Устройство для термического бурения скважин

Устройство для термического бурения скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,„1 947417

Союз Советских

Социалистических

РеСпублик

Г .ф А

/I = —.. сГ; .«У» (61) Дополнительное к авт . свид-ву g. 759117 (22) Заявлено 0510 79 (21) 2825231/22-03 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 300782. Бюллетень ¹28

Дата опубликования описания 300782

Р,1 М g> з

Е 21 С 21/00

Е 21 В 7/14

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (33) УДК 622. 243.

° 94(088.8) (72) Авторы изобретения

A H.1 åHáà÷ и Л..А.Генбач .. „..:"x; р 1»

: а .-::-:. :,4-.

I .,,3 й., ; Ф

Е!:.БЛл0 ";: .:.

Казахский политехнический институт им.В.И. енина (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО .БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Изобретение относится к устройствам для термического расширения скважин путем воздействия на твердук минеральную среду высокотемпературными газовыми струями и абразивного материала и может быть использовано для проходки скважин больших диаметров, шурфов и горных выработок в крепких горных породах н мерзлых грунтах.

Известен способ термического расширения скважин путем воздействия на ее стенки высокотемпературных газовых струЯ, в которые вводят сыпучий абразивннй материал, при этом газовому потоку с введенным в него абразивным материалом сообща ют вращательное движение и направлявт его к забою скважины по сгирали вдоль ее стенок, а образующиеся продукты разрушения отводят на поверхность с забоя по центральной части скважины.

По основному авт.св. Р 759117 известно устройство для реализации указанного способа, которое содержит соединенный с буровой штангой огнеструйный термоинструмент для формирования газовой струи и приспособление для подачи в нее сыпучего абразивного материала. Термоинструмент выполнен в виде нескольких огнеструйных горелок, сопловые отверстия которых обращены к стенкам скважины и размещены по винтовой линии вокруг буровой штанги. При этом устройство снабжено охлаждаемлм кожухом с боковыми отверстиямИ, установлен 0 ными снаружи горелок коаксиально штанге, и буровой коронкой, закрепленной на конце штанги и имеющей боковые открытые с торца щели для пропуска продуктов разрушения в полость буровой штанги. Буровая коронка также соединена со шламовой трубой, расположенной в буровой штанге и имеющей выход в пространство скважины. В результате появляется воэможность повысить производительность разрушения, главным образом, трудных термобурильных пород ) Ц .

Цель изобретения - снижение энергоемкости процесса разрушения и дальнейшее повышение его производительности

Указанная цель достигается благодаря тому, что устройство снабжено керноприемной трубой, установленной с кольцевым зазором в шлэмовой трубе с возможностью ограниченного осево947417 хом б, и буровой коронки 8. Далее в горелки 4 подаются рабочие компоненты для образования топливной смест, которая затем воспламеняется, и горелки 4 выводятся на рабочий режим.

Раскаленные газы продуктов сгора-. ния через боковые отверстия 7 кожуха 6 выбрасываются из сопловых отверстий 5 горелок 4 со сверхзвуковой скоростью под острым углом или по касательной к стенке трубы 2 в сторону забоя опережающей скважины

21. Так как выход газа го зазору между штангой 1 и трубой 2 вверх прегражден уплотняющим кольцом 17, газ устремляется к забою 22 скважины 21, увлекая в период эабуривания годаваемый через отверстия 19 абразивный материал.

Раскаленные газы раскручиваются вдоль стенки скважины 20 по нисходящей спирали, образуя мощный вихревой поток (циклон) раскаленных газов и твердых .частиц, которые достигают поверхности забоя 22 и устремляются по щелям 10 в кольцевой зазор между трубами 11 и 13, продолжая вращаться и омывать забой 22 скважины 21 и основание керна 23. Затем газ, абразивный материал и продукты разрушения устремляются по этому кольцевому зазору к выходным окнам

12 и далее через отводящий колпак к пылегаэовлагоочистителю (не показаны).

Буровой штанге 1 с помощью вибратора (не показан) сообщают вибрацию так, что коронка 8 дополнительно воздействует на забой 22. Диаметр коронки 8 соответствует размеру огережающей скважины 21 и несколько меньше номинального размера скважины 20. Этим достигается концентрация газов и твердых частиц на участке опережающей скважины 21 и уменьшение объема разрушения в наиболее трудных условиях бурения. Основной объем разрушения приходится на более эффективный и экономичный режим на участке скважины 20. Чтобы сохранить высокие динамические параметры закрученного потока газа и твердых частиц на участке скважины 20, кожух б изготавливают большего диаметра, чем диаметр коронки 8. В результате раскаленные газы, истекающие иэ горелок 4 по нисходящей спирали и, направленные в сторону забоя 22, образуют мощный циклон двухфазного потока с высокими термодинамическими п2раметрами, Газы и твердые частицы циклона прижимаются массовыми силаыт к стеHкам скважины, интенсивно их разрушают (независимо от свойств породы) и устремляются к кольцевому эабс

Перед бурением скважины 20 на ее устье устанавливается направляющая труба 2 с опорной плитой 3. В трубу

2 помещают буровую штангу 1 с буровым органом в виде нескольких огнеструйных горелок 4, закрытых кожу- 65 го перемещения и имеющей на обращенном к забою скважины конце открытые с торца гаэодинамические щели, расположенные равномерно по ее периметру °

Наличие керноприемной трубы дает возможность более рационально распределить газовый и абразивный потоки в периферийной части скважины и улучшить тем самым процесс ее разрушения и образующегося в централь- 10 ной части скважины керна.

