Устройство для термомеханического бурения скважин

 

нате

И ЗОЬУЕТЕНЙ% (11>,446650

Союз Советских

Социалистимеских е"еспублик

К АВТОРСКОМУ СВИДвтТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено I8.06. 73 (21g33?6I8/22-3 (51) М Кл.

Е 2Ic 2I/00

Е 2Ic - I3/00 с присоединением заявки (32) Приоритет

ОпубликованоБ IQ 74 Бюллетень № 38 (45). Дата опубликования описанияХ5. I2. 74:

Гасударственный намнтет

Саавта Министров СССР аа делам изобретений и открытий (53) УИК 622.243.94:

622. 233. 05 I.

7(088. 8) (72) Авторы изобретения

А.А.Галяс, А.И.Степанюк и Н.М.Сторожук

Институт геотехнической механики АН Украинской CCP (71) Заявитель (54> УСТРОЙСТЮ ДЛЯ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО БУРЕНИЯ

СКВАЖИН

Известно устройство для термо механического бурения скважин,содержащее последомтельно расположенные огнеструйную горелку с соплом и сферическое шарошечное долото, 5 установленное на цапфе корпуса,в котором размещена горелка. процессе работы такое устроиство осуществляет проходку опережающеЯ скважины ma. рошечным долотом с последующим ее to расширением реактивными высокотемпературными газовыми струями,истекающими из сопл горелки. Поэтому скорость бурения известйым устройством определяется главным образом 15 скоростью механического разрушения породы шарошкой,а не скоростью эффективного термомеханического разрушения.

Известны устройства для термо- 20 механического бурения, также представляющие собои комбйнацию огнеструйной горелки и шарошечного долота, осуществляющие в процессе бурения одновременное термическое и 2;

2 механическое воздействие на забой буримой скважины. Однако использование таких уст йств сравнительно малоэффективно из-за низкого коэффициента использования тепловой энергии и несоответствия формы забоя,создаваемого шарошечным долотом и при термическом воздействии газовых струи. При плоском забое,образуемом шарашечным долотом,в его угловых поясах создаются застойные зоны,а отраженные от забоя газовые струй нагревают стенки скважины выше зоны действия долота. Обработка шарошечным долотом холодного углового пояса вызывает его интенсивный износ, поэтому и в этом случае скорость бурения определяется эффективностью механического разрушения угловых поясов,а не эффективностью термомеханического разрушения груди забоя.

Цель изобретения — обеспечение одновременного термического и меха нического воздействия на забой бу446650

3 4 римой. скважины с одновременным при-., струю и на забой. Для более эуфекданием забою благоприятной для бу- тивного отвода воды каналы g нарения вогнутой формы. Это достига- правлены так,что обеспечивают зается тем,что. сопло горелки размеще- крутку струй воды в том же направно в цапфе,а долото имеет соосно 5 лении,что m вращение долота при бурасположенйое с соплом отверстие рении. для истечения продуктов сгорания. Вода из кольцевого зазора е:выбраЛля исключения попадания охлаж- сывается выше зоны, обрабатываемой дающей жидкости на забой скважины штырями долота,и не снижает эффекв нижней части цапфы выполнены ка- о ТМВНосТМ разрушения нагретой пороналы,расположенные тангенциально к поверхности ее внутреннего отверстия и направленнщ. вверх которые лам р,может стекать вниз и попасообщаются с каналами для подвода дать в истекающую газов струю. охлаждающей воды и с кольцевым за- ы для предупреждения этого нежелазором между цапфой и долотом., тельного явления в долоте 6 выполС целью пРедотвРащениЯ Утечки нена кольцевая проточка,сое иводы в газовУю стРУю в теле долота ненная с каналами и в в теле до на уровне среза сопла выполнена лота,где каналы ь выходят на ее кольцевая проточка для сбора части 2О верхйюю поверхность и отводят воду охлаждающей воды, соединенная с мно- в скважину. движение воды по этому жеством каналов в теле долота,выхо- пути обеспечивается не только дейдЯщих на ее веРхнюю неРабочУю по- ствием центробежных сил,но и давлеверхность. нием истекающих газовых струй,так

