Устройство для термомеханического бурения скважин

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сокзз Советских

Социалистических

Республик в754036 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 21.04.78 (21) 2606029j22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. К..

Е 21 В 7(14

Государственный комитет (53) УДК 622.243..94 (088.8) Опубликовано 07.08.80. Бюллетень №29

Дата опубликования описания 15.08.80 по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

А. А. Боголюбов, Л. С. Дербенев, А. А. Капустин, Г. Г. Каркашадзе, О. P. Ларин и Г. А. Янченко

Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт (71) Заявитель (54) УСТРОЛСТВО ДЛЯ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО БУРЕНИЯ

СКВАЖИН

Настоящее изобретение относится к устройству для термомеханического бурения скважин путем воздействия на горную породу парогазовым теплоносителем и механическим инструментом.

Известно устройство подобного типа, осуществляющее воздействие на забой скважины порагазовым теплоносителем, имеющим температуру ниже температурной стойкости инструмента. Образование парогазового теплоносителя происходит в смесительной камере, сообщаемой с камерой сгорания и >0 продувочным каналом инструмента. При этом для образования парогазового носителя используется вода, подаваемая на охлаждение камеры сгорания 111. Чем больше содержание паров воды в парогазовом теплоносителе при заданной температуре, тем выше хеплопередающие свойства теплоносителя и, соответственно, эффективнее идет процесс бурения.

Однако в известном устройстве на испарение воды требуется большое количество теп- дС ловой энергии, для чего используется тепло высокотемпературного газа до взаимодействия его с поверхностью забоя. В результате относительное содержание паров воды в парогазовом теплоносителе оказывается небольшим.

Более близким техническим решением к настоящему изобретению является устройство для термомеханического бурения скважин, содержащее охлаждаемые водой камеру сгорания, размещенную в корпусе, и соединенный с ним механический инструмент с продувочным каналом, выходящим в смесительную парогазовую камеру, которая сообщена с камерой сгорания и имеет в боковой стенке эжекторные окна для подсоса в нее из пространства скважины продуктов разрушения, отработанных газов и паров воды 12).

Через эжекционные окна в смесительную камеру из скважинного пространства поступают твердые продукты разрушения, вода, сброшенная из охлаждающих каналов, и ее пары. Вода до попадания в смесительную камеру подогревается и частично испаряется за счет тепла отраженных от забоя тепловых потоков. Поэтому парогазовый носитель, образованный с помощью воды и ее паров, подогретых в призабойной зоне, будет иметь более высокое содержание паров воды и его

754036 теплопередающие характеристик б ше, чем у вышеуказанного у и удут вы- кости, благо а строиства. Г-об азной фо мь одаря приданию экранам 8

Кроме того, эжектированные

-о разной формы, при этом обеспечивается и родукты разрушения, попадая б

ые твердые максимальное повышение давления непосрет урбулизируют пограничный слой в пяти ая на забой, ственно на в д ходными сечениями эжекторедрастекания парогазового теплоносителя, что слой в пятне ных окон 4. дополнительно интенсифициру, что 5 Внутри смесительной парогазовой каметеплообмена. ует процесс ры 3 на э д жекторными окнами 4 установлеНедостатком данного устрой ойства являет- ные по ост ны направляющие козырьки 9, расположенся невысокая эффективность процесса эжек- этих окон ля д трым углом к выходным сечени ям тирования. Те размеры эжекц ионных окон, истекаю его и окон для отклонения газового потока ! которые могут быть сделаны в смесительной 10 выходных с щего из камеры 1 сгорания, от их камере, исходя из ее механи ческои прочнос- разование в этих гх сечении. При этом происходит боти при передаче осевых усилий этих местах зоны разрежения мент, не могут обеспечит на инстру- при мин ь эжекцию необнимальных динамических поте, ях. ходимого количества продуктов разрушения, строиство работает следующим образом. воды и ее паров. разрушения, Высокотемпературные продукты сго ания из каме ы

ы сгоpàпа

Применение для теплового во оздеиствия отве стие 6 т

15 рь 1 сгорания через сопловое рогазового теплоносителя газову камеру Х Попадя на озыр 9 ния и паров воды снижает эффект в разруше- они отклоняют яются в среднюю часть камеры 3. ьки п о р цесса бурения и повышает е т э фективность Под козы ьками 9 р . непосредственно над выемкость. го эн ерго- хо ным д. и сечениями эжекторных окон 4 обЦель изобретения заключаетс - о кт но сти бурения за счет улучшен щения эффектив- тированными из призабоинои части скважиэжектирования. ия процесса ны п родуктами разрушения, водой и рами. Об аз ю

