 течения образующихся газов образовано торцом фланца 9 (см. фиг. 2) и стенкой 11 скважины

Сжатый воздух для продувки забоя сква жины подается внутрь буровой трубы 1.

Сжатый воздух по буровой трубе 1 и

И каналу 12 в инструменте 2 поступает на забой буримой скважины, очищая его ст бурового шлама, образующегося в результате воздействия шарошек инструмента 2 на породу. Истекающий wr забоя скважины сжаЗ5

I тый воздух в смеси с буровым шламом по ступает в камеру 7 сгорания, находящуюся в затрубном пространстве, через ЬаЬщфф тель 8 и смешивается с горючим, распыливаемым форсункой 4. Сбразукхцаяся топливная смесь воспламеняется от свечи 8 накаливания. Продуты сгорания через сопло

10 направляются на стенки скважины, вызывая их термическое разрушение.

В процессе расширения скважины высокотемпературными газовыми струями в нее по каналам 13 в буровой трубе 1 подается вода для пылеподавления. Попадание воды и зону воздействия газовых струй исключается иэ-еа повышенного давления в этой зоне по сравнению с давлением истекающих газов в верхней части скважины.

Формула изобретения

1. Способ термомеханического бурения и расширения скважины, при котором сква» жину бурят Механическим породоразрушаюшим инструментом и одповременно расширяют ее выше него с помощью высокотемпературных газовых струй, которые, получают сжиганием горючего в окислителе, испол зуемом для очистки забоя скважины от буровогошлама, отлич ающ ийс я тем, что, с целью упрощения процесса и повышения его эффективности, сжигание горючего осуществляют в затрубном пространстве скважины в потоке отработанного окислителя, истекающего от забоя скважины.

2. Уотройство для осуществления способа по и, 1, содержащее соединенный с буровой трубой механический породоразрушающий инструмент и размещенную выше него камеру сгорания с соплом для истечения газа, оснащенную форсункой для распь.ливания горючего и завихрителем для окислителя, о тл ичаюшеес я тем, чтокамерасгорания образована в затрубном пространстве между эавихрителем и фланцем, которые последовательно смонтированы на буровой трубе над инструментом, а сопло выполнено в виде кольцевой щели между торцом фланца и стенкой скважины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 208603, Ké, Е 21 С 21/ОО, 1966, 2, ПатентСША № 3212592, кл, 175-14, 1 966.

Составитель В. Левин

Редактор Е, Яховчик Техред О. Луговаы "Корректор С. Ямалова

Заказ 1187/27 Тираж 73 1 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий

113035,, москва, Ж-35, Раушская иаб„д, 4/5

Филиал ЛПП Патент, г, Ужгорол, ул, Проектная, 4