На чертеже представлено предлагаемое устройство. устройство смонтировано на буровой штанге 1, которая пропущена. че- 15 рез направляющую трубу 2 с опорной плитой 3 и подвешена через блок ктяговому органу, размещенному на ходовой тележке (не показаны). Собственно буровой орган содержит несколь-20 .ко огнеструйных горелок 4, располо.женных вокруг буровой штанги 1 так, что их сопловые отверстия 5 обращены к стенкам скважины и размещены по винтовой линии вокруг штанги 1.25

Горелки 4 закрыты охлаядаемам кожухом б, установленным коаксиально буровой штанге 1 и имекщим боковые отверстия 7 для выхода продуктов сгорания. 30

В нижней части буровой штанги 1 закреплены буровая коронка 8 с армирующими ребрами 9 и боковыми открытыми с торца. щелями 10, которые направлены тангенциально и служат для пропуска продуктов разрушения в коль35 цевой зазор между шламовой трубой

11, имеющей выходные окна 12, и керноприемной трубой 13, расположенных внутри штанги 1. Керноприемная труба 13 в нижней части имеет открытые 40 с торца калибрующие щели 14. Другим концом она. насажена на жестко закрепленный цилиндр 15. Над кожухом

6 .на штанге 1 установлена открытая с боковых сторон кольцеообразная 45 обойма 16, в пазу которой размещено полое уплотняющее кольцо 17 иэ эластично-упругого материала, заполняемое сжатым воздухом. На штанге 1 выше обоймы 16 надето ограничительное50 кольцо 18. Между обоймой 16 и кожухом б в направляющей трубе 2 предусмотрены отверстия 19 для подачи на время забуривания сыпучего абразивного материала (например кварце- 55 вогф песка) в зазор между кожухом

6 иФстенкой скважины 20.

Устройство работает следующим образом.

947417

22 -опережающей скважины 21, где обогащенные продуктами разрушения на участке скважины 20 и сконцентрированные на небольшом участке кольцевого забоя эффективно разрушают даже трудно- и нетермобуримне породы. Об- 5 раэуемый при этом керн 23 защищается от разрушения керноприемной трубой 13, которая может в некоторых пределах свободно перемещаться ьдоль оси устройства, будучи установленной }О на жестко закрепленном цилиндре 15. двухфазный закрученный поток, устремленный в кольцевую полость коронки

8, непрерывно подрабатывает коническое основание керна 23 до номинального размера и калибрует его благодаря наличию открытых с торца газодинамических щелей 14. Двухфазный поток, устремленный вдоль целей 14, удаляет случайные выступы. Наибольшое избыточное давление внутри керноприемной трубы 13 обеспечивает .продувку и очистку керна 23 от пыли и грязи. Керн 23, откалиброванный и очищенный От липкОЙ 6уроаоА мелочи, проходит.в керноприемнуи трубу 13, а последняя под действием собственного веса спускается в сторону забоя 22, упираясь выступами на уширенное основание керна 23.

Процесс бурения и образования керна .идет непрерывно до тех пор, пока керноприемная труба 13 не будет заполнена керном 23. Затем устройство приподнимается над основанием керна

23. Обнаженный участок основания кер- 35 на 23 закрученным IIOToKoM газа и абразивных частиц разрушается (годрезается), после чего керн 23 с устройством выдается на поверхность.

Циклы бурения повторяются до получения скважины нужной глубины.

C помощью уплотняющего кольца 17 обеспечивается перекрытие заэорв между стенкой скважины 20 и штангой 1, и тем самым преграждается выход гаэам и продуктам разрушения в атмосферу. По мере углубления скважины и опускания штанги 1 обойма 16 с уплотняющим кольцом 17 опускается с помощью ограничительного кольца

18, закрепляемого на штанге 1 ° По завершении проходки обойма 16 и кольцо 17 поднимаются иэ скважины вместе со штангой 1 и буровым Органом. Для повышения стойкости буровук коронку

8, шламовую 11 и керноприемную 13 трубы охлаждают путем подачи воды по каналам 24 и выброса ее в виде струй в кольцевой зазор между трубками 11 и 13.

Формула изобретения устройство для термического бурения скважин по авт.св. Р 759117, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с

1целью снижения энергоемкости процесса и повышения его производительности, оно снабжено керноприемной трубой, установленной с кольцевым зазором в шламовой трубе с возможностью ограниченного осевого перемещения и имеющей на,обращенном к забою скважины конце открытые с торца гаэодинамические щели, расположенные равномерно по ее периметру.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 759117, tat. Е 21 С 21/00, 1978.

947417

Составитель В.Махаева

Техред М. Рейвес КорректорЮ.Макаренко

Редактор И.Михеева.

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

Заказ 5578/51 Тираж 623 Подгисное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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