Способ термомеханического бурения скважин

 

Сотов Советских

Соцмелистичесима

Реслубл тек

ОП ИСАНИЕ изовеитиния

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (»i685825 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.06.78 (21) 2623146/22-03 с присоединением заявки,%— (23) Приоритет— (51)М. Кл.

Е 21 С 37/16

Е 21 С 21/00

Е 21 В 7/18

Гщударствааньй ааиаттт

СССР аа дааам аЫуатанаФ а еткрита»

Опубликовано 15.09.79. Бюллетень М 34 (53) УД К 622.243.94 (088.8) Дата опубликования описания 15.09.79

Л. С. Дербенев, А. А. Боголюбов, Г. К. Герасимов, В. Е. Горяев, О. Л. Дербенева, А. А. Капустин, Г. Г. Каркашадзе, Я, И. Шнапир, И. В. Чугунов и Г. А. Янченко (72) Авторы изобретения (7l} Заявитель

Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт (54) СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Настоящее изобретение относится к способу термомехлнического бурения скважин путем воздействия на забой высокотемпературной струи газа и частиц абразивного материала.

Известен способ термомеханического резания скальных пород, согласно которому в ис. текающую из реактивного двигателя высокотемпературную струю газа вводят через коллектор частицы абразивного материала и направляют эту струю на поверхность разруцвемой породы, при этом часть поступающей на охлаждение двигателя воды сбрасывают as забой для смыва продуктов разрушения и частиц абразивного материала (11.

Таким образом, в известном способе не предусматривается повторного использования абразивного материала, удаляемого с забоя во время резания породы, в связи с чем он не может быть использован для бурения скважин.

Более близким по технической сущности к настоящему изобретению является способ термомеханического бурения скважин путем воздействия на забой высокотемпературной струи газа и частиц абразивного материала, которые вводят в истекающую струю газа, дуктами разрушения перемещают отработанным газом вверх по периферийной части скважин и эжектируют в истекающую высокотемпературную струю газа f».

Однако, практическая реализация этого способа связана с рядом трудностей. В частности, отраженные от забоя высокотемпературные потоки вызывают неравномерное (в зависимости

10 от свойств породы) разрушение стенок скважины, в результате чего нарушается процесс рециркуляции твердых частиц абразивного материала. После нескольких циклов рециркуляцни абразивных твердых частиц в зоне высокой тем15 пературы происходит их нагрев и они приобретают пластичность, что вызывает в конечном итоге заметное снижение эффективности бурения.

Цель изобретения заключается в том, чтобы

20 повысить эффективность бурения за счет сохранения твердости абразивных частиц.

В соответствии с настоящим изобретением, эта цель достигается благодаря тому, что стенки скважины в призабойной зоне и частицы абразивФормула изобретения

3 6858 ного материала на участке их движения от забоя до места эжектирования подвергают охлаждению.

При этом охлаждение частиц абразивного материала осуществляют созданием водяной завесы на пути их движения. 5

На прилагаемом чертеже показан один из возможных вариантов выполнения устройства, реализующего предложенный способ.

Устройство для реализации способа содержит огнеструйную реактивную горелку 1, камера 2 to сгорания которой соединена с магистралями (не показаны) подвода горючего и окислителя и снабжена соплом 3 для истечения высокотемпературных продуктов сгорания в виде струи. Соосно горелке 1 с.помощью удерживающих ребер ts

4 прикреплен корпус 5, имеющий камеру 6 разгона, выходящую в сторону забоя 7 буримой скважины и сообщаемую с ее пространством через окна 8, расположенные на некотором расстоянии от забоя 7. В корпусе 5 выполнены ох- 20 лаждающие тракты 9, выходы 10 которых расположены в нижней части корпуса 5 и сообщаются с пространством скважины.

Характерной особенностью устройства является то обстоятельство, что поперечное сечение его горелки 1 меньше сечения корпуса 5 камеры 6 разгона, чтобы снизить скорость движении продуктов разрушения, абразивных частиц 11 и отработанного газа при прохождении ими участка скважины на длине корпуса 5.

Перед запуском горелки 1 на забой 7 скважины засыпается определенная порция частиц 11 абразивного материала. При истечении высокотемпературной струи газа из горелки 1 эти частицы под действием аэродинамической силы отраженного от забоя 7 газового потока поднимаются. вверх по периферийной части 12 скважины до уровня окон 8, где останавливаются из-за резкого падения скорости отходящего потока. Далее частицы абразивного материала через окна 8 с потоком эжектируемогогаза попаддот в камеру 6, где они разгоняются до определенной скорости струей газа, поступающего из камеры 2 сгорания горелки 1.

Абразивные частицы ударяются о термонапряженную поверхность забоя 7 скважины, производя разрушение породы, и снова поднимаются вместе с продуктами разрушения вверх по скважине отраженным потоком отработанного rasa.

Цикл рециркуляцни абразивных частиц и указанной последовательности многократно повторяется.

При этом, продукты разрушения, участвующие

25 4 в циркуляции, при соударении с забоем 7 измельчаются и выносятся иэ скважины.

Находясь в камере 6 разгона абразивные частицы 11 нагреваются, а при подъеме по скважине охлаждаются водяной завесой, образуемой путем сбрасывания воды через охлаждающие тракты 9 корпуса 5. За счет охлаждения частицы

11 абразивного материала приобретают свою первоначальную твердость и сохраняют свою эффективность воздействия на забой 7 скважины после многократной циркуляции. Охлаждению частиц на пути их движения от забоя 7 до окон 8 способствует также и охлаждение стенок скважины за счет сброса на них воды из трактов 9.

Температура потока в камере 6 разгона регулируется количеством эжектированной из пространства скважины воды.

Оптимальный режим работы достигается при следующих условиях: температура потока в ка- . мере разгона — 700-1800 С, температура отходящего потока в пространстве скважины — 120-200 C

Абразивные частицы выполняются из жаростойкого материала, например, на никелевой основе.

1. Способ термомеханического бурения скважин путем воздействия на забой высокотемпературной струи газа и частиц абразивного миериала, которые вводят в истекшую струю газа, затем вместе с продуктами разрушения перемещают отработанным газом вверх по периферийной части скважины и эжектируют в истекающую высокотемпературную струю газа, о т л и ч аю щ и Й с я тем, что, с целью повышения эффективности бурения за счет сохранения твердости абразивных иастиц, стенки скважины в призабойной зоне и частицы абразивного материала на участке их движения от забоя до места эжектирования подвергают охлаждению.

2, Способ по п.1, отличающийся тем, что охлаждение часпщ абразивного материала осуществляют созданием водяной завесы на пути их движения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР М 115396, кл. Е 21 С 21/00, 1956.

2. Авторское свидетельство СССР Р 188407, кл. Е 21 С 21/00, 1965.

Составитель В. Махаева

Редактор Т. Авдейчик Техред М.Келемеш Корректор Е. Лукач

Заказ 5432/37 Тираж 657 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4