В таком устройстве создаются 25 как проточкам расположена на уровблагоприятные условия для нагрева- не соеза пл 7 ния всей поверхности забоя не толь- устройство работает следующим ко пРЯмыми газовыми стРУЯми,но и образо, отраженными,в связи с чем разруше- После подачи компонентов топлиние ослабленной породы происходит зо ва и охладителя производится запуск с большей интенсивностью. горелки 3 и вывод ее на рабочий реНа чертеже показано предлагае- жим, Долото 6 приводится во вращемое УстРоиство,цРодольный РазРез. ние и подается на забой. ВысокотемОно имеет соедйненный с буровой пературная газовая струя, истекаюштангой Х корпус 2,внутри которого 35 щая из горелки, омывает сферическую

Расположена огнестРУйнаЯ гоРелка 3 поверхность забоя, сформированную известной конструкции. На цапфе 4 долотом,сбивают на неи гребешки, корпуса посредством подшипника 5 образованные между местами вдавлиустановлено сферическое шарашечное вания штырей долота,и нагревает подолото 6. Для истечения высокотем- о: роду, ослабляя ее для последующего пеРатУРных пРодУктов сгоРаниЯ соп- мехайического разрушения. Вслед— ло 7 гоРелки 3 Расположено в цапфе,: ствие вращения долота зойа нагрева . а долото имеет отвеРстие а,располо- непрерывно перемещается по забою кенное соосно с соплом., а вслед за неи,с отставанием по

Охла дение долота осуществ яет- 45 зе на 0.5 оборота, перемещается зося водой, которая подводится к горел, на мехайического разрушения породы, ке через штуцер 8,омывает ее каме- создаваемого штырями долота под дейру сгорания и через каналы 6 и 6 : ствием осевого усилия и крутящего подается на охлаждение сопла и са- момента. Продукты разрушения выномого долота. 5о сятся из призабойного пространства

По кольцевом зазору з между высокотемпературной газовой струей. соплом 7 и цапфои 4 вода движется к каналам ф,которые расположены ПРЕДМЕТ ИЗОЬРЕТЕНИЯ тангенциально к поверхности отверстия цапфы и направлен 1 верх так, 55 j .óñòðoäñòào для термомеханичто соединнют кольцевой зазоР В с ческого бурения скважин, содержащее кольцевым зазором е междУ долотом 6 огнеструйную горелку с соплом и сфеи цапфой,т.е. с подшипниковым узлом, рическое шарошечное долото,закрепКаналы g обеспечивают закрутку вы- ленное на цапфе корпуса, внутри кохoдЯщих стРУй воды и отжатие их под торого размещена огнеструйная ro— действием центробежной силы к под- релка,о т л и ч а ю щ е е с я тем, шипниковому УзлУ. Это предотвращает что,с целью повышения интенсификапопадание воды в истекающую газовую

pR

2.устройство по п.T.,î т л и ч а; ю щ е е с я тем,что в нйжней части цапфы выполнены каналы, расположеннйе тангенциально к поверхности ее внутреннего отверстйя и направлен-.: с ные вверх,сообщающиеся с каналами де ции процесса бурения,сопло горелки установлено в цапфе,а долото имеет соосно расположенное с соплом отверстие для истечения продуктов сго. нияе

6 для подвода охлаждающей воды и с кольцевым зазором между цапфой и долотом . З.устройство по aa.I и 2,о т— л и ч а ю щ е е с я.тем,что в теле долота на уровне среза сопла выполнена кольцевая проточка для сбора части охлаждающей воды, соединенная с множеством каналов в теле долота, выходящих на ее верхнюю нерабочую поверхность.