Дата опубликования описания 15 ° 12 ° 81 (53) УДК 622.244.94 (088.8) A.A. Боголюбов, В.П.Гладких, Л.С.Дербенев, Г.Р.Каркашадзе, P.Е.Морит, И.В.Чугунов и Г.A.ßí÷åíêî (72} Авторы изобретения

Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Изобретение относится к способам термомеханического бурения путем воздействия на забой высокотемпературной струи газа и частиц абразивного материала.

По основному авт. св. В 685825 известен способ термомеханического бурения скважин путем воздействия на забой высокотемпературной струи газа и частиц абразивного материала, которые вводят в истекающую струю, газа, затем вместе с продуктами разрешения перемещают отработанным газом вверх по периферийной части и эжектируют в истекающую высокотеипературную струю газа,при этом для сохранения твердости абразивных частиц стенки скважины в призабойной.зоне и частицы абразивного матерйала на участке их движения от забоя до места эжектирования подвергают охлаждению с помощью создания водяной завесы fl).

Недостаток известного способа заключается в том, что частицы абразивного материала довольно большое время находятся в затрубном пространстве до попадания в камеру разгона. Частицы абразивного материала перемещаются из призабойной зоны под действием аэродинамической силы восходящих газовых потоков. В районе расположения эжекционных окон камеры .разгона и выше, где диаметр .1 инструмента становится меньше, аэродинамическая сила восходящих газовых потоков снижается, происходит торможение частиц. Часть их эжектируется в камеру разгона сразу. Большая часть частиц по,инерции поднимается в затрубном пространстве, а затем опускается назад к эжекционным окнам и только после этого эфектируется

15 в камеру разгона. Чем больший путь пролетают частицы абразивного материала по инерции, тем более продолжительное время находятся в эатрубном пространстве. 3То приводит к

2О уменьшению количества ударов, наносимых каждой частицей по забою в единицу времени. Чтобы поддержать частоту ударов по забою на уровне, обеспечивающем проходку скважины с максимальной эффективностью, в призабойную зону помещают повышенное количество частиц абразивного материала. Однако в этом случае повышается расход энергии на циркуЗО ляцию частиц абразивного материала, 889820 что приводит к снижению эффективности тепловой обработки забоя.

Цель изобретения вЂ” повышение эффективности процесса.

Цель достигается тем, что скважину одновременно с бурением расширяют выше места эжектирования частиц

5 абразивного материала.

Диаметр расширения скважины определяют из соотношения

< P, К,к 1) It t0 где d вЂ” диаметр расширения скважиP ны;

dö вЂ” диаметр бурового инструмента выше нижнего уровня 5 эжекционных окон;

Pt- вЂ” суммарный массовый расход газа выше нижнего уровня эжекционных окон;

К вЂ” коэффициент аэродинамичес- 20 кого сопротивления идеального шара1

КФ вЂ” коэффициент формы; плотность газа; р вЂ” плотность частицы абразивГ ного материала;

Й вЂ” диаметр частицы абразивного материала;

g вЂ” ускорение свободного падения.

ЗО

Созданием расширенной части скважины обеспечивается торможение абразивных частиц вблизи от эжекцион-. ных окон и соответственно сокращение времени их пребывания в затрубном пространстве перед их попаданием в камеру разгона в истекающую высоко- . температурную струю газа.

На чертеже показано устройство, с помощью которого может быть реали-. зован способ. 40

Устройство содержит реактивную горелку 1, которая имеет сопла прямое 2 для подачи высокотемпературной газовой струи в камеру 3 разгона и боковое 4 для подачи высокотемпературной газовой струи на стенки скважины с целью ее разбуривания. В теле камеры 3 разгона имеются тракты, 5, .соединенные с помощью каналов 6 с охлаждающими трактами 7 горелки и с помощью каналов 8 с затрубным пространством 9. На забой скважины засыпается определенная порция твер дых частиц 10 иэ абразивного материала, циркулирующих в затрубном пространстве и попадающих в камеру 3 разгона через эжекционные окна 11.

Устройство работает следующим образом.

Частицы 10 под воздействием аэродинамической силы отраженных от забоя 40 газовых потоков поднимаются в затрубном пространстве 9 до нижнего уровня эжекционных окон 11, где снижается скорость их движения, так как аэродинамическая сила подъема меньше ве- $5 са абразивных частиц . Часть частиц

1.0 вместе с потоком эжектируется в камеру 3 разгона, а часть пролетает по инерции выше эжекционных окон 11.

Пролетев определенное расстояние, пока скорость подъема не становится равной нулю, эти частицы возвращаются назад к эжекционным окнам 11. Ниже их нижнего уровня частицы 10 опуститься не смогут, так как аэродинамическая сила подъема больше их веса, Находясь ° всегда напротив эжекционных окон 11, возвратившиеся частицы 10

-в конечном итоге. под действием аэро-. динамической силы эжектируемого газа попадают в камеру 3 разгона. Части" цы 10, эжектированные в камеру 3 разгона, разгоняются там до определенных скоростей, ударяются о термонапряженный забой и производят разрушение минеральной среды. Далее частицы 10 снова поднимаются, и цикл повторяется. Продукты разрушения, как более легкие, практически не теряют скорости движения в районе эжекционных окон 11. Пролетев по инерции этот участок, они попадают в восходящие газовые потоки от боко- . вой струи и выносятся вверх. В случае попадания продуктов разрушения в камеру 3 разгона они измельчаются при соударении с забоем и выносятся из скважины. Расширение скважины осуществляется высокотемпературной газовой струей, направляемой на ее стенки из бокового сопла 4 реактивной горелки 1. В процессе разго,на в камере 3 частицы 10 нагревают,ся, а при подъеме в затрубном про странстве 10 охлаждаются в водяной завесе, образованной в результате сбрасывания воды из трактов 5 через каналы 8. Температура потока в камере 3 разгона регулируется количеством. эжектируемой из затрубного пространства 9 воды.

Предлагаемый способ бурения позволяет использовать при бурении камеру разгона малого диаметра, ее диаметр можно сделать меньше диаметра реактивной горелки. Это упрощает конструкцию камеры разгона. Энерго-! емкость процесса разрушения в целом снижается, так как часть объема минеральной среды разрушается в процессе бурения, а часть разрушается в процессе разбуривания.

Формула изобретения

1. Способ термомеханического бурения скважин по авт.св. Р 685825, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, скважину одновременно с бурением расширяют выше места эжектирования частиц абразивного материала.

889820

5нсюттеипе а му ный

Состав итель O.Ñåðåãéíà

Редактор Л. Копецк а я Техред И. Гайду Коррек тор С . Щомак

Эаказ 10917/50 Тираж 630 Подписное

ВНИИПИ 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

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что диаметр расширения скважины определяют из соотношения 1 Р,. (11какф )

Р - суммарный массовый расход газа выше нижнего уровня эжекционных окон;

К вЂ” коэффициент аэродинамического сопротивления идеального шара;

К - коэффициент формыу . р,. вЂ” плотность газа, р„ вЂ” плотность частицы абразивного материала;