Способ термомеханического бурения скважин и устройство для его осуществления

 

1. Способ термонеханического бурения скважин BbicoKOTeNmepaTypHbn-tH газоабразивными струями, в соотвёт ствии с которым сжигают топливную смесь жвдкого горючего и газообраз ного окислителя в призабойной части скважины и вводят в нее на участке разгона в потоке окислителя абразивные частицы, которые после воздействия на забой перемещают вверх потоком отработанного газа по. периферийной части скважины вместе с продуктами разрушения и затем эжектируют в истекающий поток окислителя Hia участке разгона, предварительно охлаждая во время циркуляции, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью осуществления одновременного с бурением расширения скважины, охлаждение абразивных частиц проводят на участке разгона путем создания завесы из жидкого горючего. 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее камеру разгона абразивных частиц, сообщенную с магистралью подвода :газообразного окислителя и имеющую боковые окна для эжектирования абразивных частиц из пространства скважины, и установленную на выходе из камеры разгона камеру сгорания с форсункой для распыливания горючего, соединенной с § магистралью для его подвода, о т л ич а ю щ е е с я тем, что форсунка W размещена на входе в камеру разгона абразивных частиц. 3. Устройство по п. 2, о т л ичающеес .я тем, что форсунка снабжена расположенным над ней экраном . lAd so 4. Устройство по пп. 2 и 3, о тличающееся тем, что магистраль подвода газообразного окислителя сообщена с камерой разгонасопловыми каналами в ее стенках, выполненными тангенциально к оси камеры.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

6 А аю (и) r

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И-ОТНРЫТИЙ (21} 3372328/22-03 (22) 29. 1 2. 81 (46) 15.08.86. Бюл. У 30 (71) Специальное конструкторское бюро самоходного горного оборудования (72) Я.И.Шнапир, А.В. Дугарцыренав, .И.В.Чугунов и О.Л.Дербенева (53) 622.243.94(088.8) (54) СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ термомеханического бурения скважин высокотемпературными гаэоабразивными струями, в соответствии с которым сжигают топливную смесь жидкого горючего и газообразного окислителя в призабойной части скважины и вводят в нее на участке разгона в потоке окислителя абразивные частицы, которые после воздействия на забой перемещают вверх потоком отработанного газа по периферийной части скважины вместе с продуктами разрушения и затем эжектируют в истекающий поток окислителя на участке разгона, предварительно охлаждая во время циркуляции, о тл и ч а ю шийся тем, что, с (5рф Е 21 В 7 18 Е 21 В 4 целью осуществления одновременного с бурением расширения скважины, охлаждение абразивных частиц проводят на участке разгона путем создания завесы из жидкого горючего.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее камеру разгона абразивных частиц, сообщенную с магистралью подвода -газообразного окислителя и имеющую боковые окна для эжектирования абразивных частиц из пространства скважины, и устанбвленную на выходе из камеры разгона. камеру сгорания с форсункой -для распыливания горючего, соединенной с магистралью для его подвода, о т л ич а ю щ е е с я тем, что форсунка размещена на входе в камеру разгона абразивных частиц.

3. Устройство по и. 2, о т л ич а ю щ е е с,я тем, что форсунка снабжена расположенным над ней экраном. 4. Устройство по пп. 2 и 3, .о тл и ч а ю щ е е с я тем, что магистраль подвода газообразного окислителя сообщена с камерой „азгона сопловыми каналами в ее стенках, выполненными тангенциально к оси камеры.

103 2836

Изобретение относится к способу термомеханического бурения скважин и устройству для его осуществления и может быть использовано для образования, в частности, взрывных скважин в крепких породах с одновремен" ным их расширением.

Известен способ термомеханического бурения скважин путем совместного воздействия на забой высокотемпературной газовой струи и абразивных частиц, которые после их соударения с забоем перемещают вверх по периферийной части скважины отработанными газами и повторно вводят в истекающую газовую струю. При этом стенки скважины в призабойной зоне и абразивные частицы в процессе их перемещения вверх подвергают охлаждению водной завесой в периферийной части скважины.

Способ реализуется с помощью устройства, содержащего камеру сгорания и сообщенную с ней камеру разгона абразивных частиц, снабженную эжектирующими окнами.

Этот способ не позволяет вести с одновременнымбурением термомеха, ническое расширение скважины, так как охлаждение ее стенок в призабойной зоне препятствует созданию н поверхностном слое породы термических напряжений. С другой стороны, абразивные частицы после их ввода в высокотемпературную струю газа подвергаются нагреву и приобретают некоторую пластичность, что приводит к снижению эффективности их воздействия на забой и бурения.

Наиболее близким техническим решением иэ известных к изобретению является способ термомеханического бурения скважин высокотемпературными

:газоабразивными струями, в соответствии с которым сжигают топливную . смесь жидкого горючего и газообразного окислителя в призабойной части скважины и вводят в нее на участке разгона в потоке окислителя абразивные частицы, которые после воздействия на забой перемещают вверх потоком отработанного газа по периферийной части скважины вместе с продуктами разрушения и затем эжектируют в истекающий поток окислителя на участке разгона, предварительно охлаждая во время циркуляции.

t5

Устройство для осуществления этого способа содержит камеру разгона абразивных частиц, сообщенную с магистралью подвода газообразного окислйтеля и имеющую боковые окна для эжектирования абразивных частиц из пространства, и установленную на выходе из камеры разгона сгорания с форсункой для распыления горючего, соединенной с магистралью для его подвода.