" и ее паСогласно изобретению, эта цель о и. разующаяся смесь парогазового гает тся благодаря тому, что устрой б- ру цель дости- теплоносителя с

"ство сна рушения истек с твердыми продуктами разжено отражающими экранами ру кает на забой через продувочжения отходящего пылепарогаз ми для тормо- ный канал 10 и инструмента 7, выходящий в ка, выступающими снаружи на эже ового лото- смесит" льную камеру 3. ми окнами, и направляющими к а ужи над эжекторны- Охлаж ение д камеры 1 сгорания и инструрасположенными над этими окнами вн козырьками, мента 7 ос существляется водой, которая пор месительнои парогазовой камеры и сли с окнами внут- зо дается по канал ам 2. После охлаждения вожа ры и слу- да сбрасывает

К . . шими для отклонения входяще го в нее из >кипы г е р ся в призабойную часть сквваамеры сгорания газового по тока от выход- от забоя па ог де она смешивается с отраженн ыми ых сечений эжекторных окон. оя парогазовым теплоносителем и проГ-об

При этом, экраны могут быт

ыть выполнены Восхо я и" и

-образной формы со скруглен ным углом з си с помои ью ходящии поток пылепарогазовой смеориентированы им в сторону п

1 ю экранов 8 тормозится в веложн у, противопо- тикальном и го верую направлению вращения инст менризонтальном направлениях та. струмен- непосредственно над входн ходными сечениями

На чертеже показан частичнь

ый вид пред- ления в эжекторных окон 4. Это вызывает рост д. ложенного устройства. ь - в этом месте и повышенную фф давУст о" ность эжекти ова э ективй во б ет камеру сгорания рения скважин включает каме 1 сг с каналами 2 для подвода охлаж аю

П ове воды и смесит дающеи роведенные испытания устройства вьесительную парогазовую каме 3 полненного в соо си размещенные в и окнами в боковой стенке, показали, что интенсивность е в корпусе 5 и сообщаемые 45 возрастает на 10 — 15, а коэ и иен п ., ость теплоо мена между собой через сопловое отверст 6. ного " " — — / рпусу прикреплен породоразруша - сравнению с известным. щий механический инструмент 7. то

На внешней стороне камеры 3 н рными окнами 4 установлены от а ры над эжек50

Фо м рл ула изобретения экраны 8 Г-об ны отражающие р -образной формы со скруглен- 1. Уст ойство ным углом, направленным в сторо стройство для термомеханического оположную направлению вра орону, про- бурения сква жин, содержащее охлаждаест румента 7. Указанные экраны 8 ращения ин- мые водой каме еру сгорания, размещенную в торможения пылегазового по служат для корп се и с тока, движуще- инстр мент с п р у, оединенный с ним механич ческии гося з пространстве скважинь

ы относитель- дящим в с румент с продувочным каналом вь

ыхоно входных сечений эжекторн р ых окон 4. Тор- ру, кото ая смесительную парогазовую камеможение этого потока проис ходит как в ro- имеет в боко у, оторая сообщена с камерой сгор ания и ризонтальной, так и в вертик икальнои плос- для подсоса в н оковои стенке эжекторные е окна оса в нее из пространства скважи754036

Составитель В. Макаева

Редактор Т. Авдейчик Техред К. Шуфрич Корректор В. Бутяга

Заказ 4872/27 Тираж 626 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ны продуктов разрушения, отработанных газов и паров воды, отличающееся тем, что, с целью снижения энергоемкости и повышения эффективности бурения, оно снабжено отражающими экранами для торможения отходящего пылепарогазового потока, выступающими снаружи над эжекторными окнами, и направляющими козырьками, расположенными над этими окнами внутри смесительной парогазовой камеры и служащими для отклонения входящего в нее из камеры сгорания газового потока от выходных се- тO чений эжекторных окон.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что экраны выполнены Г-образной формы со скругленным углом и ориентированы им в сторону, противоположную направлению вращения инструмента.

- Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 302475, кл. Е 21 С 21/00, 1969.

2. Горяев В. Е. Исследование и разработка метода огневого бурения двухфазными потоками (газ — твердые частицы). Кандидатская диссертация, М., МГИ, 1970 с.! 14.