Скважинное устройство для разрушения монолитных объектов импульсным давлением жидкости
1. СКВАЖИННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ ОИзЕКТОВ ИМПУЛЬСНЫМ ДАВЛЕНИЕМ ;КИДКОСТИ, включающее корпус с взрывной камерой, ствол с, жидкостной камерой, связан- . ной с взрывной камерой, и выхлопньЙ11и отверстиями, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности разрушения за счет повьшения давления импульса жидкости, передаваемого в скважину, ствол снабжен компенсатором объема скважины, вьтолненным в виде цилиндра , установленного на торце ствола со стороны выхлопных отверстий при этом по образующей цилиндра выполнены выемки, сообщенные с выхлопными отверстиями. 2.Скважинное устройство по п. 1, отличающееся тем, что выемка выполнена в виде кольца. 3.Скважинное устройство по п. 1, а S отличающееся тем, что выемки выполнены в виде продольных (Л пазов.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
„„SU„„1122034 (др 4 E 21 С 37/06
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H Д ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗО6РЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГННТ СССР (21) 3616199/22-03 (22) 08.07.83 (46) 15.07.89. Бюл. Р 26 (71) Украинское отделение Всесоюэного проектно-изыскательского и научноисследовательского института
"Гидропроект" им. С.Я. Жука (72) Н.Я. Орлов, В.А. Осадчук и В.Г. Чумаченко (53) 622.235(088.8) (54)(57) 1. СКВАЖИННОЕ УСТРОЙСТВО
ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ ОБЪЕКТОВ
ИМПУЛЬСНЫМ ДАВЛЕНИЕМ ЖИДКОСТИ, включающее корпус с взрывной камерой, ствол с,жидкостной камерой, связан". ной с взрывной камерой, и выхлопными отверстиями, о т л и ч а ю—
Изобретение относится к горному делу, а именно к устройствам для создания гидравлического давления в скважине.
Известно скважинное устройство для разрушения монолитных объектов высоким импульсным давлением жидкости, содержащее камеру с зарядом
ВВ и камеру с жидкостью, имеющую отверстия для ее истечения под давлением, а также приспособление для удержания устройства от выброса, размещаемое в скважине.
Камера с жидкостью н этом устрой1 стве выполнена в виде трубы с отверстиями в стенках, что снижает эффективность действия устройства за счет уменьшения зоны воздействия высокощ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности разрушения за счет повышения давления импульса жидкости, передаваемого в скважину, ствол снабжен компенсатором объема скважины, выполненным в виде цилиндра, установленного на торце ствола со стороны выхлопных отверстий, при этом по образующей цилиндра выполнены выемки, сообщенные с выхлопными отверстиями.
2. Скважинное устройство по п. 1, отличающееся тем, что выемка выполнена в виде кольца.
3. Скважинное устройство но п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что выемки выполнены в виде продольных пазов. го давления на стенки скважины, так как такая зона расположена в основном против отверстий, а в других местах экранируется стенками трубы.
Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является скважинное .устройство для разрушения монолитных объектов импульсным давлением жидкости, включающее корпус с взрывной камерой, ствол с жидкостной камерой, связанной с взрывной камерой, и выхлопными отверстиями.
Устройство снабжено приспособлением для удержания его от выбрасывания, размещенным за пределами скважины.
1122034
Конструкция устройства позволяет использовать всю энергию импульса в скважине для полезной работы — разрушения объекта (без экранирования импульса стенками трубы) ° Для обеспечения достаточной прочности устройст ва стенки жидкостной камеры выполнены
1 значительной толщины. Это приводит к большой разнице площадей поперечного 10 сечения камеры и скважины, что в свою очередь вызывает резкое снижение давления на выходе из камеры. Это объясняется тем, что максимальное давление импульса достигается в фазе 15 сжатия (головной части импульса), гидродинамические явления в которой обусловлены законами развития гидрав» лического удара с интерференцией ударных волн. В этом случае на выходе20 из жидкостной камеры возникает узел разрывности, в котором происходит преломление ударной волны с резким снижением ее давления, определяемого по зависимости Р = Sq Р, где Р1 и Pq
25 давление импульса соответственно в жидкостной камере и скважине, S коэффициент преломления ударной волны.
