Устройство для огневого бурения и расширения скважин

 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам для бурения горных пород с использованием тепла. Цель - повышение производительности работы устройства за счет уменьшения тепловых потерь при одновременном увеличении надежности его работы. Устройство включает камеру 1 сгорания и сопловый аппарат 2, образованные набором кольцевых элементов (КЭ) 3 из жаростойкого материала, например керамики, который имеет низкий коэффициент теплопроводности. Соосные КЭ 3 расположены между башмаком 4 и распределительной головкой (РГ) 5, которые стянуты заглушенными с обоих торцов металлическими трубчатыми стержнями (ТС) 6, пропущенными через отверстия 7, выполненные в КЭ 3. Внутренние полости четных ТС 8 через радиальные отверстия 9 и каналы 10 и РГ 5 подсоединены к магистрали 11 для подачи горючего. Внутренние полости нечетных ТС 12 через радиальные отверстия 13 и каналы 14 в РГ 5 подсоединены к форсунке 15 для подачи горючего в камеру 1 сгорания. При подаче горючего в камеру 1 сгорания одновременно через отверстия 21 в РГ 5 подается сжатый воздух. Образуется высокотемпературная газовая струя, расширяющаяся в сопловом аппарате 2 и истекающая из него на забой скважины. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ rKHT СССР (21) 4385394,: 31 03 (22) 01.03.88 (46) 15.0!.90. Бк>л. № " (7! ) Кринорожскии гор>к,>хдный HHcTHT> T (72) В. Ф. Бызов, 1О. . Вилкул, А. И. Евту»цепко, В..: . Ицхакин, А. H. Кривошеев и.С. А Кострюков (53) 622 243 94 (088 8 (56) Авторское свидетельство С(..СР

¹ 985276, кл. Е 21 В 7/14, 1981.

Авторское свидетельство СССР

М 209368, кл. Е 21 С 37/16, 1963. (.>4) У(.ТРОЙ(ТВО ДЛЯ ОГНЕВОГО БУРЕ1-!ИЯ И РАСШИРЕНИЯ (:КВАЖИН (57, Изобре ение с> носит. я к горной промышленности, а именно к устройствам для буп.ния горных попод с использованием теп:Id . 1 (с .ч ь — lI >>>ь> цн н не производитf .чьно ти работы .cT, oHcTE!h за счет уменьшения гепловых потс (>ь при одновременн»м унечнчеHHI падеж>н>сти его рабо;ы. Усчр >йство включает камеру сгорания и collловыи аппарат 2, Образованные набором коль„„ВС>„„ >535962 I (51)5 Е 21 В 7/14, Е 21 С 37/16

2 цевых элементов (КЭ) 3 из жаростойкого материала, например керамики, который имеет низкий коэффициент теплопроводности. Соосные КЭ 3 расположены между б .шмаком 4 и распределительной головкой (РГ) 5, которые стянуты заглушенными с обоих торцов металлическими трубча гыми стержнями (ТС) 6, пропущенными через отверстия 7, выполненные в КЭ 3.

Внутренние полости четных ТС 8 через радиальные отверстия 9 и каналы 10 в РГ 5 подсоединены к магистрали 11 для подачи горючего. Внутренние полости нечетных

ТС 2 через радиальные отверсгия 13 и ка,аль> 14 в РГ 5 подсоединены к форсунке 15 для подачи горючего в камеру 1 сгорания. При подаче горючего в камеру 1 сгорания одновременно через отверстия 21 в

РГ 5 подается сжатый воздух Образуется высокотемпера урная газовая струя, расширяю гаяся в coll loâoì аппарате 2 и истекающая из него на забой скважины. 2 з. п. ф-лы. l ил.

1535962

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам для бурения горных пород с использованием тепла.

1дель изобретения — повышение производительности работы уcTpoHcTBd за счет уменьшения тепловых потерь при одновременном увеличении надежности его работы.

На чертеже представлено устройство, продольный разрез.

