Устройство для совмещенного механического и термического расширения скважин

 

Изобретение относится к горной промышленности, к бурению скважин. В основу изобретения поставлена задача снижения электрических затрат на процесс регенерации адсорбента, достигаемая за счет использования тепла горячего парогазового потока. Поставленная задача решается на устройстве для совмещенного механического бурения и термического расширения скважин, содержащем горелку с породоразрушающими элементами, магистраль для подвода воздушного окислителя (воздуха), магистраль для подвода горючего, установку пылегазоудаления, трубу для отвода горячего парогазового потока, пульт управления, электронагреватели и адсорбер. Использование энергии уходящего парогазового потока для процесса регенерации адсорбента обеспечивает возрастание КПД устройства для совмещенного механического и термического расширения скважин. 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к бурению скважин.

Известно устройство для термического бурения скважин (М.И.Великий, А.И. Черконос, С. Э.Вайман. Техника бурения скважин комбинированными способами.- М. : 1977, с. 36), содержащее буровой став с породоразрушающими элементами, магистрали подвода горючего и воздуха, пульт управления, установку пылеподавления с трубой для отвода горячего парогазового потока в окружающую среду, и пульт управления.

Недостатком данной конструкции является высокая энергоемкость процесса бурения скважин в связи со снижением температуры огненной струи из-за наличия влаги в сжатом воздухе, служащем в качестве окислителя.

Известно устройство для совмещенного механического бурения и термического расширения скважин (авт.св. N 1268710, кл. E 21 B 7/14, 6/28, бюл. N 41, 1986), содержащее буровой став с породоразрушающими элементами, размещенную в торце става горелку с магистралями подвода горючего и воздуха, установку пылегазоподавления, со встроенной трубой для отвода горючего парогазового потока в окружающую среду, пульт управления, электронагреватели с адсорбером, которые последовательно установлены в магистрали подвода воздуха.

Недостатком данного устройства является высокая энергоемкость процесса бурения, обусловленная необходимостью затрат электрической энергии на регенерацию адсорбента.

В основу изобретения поставлена задача снижения электрических затрат на процесс регенерации адсорбента, достигаемая за счет использования тепла горючего парогазового потока.

Технический результат достигается тем, что адсорбент регенерируется не путем нагревания воздуха электронагревателями, а за счет использования теплоты горючего парогазового потока, выбрасываемого из скважины в процессе продувки и имеющего температуру, обеспечивающую процесс испарения влаги из адсорбента.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1 (адсорбер).

Устройство для совмещенного механического бурения и термического расширения скважин содержит горелку с породоразрушающими элементами 1, магистраль для подвода воздушного окислителя (воздуха) 2, магистраль для подвода горючего 3, установку пылегазоподавления 4, трубу для отвода горючего парогазового потока 5, пульт управления 6, электронагреватели 7, адсорбер 8, представляющий собой два вставленных один в другой и ограниченных поверхностями цилиндра разного диаметра, для размещения адсорбента, при этом адсорбент размещается между внутренней стенкой большего цилиндра и внешней стенкой меньшего цилиндра, а внутренней поверхностью меньшего цилиндра плотно насажен на внешнюю поверхность трубы для отвода парогазовой смеси в атмосферу.

Устройство для совмещенного механического бурения и термического расширения скважин работает следующим образом.

При включении переключателя на пульте 6 управления процессом бурения в режим термического разрушения горных пород воздушный окислитель (воздух) от компрессора (не показан) по магистрали 2 подвода воздушного окислителя через выключенный электронагреватель 7 поступает к адсорберу 8, где осушается и поступает в горелку 1 с породоразрушающими элементами, куда одновременно подается горючее по магистрали 3.

В результате происходит сгорание горючего, и выделенная теплота расходуется на термическое разрушение горных пород без затрат на превращение влаги окислителя в перегретый пар, соответствующий температуре газовой струи.

При включении переключателя на пульте 6 управления процессом бурения в режим продувки скважины смесь парогазового потока с выбуренной массой твердых частиц из скважины поступает в установку 4 пылегазоподавления, где отделяется от твердых частиц, а очищенный горячий парогазовый поток по трубе 5 для отвода горячего парогазового потока выбрасывается в атмосферу.

При движении парогазового потока по трубе 5 его теплота через внутреннюю поверхность меньшего цилиндра путем теплопроводности передается зернам адсорбента, нагревая их до температуры регенерации.

Одновременно сжатый воздух от компрессора (не показан) через выключенные электронагреватели 7, находящиеся в магистрали для подвода воздуха 2, направляется на зерна адсорбента, находящиеся в адсорбере 8, в результате осуществляется процесс регенерации и воздух, насыщенный влагой десорбции, поступает в горелку 2, увеличивая массу парогазового потока в скважине.

В случае необеспечения режима регенерации зерен адсорбента в адсорбере 8 пульт 6 управления подает команду на включение электронагревателей 7, которые дополнительно подогревают регенерирующий воздух, обеспечивающий процесс десорбции в заданном режиме.

Преимуществом данного изобретения является то, что для процесса регенерации адсорбента используется энергия уходящего парогазового потока и как следствие этого возрастает КПД устройства для совмещенного механического и термического расширения скважин.

Формула изобретения

Устройство для совмещенного механического и термического расширения скважин, включающее буровой став с породоразрушающими элементами, размещенную в торце става горелку с магистралями подвода горючего и воздуха, установку пылегазоподавления с встроенной трубой для отвода горячего парогазового потока в окружающую среду, пульт управления, электронагреватели с адсорбером, которые последовательно установлены в магистрали подвода воздуха, отличающееся тем, что адсорбер выполнен в виде двух вставленных один в другой и ограниченных поверхностями цилиндров разного диаметра для размещения адсорбента, при этом адсорбент размещается между внутренней стенкой большего цилиндра и внешней стенкой меньшего цилиндра, а внутренней стенкой меньшего цилиндра плотно насажен на внешнюю поверхность трубы для отвода парогазовой смеси в атмосферу.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2