При этом коэффициент преломления S ударной волны на выходе из жидкостной камеры равен
2F
Р. + У, 35 — соответственно плогде Р„и F щади поперечного сечения камеры и скважины.
В формуле коэффициента преломления 0
S pHH T0 o M ee o eHHe o равенстве скоростей распространения ударной волны в камере и полости скважины.
Величина коэффициента преломления ударной волны в существующих конструкциях устройств, имеющих диаметр камеры 1,2 см при диаметре скважины 4 см, составляет величину около 0,15-0,16, что в 5-6 раз может снижать давление ударной волны в начальной стадии развития гидравлического удара в скважине по сравнению с давлением пороховых газов в камере для размещения заряда
ВВ.
Если рассматривать. процесс разви55 тия импульса в скважине в квазистационарном приближении, то при прочих равных условиях большая площадь поперечного сечения скважины, занятая жидкостью, также приводит к снижению максимального давления импульса.
Так известно, что соотношение о между изменением давления и относительным изменением объема жидкости в упругой гидравлической .системе выражается равенством V дР = Š—,у
V где P - давление импульса, Š— модуль упругости жидкости, V — начальный объем жидкости в скважине и камере V — .величина сокращения объема жидкости при сжатии.
В то же время дЧ представляет собой величину приращения объема камеры для размещения заряда ВВ при расширении пороховых газов.
Поскольку давление пороховых газов при одной и той же массе заряда зависит только от плотности заряжания, т.е. отношения массы заряда к занимаемому им объему, то возрастание д7 ведет к снижению давления пороховых газов в камере для размещения заряда ВВ и давления в импульсе, При этом увеличение начального объема жидкости в скважи-, не при прочих равных условиях ведет к снижению давления в импульсе.
Из изложенного следует, что при одной и той же массе заряда и глубине скважины сокращение площади, занимаемой жидкостью в поперечном сечении скважины, позволяет повысить давление импульса и, следовательно, эффективность действия устройства..
Цель изобретения — повьппеиие эффективности разрушения за счет повышения давления импульса, жидкости, передаваемого в скважину, Для достижения указанной цели в предлагаемом устройстве, включающем корпус с взрывной камерой, ствол с жидкостной камерой, связанной с взрывной камерой, и выхлопными отверстиями, ствол снабжен компенсатором объема скважины, выполненным в виде цилиндра, установленного на торце ствола со стороны выхлопных от-. верстий, при этом по образующей ци-, линдра выполнены выемки, сообщенные с выхлопными отверстиями. Кроме того, выемка выполнена в виде кольца, 1122034
Кроме того, выемки выполнены в виде продольных пазов.
На чертеже изображено предлагаемое устройство, размещенное в запол5 ненной жидкостью скважине разрушаемого объекта, продольный разрез.
В цилиндрическом корпусе 1 устрой\ртва выполнена взрывная камера 2 для размещения заряда 3 взрывчатого Я вещества, например пороха, и ствол с жидкостной камерой 4 с выхлопными отверстиями 5 для истечения жидкости под давлением в полость скважины 6.
Вход в камеру 4 выполнен сужающим- *15 ся в сторону отверстий 5 и в нем размещена герметичная перегородка 7 из упругого эластичного материала.
Ниже выходных отверстий 5 к корпусу закреплен компенсатор объема скважины в виде цилиндрического элемента 8, по образующей которого выполнены выемки 9, сообщенные гидравлически через отверстия 5 с жидкостной
° камерой 4. При этом выемки 9 могут иметь форму кольца (кольцевой проточки) или продольных пазов в средней части цилиндра. Сверху камера 2 закрыта затвором 10. Устройство имеет приспособление для удержания его ЗО в скважине, выполненное, например, в виде прикрепленного к корпусу 1 консольного рычага ll, йа свободном конце которого при помощи болтов 12 через амортизатор 13 установлен инер- у5 ционный элемент 14.