Устройство содержит камеру l сгорания н

coIlловой аппарат 2, составпенные из соос- 1О ных кольцевых элементов 3, выполненных из жаростойкого материала, имеющего низкий коэффициент теплопроводности, пречму <цественно керамики. Соосные кольцевые элементы 3 расположены между башмаком 4 и распределительной головкой 5, которые стянуты металлическими трубчатыми стержнями 6, число которых четное. тержни 6 пропущены через отверстия 7 в теле cîocных кольцевых элементов 3, Внутренние полости четных трубчатых стержней 8 ч<рез 20 радиальные отверстия 9 и каналы 10 в распредел ительно и головке 5 подсоединен ы к магистрали 11 для подачи горючего, B внутренние полости нечетных стержней 12 через радиальные отверстия 13 и каналы 4 в распределительной головке 5 подсоединены к

25 форсунке 15 для подачи горючего в камеру

1 сгорания. Через радиальные отверстия 16 и каналы 17 в башмаке 4 полост.«цтнь

8 и нечетных 12 стержней посл 1<>Bя. >ь>to сообщены между собой. Ня BBput< >I н гяжНсй ЧаСтИ трубЧатЫХ СтЕржНЕй 6 I>iiii<, не> резьба 18, а торцы стержней t> зяг. ><. нь с обеих торцов. Нижней >i;>cTI .- р); ни 8 и 12 ввинчены в с« : и< гг; >>у >-><пи. им отверстия 19, выполненные и бя,>;м,>ке 4, а на верхнюю их ча, >, MB>II:tt> ены и зяконтрены гайки 21). В Ill><>><1< )i., ткя: между каналами 10 и 14 в р;>сllp<. д.лительной головке 5 выполнены отверс>ия 21 для подачи окислителя в камеру 1 сгорания, соединенные с магистралью для позачи окислителя (не показана). Кольцевые элементы 3 выполнены с центрируюп1пми выступами 22 и соответствующими па гями ня торцах.

Устройство работает следу ющим образом. 4

Горючее из магистрали 11 через каналы 10 в распределительной головке 5 и радиалы<ые отверстия 9 1103, давленис м поступает во внутреннк)ю полость четных OTel)wней 8 и. пройдя по ним, через радиальные отверстия 16 и каналы 17 в бац<маке 4 5р поступает в полости нечетных стержнй 12, откуда через радиальные отверстия 13 и ка налы 14 в распределительной головкс 5 Il<>дается на форсунку 15 и распыляется B камере 1 сгорания, куда одновременно пода<тся сжатый воздуx через отвс рстия 21 в гiIc- 55 пределительной головке 5. Б камере 1 сt орания горючее смешивается с во i;t) хом и сжигается, в результате че>х> )>>р<1:<у гся Bысокотемпературная газовая струя, расширяющаяся в сопловом аппарате 2 и истекающая из него на забой скважины. Низкая теплопроводность материала, из которого изготовлены соосные кольцевые элементы 3, в теле которых в отверстиях установлены трубчатые стержни 6, обуславливает значительный градиент температур в областях, прилегающих к стержням 8 и 12. Это определяет разогрев соосных кольцевых элементов 3 до температуры, приближающейся к тем еeратуре истекаю<цих газовых струй, при ограниченных потерях через стенки камеры 1 .-.г0рания и через охлаждаемые стержни 6, t".0 которым в качестве охлаждающего агента прокачивают горючее.

В уст1)новившемся режиме гт забоя скважинь) пг>одукты сгорания в ви.к Bolâðdòных > азовых .труй проходят ь i;iзоре меж ду внешней 110вер:<>ц>стью устройства и стен ками сht> " IBI.I и уда.1<<ют<, через у тье скважины. lр, --,<)м t.)ителы<ость «ффективН0Г<> BO )ДЕИС)ВИЛ ГЯ З<)ВЫХ (ГРЪй HB 10PII>pngbt и его потсрями через >,<)нсз руктивньп- злемент>1 ус1ройства.

