Устройство для термического бурения горных пород высокотемпературной реактивной струей газа

 

М.Г.Васильев, В.В. Коломоец, Г. П.Костин, В. П.Кузнецов ., и Н. Т. Неред (72) Авторы изобретения

Железногорское отделение Научно-исследовательского института по проблемам Курской магнитной аномалии им. Лф.Шцвякова

Министерства черной металлургии СССР (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО БУРЕНИЯ

ГОРНИХ ПОРОД ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ

РЕАКТИВНОЙ СТРУЕЙ ГАЗА

Изобретение относится к оборудованыям для бурения, в частности к устройся вам для термического бурения горных пород высокотемпературной реактивной струей газа.

Известно устройство для термического бурения горных пород, содержащее размещенную в кожухе камеру сгорания с распределительной головкой на входе и соплом на выходе и установленную вокруг нижней части камеры сгорания дополнительную камеру с шелевым кольцевым соплом, открытым в сторону сопла камеры сгорания. С помощью распределительной головки пространство камеры сгорания сообщается с магистралями подвода горючего и окислителя, а дополнительная камера соединена с магистралями подвода горю чего и окислителя, причем дополнительная камера соединена с магистралью подвода окислителя, который по кольцевому соплу поступает в корень газового факела, истекающего из камеры сгорание (1 ) .

При такой схеме работы устройства достигается дожигание горючего, сгорающего неполностью в камере сгорания. В этом случае обеспечивается более полное сгорание топливной смеси.

Однако использование этого устройства для расширения скважин оказывается нерациональным по той причине, что сверхзвуковая скорость истечения газового факела уменьшает его теплосодержание, так как значительная часть тепловой энергии преобразуется в кинетическую энергию газового потока.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для термического бурения горных пород высокотемпературной реактивной с труей газа, включающее цилиндрический корпус и расположенную в нем с кольцевым зазором камеру сгорания, оснащенные на выходе соплами, а также распределительную головку с каналами для прохода го» рючего и окислителя в камеру сгорания и в кольцевое пространство между ней и

8660 корпусом для образования топливной смеси (2), Особенностью известного устройства является то, что процесс сгорания топлив» ной ОМ происходит s обеих КаМерах при этом центральная камера сгорания создает газовый поток с избытком одного компонента топливной смеси, а периферийная камера сгорания - с избытком другого компонента. И результате на срезе сопел создаются ударные волны кумулятивного действия, которые вызывают довольно эффективное разрушение породы.

Hemü изобретения — повышение эффек1 и разрушения путем дожигания топливной смеси в скважине. та цель достигается тем, что каналы распределительной головки, которые служат для подвода горючего и окислителя в пространство между корпусом и камерой сгорания, имеют большее суммарное проходное сечение по отношению к каналам для подвода тех же компонентов топливной смеси в камеру сгорания.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Оно содержит цилиндрический корпус l, являющийся продолжением бурового става

2. Коаксиально корпусу l установлена камера 3 сгорания, образуя с ним кольцевое зо пространство 4, при этом корпус l и камера 3 сгорания снабжены на выходе соцлами 5 и 6.

В корпусе 1 размещена распределительная головка 7 с каналаьы 8 для под- . вода горючего и каналами 9 и 10 для

35 подвода окислителя в камеру 3 сгорания и в кольцевое пространство 4 между ней и корпусом l. Горючее к распределительной головке 6 подводится по магистрали

11, а воздух — по буровому ставу 2. Распределительная головка 7 на входе в камеру 3 сгорания оснащена завихрителем

12 для воздуха.

Суммарное проходное сечение каналов

8 и 10, подводящих горючее и окислитель

45 в кольцевое пространство 4, больше, чем проходное суммарное сечение каналов 8 и 9, подводящих горючее и окислитель в. камеру 3 сгорания. В результате этого компоненты топливной смеси в распределительной головке 6 разделяется ао объему в соотношении l/3 и 2/3, постутии

94 4 соответственно в камеру 3 сгорания и кольцевое пространство 4.

Образующаяся в камере 3 сгорания топливная смесь воспламеняется с помощью запального средства (не показано), истекая из нее в виде высокотемпературного потока газа в пространство скваяа ны. Поступающий в кольцевое цространство 4 больший поток горючего и окислителя охлаждает стенки камеры 3 сгорания и выходит через кольцевое сопло 6 в пространство скважины, где воспламеняется от газового потока, истекающего из камеры 3 сгорания.

Таким образом, достигается внекамерное горение большого обыма топливной смеси в пространстве скважины, что позволяет йрогреть ее стенки достаточно. быстро, создав необходимый температурны| градиент для эффективного разрушения горной породы. Поэтому использование этого изобретения особенно целесообразно для расширения .ранее пробуренных скважин е

Формула изобретения

Устройство для термического бурения горных пород высокотемпературной реак тивной струей газа, включающее цилиндри- ческий корпус и расположенную в нем с кольцевым зазором камеру сгорания, оснащенные на выходе соплами, а также распределительную головку с каналами для прохода горючего и окислителя в камеру сгорания и в кольцевое пространство между ней и корпусом для образования топливной смеси, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности разрушения путем дожигания топливной смеси в скважине, каналы распределительной головки, которые служат для подвода горючего и окислителя в пространство между корпусом и камерой сгорания, имеют большее суммарное проходное сечение по отношению к каналам для подвода тех же компонентов топливной смеси в камеру сгорания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 161130, кл, Е 21 С 21/00, 1963.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 279525, zn. Е 21 С 21/00, 1967 (прото тип) .

866094

72

Составитель О.Серегина

Редактор B. Лазаренко Техред Т.Маточка Корректор M. Демчук

Заказ 8026/48 Тираж 630 Подписное НАКИПИ Государственного комитета СССР поф елам изобретений и открытий, 11ЗОЭ5, Москва, Ж35, Раушскаа наб., д. 4/>

Фщщад ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектнаи, 4