Устройство для термомеханического бурения скважин

 

(в Я (ii) 1839693 А3 (51) 5 Е2137 14 Е 1С37 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ PKCllYSJEHK

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО CCCP (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАТЕНТУ (21) 4955141/03 (22) 17.06.91 (46) 30.1293 Бюл. Йв 48-47 (71) Курский политехнический институт (72) Кобелев Н.С„Попов 8М„Панина Т.В„Моржавин 48„Маклаков СА; Кобелев 4Н. (73) Курский политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН (67) Сущность изобретения: устройство содержит буровой орган, породоразрушающие элементы, огнеструйную горелку, магистрали для подачи топлива, воды и воздуха к огнеструйной горелке, теплообменник адсорбер и компрессор. Буровой орган выполнен в виде бурового става, на конце которого установлены породоразрушающие элементы и огнеструйная горелка Магистраль для подачи воздуха сообщена через теплообменник и адсорбер с нагнетательным патрубком компрессора На входе нагнетательного патрубка расположен фильтр. выполненный в ьще размещенного на компрессоре корпуса с днищем конической формы, отражателя и конденсатоотводчика. На боковой стенке корпуса фильтра расположено сопло дпя забора воздуха из атмосферы. Конденсатоотводчик размещен на днище корпуса. Отражатель установлен во внутренней полости корпуса перед выходным отверстием сопла и разделяет внутреннюю полость корпуса на две камеры Одна камера сообщена со всасывающим патрубком компрессора, а другая, камера— через соппо с атмосферой. 1 ип.

1839693

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для бурения и расширения скважин в крепких породах, Известно устройство для совмещенного механического бурения и термического расширения скважин (1), включающее компрессор с всасывающими фильтрами, водяной бак с расположенным в нем радиатором и электронагревателем, бак с топливом, буровой став с породоразрушающими элементами и огнеструйной горелкой, соединенной с магистралями подачи воздуха, топлива и воДЫ.

Недостатком этого устройства является энергоемкость процесса бурения, обусловленная низким качеством сжатого воздуха, поступающего к огнеструйной горелке.

Известно устройство для термомеханического бурения скважин p), включающее буровой орган в виде бурового става, на конце которого установлены породоразруиающие элементы и огнеструйная горелка; соедииенная с магистралями подачи топли" ва, воды и воздуха.

Недостатком этого устройства является энергоемкость процесса бурения в сложных зксппуатзционных условиях, обусловленная необх;щимостьа дополнительной обре:. ботки сжзтогго воздуха„поступФО Цего к

e i неструйной горелке. ггос кольку иэвеСтные

"-сасывалплче ф!,. .,ь :!:.l компОессора имеют

,, „ð,Wyi -.ô, ;öúü" Иf П r!: О rÄeÄ1eßßÄ MetlKQ

;.: Исперсной каплеобраэной влаги, Цель изот:етения — повышение.эксплу, д ационной надежности устройства, Г оставленная цель. достигается там, что в устройство для термомеханического бурения скважин, Включ01ощем буров .й Орган В виде бурового става, на конде которого устанОВлзны породоразрушающие Элементы и огнеструйиая;Орелка, магистраль для .;Одачи топлива к Огнеструйной горелке, магистраль для подачи воды к огнеструйной горелке. Магистраль для подачи воздуха к

Огчестру ной горелке которая чер э гепло»

Обменник и адсорбер сообщена с нагнетательным патрубком компрессОра, и кол1проссор с расположенным на входе его всасывающего патрубка фильтром, последний выполнен в виде размещенного на компрессоре корпуса с днищем конической формы и суживающимся по направлению к внутренней полости корпуса соплом для забора воздуха иэ атмосферы, отражателя и конденсатоотводчика, при этом соплО для забора воздуха из атмосферь1 расположено на боковой стенке корпуса и жестко соединено с последним, а конденсатоотводчик размещен на днище корпуса, причем отражатель установлен во внутренней полости корпуса перед выходным отверстием сопла для забора воздуха иэ атмосферы и разделяет внутреннюю полость корпуса на две сообщенные между собой камеры, одна из которых сообщена со всасывающим патрубком компрессора, а другая — через сопло . для забора воздуха из атмосферы с атмосферой.

1О На чертеже дана принципиальная схема устройства для термомеханическа;о бурения скважин.

Устройство включает буровой орган в виде бурового става 1, на конце которого

1б установлены породораэрушающие элементы и огнеструйная горелка 2, к которой присоединены магистраль 3 для для подачи топлива в магистраль 4 для подачи воды, магистраль 5 для подачи воздуха через теп2О лообменник 6 и адсорбер 7 по нагнетательному патрубку 8 от компрессора 9, связанного посредством всасывающего патрубка 10 с фильтром 11, выполненным в виде размещенного на компрессоре 9 кор26 пуса с днищем 12 конической формы и суживающимся соплом 13, отражателя 14, конденсатоотводчика 15, внутренних камер

16 и 17, сообщенных соответственно с всасывающим патрубком 10 и суживающимся

3О соплом 13. установку пылепарогаэоподавления, Устройство работает следующим образом.