В скважину 6, пробуренное в разрушаемом объекте и заполненную жидкостью, вставляют предложенное устройство так, чтобы его камера 4 через отверстия 5 заполнялась жидкостью до уровня ее поверхности в скважине.
При подрыве заряда 3 образующиеся пороховые газы продавливают перегородку 7 в камеру 4. В результате в ней резко повышается давление жидкости, которое через отверстия 5 и выемки 9 воздействует на стенки скважины, расположенные против выемок 9, разрушая объект.
При выполнении выемок 9 в форме кольцевой проточки давление жидкости в полости скважины воздействует на ее стенки практически равеномерно во всех направлениях. При этом устройство не обладает .направленностью действия.
Если выемки 9 выполнены в виде продольных пазов или лысок, то устройство будет обладать выраженным направленным .действием — процесс трещинообразования будет возникать против пазов или лысок и его можно будет использовать для упорядоченного разрушения объектов.
Наличие в предлагаемом устройстве закрепленного ниже выходного сечения камеры цилиндрического элемента 8 с выемками 9 по .его образующей позволяет значительно сократить разницу площадей поперечного сечения камеры и скважины, чем достигается увеличеВ чение коэффициента преломления ударной волы, а, следовательно, и увеличение давления импульса.
1! 22034
42.
° ° 4 ° ° °
° ° д ° ° . д
° 4 ° ° °
° ° ° ° ° °
° 4ô
° °
° Ф
Редактор Л. Письман
Заказ 4898 Тираж 449 Подписное
Б ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина, 101
° ° ° ° ° . ° °
° ° ° p 4 ° Д
° ° ° ° °
° 4
° °
° ° ° ° ° л
° ° ° °
4 ° Ф
° ° ° ° ° ° ° °
° А
А °
° ° °
° ° ° .4 И
° °
° 4 ° ° Ф
° ° ° ° . и . д °,Д.
° °
Ф ° ° ° ° ° . д ° ° л °° °
":. Л ;
° ° 4 4 ° ° ° °
° ° ° °
° ° л °
° ° °
° ° ° ° ° Ф
° ° ° ° °
° ° ° °
° ° ° ° ° А у ° ° °
° ° 4
° ° °
Ф ° ° °
М л °
° ° ° ° ° ° °
° °
° Ф ° °
° ° °
4 °
° Л ° ° 4 ° ° Л, ° ЯФ °
° ° °
° °
° °
° Ф
° ° ° °
° ° ° .д .".. А:
° ° ° ° °
° ° ° ° ..й ° Л
° ° ° 4 °
° ° °
° ° ° ° ° ° ° ° ° °
° ° ° ° ° ° ° °
° °
° ° ° ° ° ЮФ ° ° °
° ° ° ° 4 °
° ° °
° ° 4 4, ° 4 °
° °
° °
° °
" . . - 4. °
° ° ° ° ° . b.
° ° ° ° ° ° л ° 1
° °
° ° ° 4 ° ° ЛФ л.
° 4 ° ° 4 фФ ° °
° 4
° . ° ° А ° °
° ° ° ° ° ° л °
° ДФ 4 ° ° ° 4 É
° °
° ° ° °
° °
° 4
° °
° ° ° °
° ° л °
4 ° ° ° ° Р ° °
° °
° °
° °
° °
° °
° ° ° °
"a, ° ° ° °
° ° А ° ° 4
° ° ° °
° ° ° ° ° ° °
° 4 ° ° ° °
° ° ФЛ
° ° 4444 ° 4 °
° °
° ° ° ° ° ° °
° ° ° °, д . ° Р
Техред Л.Олийнык Корректор. М. Шароши
