Скважинное устройство для термического разрушения горных пород

 

СКВАЖМННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД струями газа, содержащее огиеструйиую горелку и омываемую потоком газа насадку, установленную соосно с горелкой и соединенную с ней, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности его работы при отогревании окружающих скважину мёрзлых пород, насадка выполнена веретенообразной формы. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ ,РЕСПУБЛИК

3%1) 21 В 14

»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

121) 3481598/22-03 (22) 02.06.82 .(46) 30.10.83. Бюл. № 40 (72) Г. Н. Добровольский и В. Н. Заровняев (71) Якутский государственный университет (53) 622.243.94 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 2563583, кл. Е 21 В 7/14, 1978.

2. Патент США ¹ 3422911, кл. 175 †, опублик. 1969 (прототип);

„„SU„„1051203 А (54) (57) СКВАЖЙННОЕ УСТРО1 1СТИО

ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ

ГОРНЫХ ПОРОД струями газа, содержащее огнеструйную горелку и омываемую потоком газа насадку, установленную соосно с горелкой и соедйненную с ней, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности его работы при отогревании окружающих скважину мерзлых пород, насадка выполнена веретенообразной формы.

1051203

Изобретение касается скважинного устройства для термического разрушения горных пород струями газа и может быть иск пользовано для отогрева мерзлых -пород, окружающих скважину. 5

Известно, что при бурении в мерзлых породах скважин происходит их обледенение в весенне-осенний период, когда идет оттаивание деятельного слоя, При этом надмерзлотные воды, поступая в скважину, замерзают за счет отрицательной температу-. O ры мерзлых пород, которая достигает 6 — 8 C

В результате этого на расстоянйи 2 — 5 м. от устья скважины происходит обледенение стенок, которое часто приводит к образова-: 1> нию ледяной пробки, препятствующей заряжанию скважин.

Перебуривание таких скважин приводит к заклиниванию шарошек н поломке бурового станка. Поэтому наиболее целесообразным .является использование для разбу- N ривания ледяных пробок огнеструйных горелок,.

Известно устройство для термического разрушения горных пород при бурении скважин, включающее огнеструйную горелку с камерой сгорания и соплом для истечения образующихся раскаленных газов и установленную соосно соплу полую насадку, через которую движется поток газа, вызывающий ее накаливание, в результате чего она становится источником инфракрасного излу- З0 чения (1(.

Под воздействием, этого излучения происходит термическое разрушение цороды стенок скважины или их оттаивание.

Однако преобразование тепла истекающей газовой струи в инфракрасное излучение насадки сопровождается большими потерями энергии.

Наиболее близким к предлагаемому является скважинное устройство для термического разрушения горных пород струями 4О газа, содержащее огнеструйную горелку и омываемую потоком гааа насадку, установленную соосно с горелкой н соединенную с ней (2). с.

В известном устройстве насадка выполнена трубчатой и при пропускании через нее 45 струи газа обеспечивает повышение ее температуры в зоне встречи с разрушаемой породой, для чего она устанавливается иа поверхность породы.

Использование известного устройства, для оттаивания мерзлых пород, окружающих скважину, малоэффективно, так как прямой передаче тепла стенкам скважины препятствует насадка, Цель изобретения — повышение эффективности работы устройства при. отогревании окружающих скважину мерзлых пород.

Поставленная цель достигается за счет применения скважинного устройства для термического разрушения горных пород струями газа, содержащего огнеструйную горелку и омываемую потоком газа насадку, установленную соосно с горелкой и соединенную с ней, в котором насадка выполнена веретенообразной формы.

На чертеже показано предлагаемое устройство в скважине.

Устройство имеет огнеструйную горелку l.èsaåñòí0É конструкции с камерой сгорания и соплом (не показаны) для истечения струи газа. Соосно соплу на некотором расстоянии от его среза установлена насадка 2 веретенообразной формы, соединенная с корпусом горелки 1 крепежными элементами 3. Эти элементы 3 пропускаются через два сквозных отверстия 4 в насадке 2, расположенных перпендикулярно одно другому примерно в центральной части насадки 2.

Крепежные элементы 3 фиксируются на корпусе горелки 1 с помощью кольца 5.

Насадка 2 размещается в скважине 6 с зазором по отношению к ее стенкам, причем отношение наибольшего радиуса насадки 2 к радиусу скважины б должно быть не менее 1,5 и не более 2,0. Это соотношение выбрано для создания наиболее благоприятных условий истечения струй газа из горелки 1 и исходящего из скважины .потока газа.

Струи газа из горелки 1 с большой скоростью обтекают насадку 2 и омывают стенку скважины б. В то же время снизу под давлением этого потока вытесняются отработанные газы, В случае, если отношение указанных радиусов будет меньше 1,5, то часть истекающих струй rasa из горелки 1 не успевает пройти в зазор между насадкой 2 и стенкой скважины 6 будет выноситься из: него восходящим потоком, не соприкасаясь- со стенкой. При этом снизится теплопереда-, ча газовой струи породам, окружающим скважину б. Если соотношение указанных радиусов будет больше 2,0, то газовая струя, истекающая из горелки 1, отклоняется на.садкой 2 недостаточно и часть ее проходит, не соприкасаясь со стенкой скважины, что также снижает эффект теплопередачи от струи газа породам стенки скважины.

Устройство работает следующим образом.

Его опускают в скважину 6 и устанавли- вают на уровне наледи 7. Высокотемпературная газовая струя, обтекающая на пути насадку 2, отклоняется, и соприкасается со стенкой скважины 6, расплавляя . наледь 7. При соприкосновении газовой струи со стенкой скважины увеличивается конвективный теплообмеи между струей газа н породами, окружающими-скважину 6. В ре-. зультате вокруг скважины 6 образуется в мерзлых породах талая зона 8 и обледенения скважины в этом месте ие произойдет.

В случае наличия ледяной пробки в сква,жине 6 насадку 2 снимают и прямой газовой струей горелки 1 расплавляют лед в цейтре

305120Э

Соста(внтель Ю; Стрелов

Редактор Н. Ковалева Техрйд.И. Верес Корректор А..Знмокасов

3axas 6636/31 Тираж 603; . Подписное ..ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н о1 крытнй

ll3035, Москва, Ж-ЗЬ, Раушская наб., д. 4%

Филиал ППП «Патент»,: r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 скважины, затем на горелку надевают Иасадку 2 н, рассредоточенной газовой струей этогревают мерзлые породы вокруг сквакины.

Таким образом, работа предлагаемого устройства оказывается более аффективной благодаря приближению зоны нагрева непосредственно к стенке скважины.