Низкая теплопроводпость материала, и> когopol о изготовлены соосные козы евые элементы, 1 камеры 1 сгорания н сопловс>го я"парата 2, и отсутствие системы охлажден,;ч определяют снижение тепловых IloTE pü, как в исходящих. так и.: возвратных

I d0âûõ струях В результаге iя<овые стру<<

i .<ьше сохраняют высокук) температу p, < их в< здействие на горную цоро lv оказыв;101 с:, более длительным и t К<ИВНО ,"ри расширении скважин.

llро Ittложепного устройства обеспечиваются зя счет I(!го, что Ill)t> нагревании lлина соос1<ых кольцевых элементов 3 увеличивя«1 я, à рВсс10яние между башмаком 4 и раси)е.1..IBтелы<ой головкой 5 остается прежним, тяк как с)ягивающие их трубчатые т ржни 6 ох.tBæäåíbt прокачиваемым Iio ней г<)рючим, т. е. на соосные кольцевые элементы 3 действует напряжение сжатия, которое увеличивает прочность используемо<о материала. 0>1новременно в трубчатых стержнях 6 возникают ><а пряжения р стяжени)1, т. е. стержни 6 становятся напряженной арматурой, что повышает прочность устройства при поперечных и ударных нагрузка.

Конструкция элементов камеры 1 сгорания позволяет использовать в качестве оси< нного конструкцнонного материала жаростойкие керамики с низким коэффициентом теплопроводности, а )акже исключить необходимость организации охлаждения камеры

< горация что позволяет уменьшить тепловые потери через стенки t

Формцла изобретения

< о«>, нит«аи .\ !».It оtt

I «!iii ор > > К.ивv< и> > x! > i 1!. !>«!N «h t>I»; t h>»р .-<,1i>i>it,> к >к> .3;" t.:i раrк 4К ! !оа»и«и>к

Н! !1!11!!1 . о> t, >I>«TH> lirt н > коли >«та <>о и t(t>ð> г« tèH;, ti » кр>лтин и вр > !< II « .:

I I 3!!3>, Мо«ква, Ж З5, а1 ttt«h.;>H tt.«>, л В !!ро; >во.: гас нно-иаа;>->.>вский кол<>ина :H>;i. Тз а>арии t, (в зависимости от марки применяемой керамики), кроме того, разница в нагреве стержней 6 и стенок камеры сгорания обеспечивает за счет неодинакового для стержней 6 и камеры сгорания термического расширения создание механических напряжений сжатия, увеличивающих прочностные характеристики керамики и, соответственно, всей конструкции. Использование горючего в качестве агента для охлаждения стержней 6 позволяет при работе roI0 релки облегчить зажигание горючего при поступлении е<о в камеру 1 сгорания, так как на выходе из стержней 6 температура горк чего (если используется керосин) достигает 140 Ñ.

1 Устройство для огневого бурения и расширения скважин, включающее камсру сгорания, соединенную с одной стороны с сопловым аппаратом и с другой стороны с распредели гельной головкой с каналами, форсунку для подачи горючего в камеру сгорания, соединенный с сопловым аппаратом башмак с каналами и магистрали для подачи горючего и Окислителя, от.ги><ающееся тем, что, с целью повышения производительности его работы за счет уменьшения тепловых потерь при одновременном увеличении надежности с! О работы, камера с<ора ния и сопловой аппарат образованы набором

КОЛЬЦЕВЫХ ЭЛЕМЕНтоВ ИЗ жаРОСТОИКОГО Матсриала, имеющего низкий коэффициент теп Ioпроводности, с равномерно расположенными по их торцам отверстиями, продольные о< и симметрии которых параллельнь> llpo3oльной оси симметрии устройства, а соединение распределительной головки с камерой сгорания, сопловым аппаратом и башмаком Выполнено В виде заглушенных об< llx !op цов металлических трубчатых стержней с радиальными отверстиями на их концах, при этОм M3fHcTpBJlb 512 Ilo33>IH Горючеco ca>об<цена с форсу.нкой через внутренние полости стержней, которые последовательно попарно сообщены между собой через радиальные отверстия в стержнях и каналы в распределительной головке и башмаке, причем стержни расположены в отверстиях кольцеBI Ix э.<ементов камеры сгорания и соп lol!ol анцаРата И жеСтКО СОЕДИНСНЫ OДНИМ КОНЦОМ с башмаком, а другим — с распределиTP. IьнОЙ ГОлОВкОЙ.

2. Устройство Ilo и. 1, отл«ч«ющ«ся тем, что кольцевые элементы выполнены из керамики.

3. Устройство по и. 1, <>гл«ч«ющ« -—

<я T<. xl. что кольцевые э,!ем< нты Выполнены с центрирующими выступами и cшими пазами íà TO! <1