При термодинамическом разрушении

3б горных г ород процесс удаления выбуренной массы осуществляется парогазовым потоком. Известно, что при работе огнеструйной горелки 2 в забое скважины образуется более 3 м jc парогазовой смеси, что по Объему способствует производительности нескольких компрессоров ВК. В результатедаже при усовершенствованной очистке от мелкодисперсных загрязнений над установкой пылепарогазоподавлейия на выходе из

" вытяжных труб постоянно находится значительная масса парогазовой смеси, которая

В процессе работы компрессора 9 при производстве сжатого воздуха смещается в сторону всасывающего фильтра 11, Суживающееся сопло 13, работая по принципу воронки для полусферы окружающего атмосферного воздуха с парогазовой смесью, выбрасываемой иэ скважины, создает при перемещении потока всасываемого воздуха

55 от большего сечения к меньшему вихреобраэное вращательное движение, В результате мелкодисперные частицы каплеобраэной влаги с пылью смещаются к периферии вращающегося в суживающемся сопле 13 потока всасываемого воздуха, ук1839693

40 станка-компрессора, т.к. наличие пыли ин45 (56) 1. Великий M.N, и др. Техника бурения сквахин комбинированными способами.

М.: Недра, 1977, с.35-41-.

55,,, на конце катарога установлены породораэ. рушающие элементы и огнеструйная горелка, магистраль для подачи топлива к

1 огнеструйной горелке, магистраль для под, ачи воды к огнеструйной горелке, магиструпняются, причем частицы пыли интенсифицируют процесс укрупнения и конденсации влаги, так ка". являются "ядрами конденсации" (см., например, Бердлянд

M.E; и др. Туманы. — М.: Гидрометеоиздат, 1961).

Соотношение межу меньшим и большим сечениями суживающегося сопла находится в пределах от 1:2 да 1:2,5, что определяется (при известных скоростях воздушно-парового потока всасываемого воздуха, определяемых производительностью компрессора) изменением плотности воздушно-парового патока при движении его вдоль суживающегося сопла и находится, например, из выражения

=1+ — 2— где р и рв - плотность парогазавого патака на выходе из меньшегои входе в большее сечение усеченного конуса. кг/мз; и и r — радиусы большего и меньшега сечений усеченйого конуса, м;

NR . Re = — — критерий Рейнольдса, Р в- скорость пврогазовага потока перед входом в. отражательный зонт, м;

v — кинематичвская. вязкость ларагазавого патока с капельКами жидкости различной дисперсности;

К вЂ” коэффициент пропорциональности.

На выходе из меньшего сечения суживающегося сопла 13 вращающийся парогазовый поток всасываемого воздуха ва внутренней камере 16, сообщенной с.атмосферой, внезапна расширяется; снижая свою температуру на 3-5ОС, и ударяется аб отражатель 14. Вследствие этого укрупненные капельки влаги подают в днище 12 конической формы, где накапливаются да определенного уровня, после чего выбрасываются вручную или автоматически через канденсатоотводчик 15. При дальнейшем движении

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН, включающее буровой орган в виде бурового става;

30 парогазоваго потока по корпусу фильтра 11 он огибает отражатель 14 и поступает в камеру внутренней полости корпуса фильтра 11, сообщенной со всасывающим патрубком 10 компрессора 9, при этом частицы пыли, контактируя с зеркалом скопившейся жидкости в днище 12 конической формы, смачиваются и оседают на дво. Всасываемый воздух в виде парагазового потока, охла>кденный на 2-4 С (температура нескалы<а выравнивается после внезапного расширения на выходе из меньшего сечения суживающегося сопла 13 эа счет некоторого возрастания кинетической энергии при огибании отражателя 14), по всасывающему патрубку 10 поступает в компрессор 9. откуда после сжатия через теплообменник 6 и адсорбер 7 по нагветательному патрубку

8 и магистрали 5 сжатый воздух поступает по буровому ставу 1 к агнеструйной горелке

2, обеспечивал нарядус поступающими туда же топливом по магистрали 3 и водой по магистрали 4 процесс термического разрушения и удаления горных пород.

Отделение капельнай влаги из всасываемого воздуха позволяет повысить надежность в работе термамеханического станка, а именно ега элемента-адсорбера, в связи с тем, чта наличие капельной влаги приводит к интенсивнамуизнасу адсорбера и резкому снижению надежности процесса осушки сжатого воздуха. Кроме того. дапалнительная очистка всасываемого воздуха от частиц пыли (каагулиравание с капельнай влагой в суживающемся сопле; смачивание и аседание при контакте с зеркалом конденсирующейся влаги в коническом днище. расширителя) повышает эксплуатационную надежность: элемента термомеханическога тенсифицирует износ его клапанов, поршневой системы и т,д.

2, Авторское свидетельство СССР

М 1620579; кл, Е 21 В 7/14, 1989.

1839693

Составитель H. Кобелев

Редактор М. Стрельникова Техред М.Моргентал

Корректор М, Максимишинец

Заказ 3413

Тираж

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва. Ж-35, Раушская

Подписное наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагаринэ, 101 раль для подачи воздуха к огнеструйной горелке, которая через теплообменник и адсорбер сообщена с нагнетательным патрубком компрессора. и компрессор с расположенным на входе его всасывающего патрубка фильтром, отличающееся тем, что фильтр выполнен в виде размещенного на компрессоре корпуса с днищем конической формы и с суживающимся по направ- 10 лению к внутренней полости корпуса соплом для забора воздуха из атмосферы, отражателя и конденсатоотводчика, при этом сопло для забора воздуха из атмосфе-

15 ры расположено на боковой стенке корпуса и жестко соединено с последним. а конденсатоотводчик размещен на днище корпуса, причем отражатель установлен во внутренней полости корпуса перед выходным отверстием сопла для забора воздуха из атмосферы и разделяет внутреннюю полость корпуса на две сообщенные между собой камеры, одна из которых сообщена со всасывающим патрубком компрессора, . а другая через сопло для забора воздуха иэ атмосферы сообщена с атмосферой.