Охлаждение абразивных частиц достигается подачей воды в периферийную часть скважины призабойной зоны.

В этом случае указанное обстоятельство также препятствует процессу термомеханического расширения скважины с одновременным ее бурением из-за того, что в месте расширения стенки скважины подвергаются охлаждению.

Цель изобретения заключается в создании такorо способа термомеханического бурения, при котором было бы возможно вести одновременное расширение скважины.

Цель достигается тем, что по способу термомеханического бурения скважин высокотемпературными газоабразивными струями,в соответствии с которым сжигают топливную смесь жидкого горючего и газообразного окислителя в г . †;изабойной части скважины и вводят в нее на участке разгона в потоке окислителя абразивные частицы, которые после воздействия на забой перемещают вверх потоком отработанного газа по периферийной части скважины вместе с продуктами разрушения и затем эжектируют в истекающий поток окислителя на участке разгона, предварительно охлаждая во время циркуляции, охлаждение абразивных частиц проводят на участке разгона путем создания завесы из жидкого горючего.

Способ осуществляется устройством,. содержащим камеру разгона абразивных частиц, сообщенную с магистралью подвода, газообразного окислителя и имеющую боковые окна для эжектирования .абразивных частиц из пространства скважины, и .установленную на выходе из камеры разгона камеру сгорания с форсункой для распыливания горючего, соединенной с магистралью для его подвода, в котором форсунка размещена на входе в камеру разгона абразивных частиц.

3 1032836 4

При этом форсунка снабжена распо- дуктов сгорания частицы 14 перемещаложенным над ней экраном. ются вверх по периферийной части

Кроме того, магистраль- подвода скважины и через окна 13 между ребрагаэообразного окислителя сообщена с ми 12 эжектируются в камеру 2 разгокамерой разгона сопловыми каналами в 5 на. Перед входом в нее частицы 14 ее стенках, выполненными тангенци- проходят через завесу из распыпенного ально к оси камеры. форсункой 8 жидкого горючего и далее

На чертеже изображено устройство в камере 2 разгона ускоряются до для термомеханического бурения сква- необходимых скоростей струей газожин, продольный разрез. 1О образного окислителя. После соудаУстройство содержит корпус 1, в рения с забоем 4 частицы 14 вновь котором выполнены камера 2 разгона перемещаются вверх по периферийной абразивных частиц и сообщенная с ней части скважины. В дальнейшем указанна выходе камера 3 сгорания в виде ный цикл циркуляции частиц 14 непредиффузора, открытого в сторону забоя 15 рывно повторяется. При подъеме по

4 скважины. С камерой 2 разгона пос- периферийной части скважины абразивредством сопловых каналов 5 сообщена ные частицы 14 соударяются со стенкамагистраль 6 подвода газообразного ми 15 скважины, оказывая на них меокислителя, причем сопловые каналы, ханическое воздействие. Тепловое

5 выполнены в стенке камеры 2 раз- 2О воздействие продуктов сгорания на гона тангенциально к ее оси. стенки скважины ограничивается сверху

Иагистраль 7 подвода горючего подачей охлаждающей воды через отснабжена установленной над входом в верстия 11. камеру 2 разгона форсункой 8, на Раздельное охлаждение абразивных которой смонтирован отражательный частиц 14 и стенок 15 скважины, осуэкран 9. Коаксиально магистрали 7 ществляемое в разных зонах скважины расположена магистраль tO подвода различными охлаждающими агентами, охлаждающей воды через отверстие 11 позволяет организовать наиболее эфв пространство скважины выше устрой- фективный совмещенный во времени процесс термомеханического бу",ения и

Корпус 1 устройства соединен с расширения взрывных скважин. буровой штангой (не показана) ребрами 12, между которыми образованы окна Кспарение распыленного жидкого

t3 для эжектирования абразивных час- горючего на участке разгона п и ти 14 и

Р ц з пространства скважины. 35 теплообмене с нагретыми на забое и

Принцип работы устройства заключа- в периферийной части скважины абрается в сле у ем. эивными частицами обеспечивает инГаэообразный окислитель, напримеР тенсивное охлаждение их до восстановсжатый воздух, используемый для раз- ления необходимой твердости, а также гона аб азивных части

P частиц 14, через соп-40 улучшает смесеобразование и качество ловые каналы 5 подается в камеру 2 разгона в направлении забоя 4 скважины. Горючее, например керосин, Благодаря тангенциальному располораспыленное форсункой 8, также попа- жению сопловых каналов 5, соединяющих дает. в камеру 2 разгона, образуя с 45 магистраль 6 и камеру 2 разгона, в окислителем топливную смесь, которая ней создается вращающийся поток окисв подготовленном для сжигания виде лнтеля, который сообщает частицам 14 подается в камеру 3 сгорания. Полу- вращательный момент относительно ченные в ней продукты сгорания воз- оси камеры 2 разгона. Вследствие этодействуют на забой и стенки t5 сква- 50 го центробежные силы отклоняют час.жины. Порция абразивных частиц 14 тицы от оси камеры разгона и обеспепредварительно засыпается на забой 4,чивают воздействие их на периферийскважины. Под действием аэродинами- ные части забоя, обусловливая необческой силы выходящего потока про- ходимый диаметр скважин.

1032836

Корректор Е. Сирохман

Техред И.Гайдош

Редактор О. Юркова

Подписное

Тираж 548

Заказ 4347/1

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г ° Ужгород, ул. Проектная, 4