Устройство для бурения льда сплошным забоем

 

Использование: изобретение относится к технике бурения скважин во льду сплошным забоем и может быть использовано для проходки залитых низкотемпературной жидкостью скважин во льду. Сущность изобретения: устройство основано на плавлении - размыве льда за счет гидродинамического и теплового потока горячего теплоносителя, а также за счет концентрации тепла на острых кромках формирующего корпуса коронки. Устройство состоит из формирующего забой корпуса коронки, выполненного сплошным с торцовой сферической поверхностью, обращенной к забою. Наличие коллектора в корпусе способствует более равномерному распределению и подачи нагретой жидкости на забой, а это в свою очередь повышает эффективность процесса плавления льда. 3 ил.

Изобретение относится к горному делу, к технике термобурения скважин во льду сплошным забоем, и может быть использовано для проходки залитых низкотемпературной жидкостью скважин во льду, для геологической разведки, инженерных изысканий и хозяйственного освоения полярных и высокогорных районов земли.

Известно устройство для колонкового бурения льда, основанное на бурении льда с получением керна и использованием в качестве промежуточного теплоносителя заливочной низкотемпературной жидкости. Устройство для колонкового бурения льда содержит корпус с керноприемным, водосборным и нагревательным отсеками. Между нагревательным и водосборным отсеками установлен насос с полнопроточным приемным фильтром. На нижнем конце керноприемного отсека закреплена коронка, имеющая торцовую кольцевую выемку, на торец коронки выведены отверстия подводящих и отводящих нагретую жидкость теплоизолированных трубок.

Целью изобретения является повышение эффективности бурения скважин во льду сплошным забоем с использованием промежуточного теплоносителя, в данном случае заливочной низкотемпературной жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что формирующая забой коронка выполнена сплошной с торцовой сферической поверхностью, обращенной к забою, а в корпусе коронки выполнен коллектор, соединенный с подводящими нагретую жидкость трубками, причем в нижней части коллектора расположены по периметру отверстия малого диаметра для подвода жидкости к забою, а в центре корпуса коронки выполнено сквозное отверстие для отвода с забоя смеси наплавленной воды с заливочной жидкостью.

На фиг. 1 приведена схема общего вида устройства, на фиг. 2 - вид по стрелке А на коронку снизу; на фиг. 3 - сечение по Б-Б на фиг. 2.

Устройство, включающее формирующий забой корпус коронки 1, выполнен сплошным с торцовой сферической поверхностью, обращенной к забою, который крепится к водосборному отсеку 2. Последний соединен с насосным отсеком 3, в котором установлен насос 4 с полнопроточным фильтром 5. Насосный отсек 3 соединен с нагревательным отсеком 6 и кабельным замком 7 с грузонесущим кабелем 8. Сверху по периметру на корпус коронки 1 установлены теплоизолированные проводящие трубки 9 и одна в центре корпуса коронки отводящая трубка 10.

Свободные концы подводящих трубок 9 заведены в нагревательный отсек 6, а ответные концы этих трубок в отверстия соединены между собой коллектором 11, от которого к забою скважины выполнены отверстия малого диаметра 12. В корпусе коронки имеется сливное отверстие с пробкой 13.

Устройство для бурения льда сплошным забоем осуществляется следующим образом.

Устройство на грузонесущем кабеле 8 опускают в скважину, заполненную низкотемпературной заливочной жидкостью. Во время спуска жидкость заполняет нагревательный отсек 6, насосный отсек 3, водосборный отсек 2 через отводящую 10 и подводящие 9 трубки.

Когда устройство достигает забоя, включают электронагревательные элементы и насос. В сферической полости коронки 1 создается разряжение, нагретая заливочная жидкость по подводящим трубкам 9 из нагревательного отсека 6 подается в коллектор 11 корпуса коронки 1 и далее на забой. Происходит процесс бурения за счет плавления и гидродинамического размыва льда под воздействием потока горячего теплоносителя, а также за счет концентрации тепла на острых кромках корпуса коронки. Образующаяся вода вместе с теплоносителем откачивается из-под сферической полости корпуса коронки 1 по центральной отводящей трубке 10.

В водосборном отсеке 2 заливочная жидкость отстаивается от воды и прокачивается через полнопроточный фильтр 5, имеющий большую поверхность фильтрации, и далее снова подается в нагревательный отсек 6. По окончании проходки устройство поднимается на поверхность, наплавленная вода из водосборного отсека 2 сливается через отверстие с пробкой 13 в емкость.

Использование предлагаемого устройства позволяет упростить конструкцию буровых снарядов и, следовательно, повысить их надежность работы в наиболее неблагоприятных условиях для организации проведения бурения. Бурение-плавление за счет комбинированного теплового и гидродинамического воздействия заливочной жидкости на лед значительно повышает эффективность действия процесса плавления. (56) Авторское свидетельство СССР N 1500758, кл. Е 21 С 37/18, Е 21 В 7/14, 1989.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ ЛЬДА СПЛОШНЫМ ЗАБОЕМ, содержащее корпус с водосборным, насосным и нагревательным отсеком, закрепленные в отсеках насос, нагревательные элементы и коронку, на торцах которой выполнены отверстия для подводящих и отводящей нагревательную жидкость трубок, отличающееся тем, что формирующая забой коронка выполнена сплошной с торцевой сферической поверхностью, обращенной к забою, а в корпусе коронки выполнен коллектор, соединенный с подводящими нагретую жидкость трубками, причем в нижней части коллектора расположены по периметру отверстия малого диаметра для подвода жидкости к забою, а в центре корпуса коронки выполнено сквозное отверстие для отвода наплавленной воды с жидкостью.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3