Термомеханическое устройство для бурения скважин

Термомеханическое устройство для бурения скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскин

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<11;699170 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09,08.77 (21) 2515826/22-03 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 25.11.79. Бюллетень N 43

Дата опубликования описания 28.11.79 (51)М. Кд.

E 21 С 21/00

Е 21 В 7/14

Гасудэрственньй квинтет

СССР па делам нзабретвннй н аткрмтнй (53) УДК 622.243. . 94(088.8 ) (72) Авторы изобретения

А. И. Степанюк, H. A. Урицкая и А. А. Галяс

Институт геотехнической механики АН УССР (71) Заявитель (54) ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Настоящее изобретение касается конструкции термомехянического устройства для бурения скважин и может быть применено для бурения и разбуривания взрывных скважин на открытых горных работях и строител ьн ых пл ощадках.

Известно термомехяническое буровое устройство, обеспечивающее избирательный режим работы либо термический, либо термомеханический. Оно содержит каfO меру сгорания с сопловым отверстием и распределительной головкой, в которой размещена топливная форсунка и выполнены каналы для прохода окислителя, и размещенный коаксиально корпусу камеры

15 сгорания поршневой ударный механизм, поршень которого совершает возвратнопоступательное перемещение и воздействует на кольцевую буровую коронку.

Движение поршня осуществляется за счет давления газообразных продуктов сгорания, поступающих в полости цилиндра ударного механизма непосредственно из камеры сгорания, Для этого в стенках корпуса камеры сгорания выполнены каналы, перекрываемые и открываемые поршнем при его движении (1). Избирательный режим работы устройства обеспечивается за счет регулирования положения поршня относительно газоподводящих каналов.

Однако конструкция устройства сложна и его эксплуатация в режиме термомеханического бурения затруднительна.

Сложность конструкции вызвана наличием ударного поршня и множеством газоподводящих каналов. При эксплуатации устройства внутрикамерное давление газа снижается, так как часть продуктов сгорания отводится из нее для перемещения поршня ударного мехвнизма.

Болев близким к предложенному по технической сущности является термомеханическое устройство для бурения скважин, содержащее камеру сгорания с сопловым отверстием и распределительной головкой, в которой закреплена топливная форсунка и выполнены каналы для проходя з 699170 4 окислителя, и расположенный коаксиально снаружи камеры сгорания механический ударный инструмент, имеющий возможность поступательного перемещения под воздействием давления газа в камере сгорания (2).

В этом устройстве, как и в предложенном, ударное перемещение механического инструмента достигается в результате резкого повышения давления газа щ в камере сгорания. При этом известное устройство работает периодически то в термическом режиме, то в термомеханическом, но оно не приспособлено к избирательному режиму работы.

Цель изобретения - создание термомеханического устройства для бурения скважин простой конструкции, обеспечивающего избирательные режимы работы.

Эта цель достигается тем, что уст- 20 ройство снабжено размещенной в камере сгорания кольцевой перемычкой, находящейся на некотором расстоянии от распределительной головки и жестко соединенной с ней, а механический ударный инструмент скреплен с камерой сгорания и приспособлен для аксиального перемещения вместе с ней относительно головки с перемычкой, которые имеют возможность установочного перемещения относительно камеры сгорания.

На чертеже показано термомеханическое буровое устройство.

Термомеханическое устройство для бурения скважин имеет механический ударный инструмент, выполненный в виде ко ронки 1, и связанного с ней корпуса 2, который телескопически сочленен с буровой штангой (на чертеже не показана).

Внутри корпуса 2 размещена соединенная с ним камера 3 сгорания с сопловыми отверстиями 4 и распределительной головкой 5, в которую встроены форсунки

6 для распыливания топлива. Камера 3 сгорания соединена с топливоподводящей магистралью 7. В корпусе 2 размещены также аэродинамические клапаны 8 в виде трубок для подвода окислителя, проходящего через отверстия 9 в крьппке 10.

В камере 3 сгорания размещена примы кающая к ее стенкам кольцевая перемычка 11, расположенная на некотором расстоянии от распределительной головки 5 и жестко соединенная с ней стержнями 12.

Распределительная головка 5 и связанная, 55 с ней кольцевая перемычка 11 могут перемещаться относительно камеры 3 сгорания с помощью силового цилиндра 1 3, шток 14 которого сочленен с головкой 5.

При втянутом штоке 14 распределительная головка 5 с кольцевой перемычкой

11 занимает крайнее верхнее положение, как показано на чертеже, а примыкающая к перемычке 11 часть камеры 3 сгорания является резонансной трубой. При выдвинутом штоке 14 кольцевая перемычка 11 нижним торцом примыкает к сопловым отверстиям 4, как показано пунктиром на чертеже. На наружной стороне камеры 3 сгорания выполнены продольные ребра 15, образующие с корпусом 2 каналы 16 для прохода охлаждающей жидкости. Выходные отверстия 17 этих каналов расположены на наружной стороне корпуса 2 выше коронки 1. Охлаждающая жидкость подводится к камере

3 сгорания по магистрали 1 8.

В режиме термомеханического бурения устройство работает следующим образом.

Распределительная головка 5 с кольце вой перемычкой 1 1 устанавливается силовым цилиндром 13 в крайнее верхнее положение. В этом случае камерой cto» рания является пространство между головкой 5 и перемычкой 11, а остальная часть камеры 3 сгорания служит резонансной трубой. Таким путем образуется система, в которой возникает вибрационное горение, распространяющееся по всей длине трубы и вызывающее знакопеременные продольные ударные импульсы. При направлении импульса вверх корпус 2, соединенный с камерой 3 сгорания и коронкой 1, подбрасываются над забоем буримой скважины. Продукты сгорания выбрасываются на забой, нагревают его, частично разрушают и устремляются в затрубное пространство скважины, унося частицы разрушенной породы. Корпус 2 с камерой 3 сгорания и коронкой 1 под действием собственного веса падает на нагретый слой забоя скважины и разрушает его. Далее цикл повторяется до окончания бурения скважины.

B режиме термического, огнеструйного бурения устройство работает следующим образом.

Распределительная головка 5 с кольцевой перемычкой 1 1, цилиндром 1 3 устанавливается в крайнее нижнее положение, показанное пунктиром. Камера сгорания в этом случае ограничена пространством между головкой 5 и перемычкой 1 1 и работает как воздушно реактивная горелка . Нагретые до 1000Термомеханическое- устройство для бурения скважин, содержащее камеру сгорания с сопловым отверстием и распределительной головкой, в которой закреплена топливная форсунка и выполнены каналы для прохода окислителя, и расположенный коаксиально снаружи камеры сгорания механический ударный инструмент, имеющий возможность поступательного перемещения под воздействием давления газа в камере сгорания, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения избирательности термичес5 6 о

1100 С газы со скоростью 16001800 м/сек истекают через сопловые отверстия 4, вызывая разрушение забоя скважины.

Формула изобретения

99170 6 кого или термомеханического режимов работы, оно снабжено размещенной в камере сгорания кольцевой перемычкой, находящейся на некотором расстоянии от распределительной головки и жестко соединенной с ней, а механический ударный инструмент скреплен с камерой сгорания и приспособлен для аксиального перемещения вместе с ней относительно голов1О ки с перемычкой, которые имеют возможность установочного перемещения относительно камеры сгорания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторскде свидетельство по заявке % 2443112, кл. Е 21 С 21/00, 1 977.

2. Авторское свидетельство СССР

No 473012, кл. Е 21 С 21/00,. 1974 (прототип) .

ЦНИИПИ Заказ 7164/34

Тираж 657 Подписное

Филиал ППП " Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4