Скважинное устройство для разрушения монолитных объектов высоким импульсным давлением жидкости

 

1. СКВАЖИННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ ОБЪЕКТОВ ВЫСОКИМ ИМПУЛЬСНЬМ /ДАВЛЕНИЕМ ЖИДКОСТИ , включающее взрывную камеру с зарядом взрывчатых веществ и инерционным приспособлением, и соо&ценную непосредственно с взрывной камерой, Изобретение относится к сважинным устройствам для разрушения монолитных объектов, в частности негабаритов горных пород и бетонных фундаментов высокими импульсным давлением жидкости - с использованием гидравлического давления в скважине. Известно г.кважинное устройство для разрушения монолитных объектов высоким импульсным давлением жидкости, содержащее камеру с зарядом ВВ и камеру с жидкостью, имеющую отверстия для ее истечения под давлением. Нижняя часть камеры с жидкостью снабжена приспособлением, предназначенным для удержания устройства в скважине жидкостную камеру, с отверстиями для истечения жидкости под давлением, отличающееся тем, что, с целью повь :пения эффективности разрушения монолита, инерционное приспособление выполнено в виде плунжера, размещенного в корпусе взрывной камеры с возможностью осевого перемещения , и расширительной полости в корпусе взрывной камеры, при этом плунжер со стороны заряда выполнен с глухим концом, расположекны 1 расширительной полости, и да:еет радиальную и проточки, сообщающие расширительньпо полость с атмосферой . ю 2. Устройство по п. I, отличающееся тем, что плунжер выполнен с регулятором массы и соплом Лаваля на выходе из осевой проточки в атмосферу. СО 1чЭ 1СЛ в момент создания импульса давления СЛ жидкости. кэ Наличие приспособления для удержания устройства в скважине приводит также к необход1даости выполнять камеру с жидкостью в виде трубы с отверстиями в стенках, что снижает эффективность действия устройства из-за уменьшения зоны воздействия высокого давления на стенки скважины, так как такая зона расположена, в основном, против отверстий, а в других местах экранируется стенками трубы. Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сква

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51)4 Е 21 С 37/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3006632/22-0.. (22) 24. 11. 80 (46) 23.03,89. Бюл. № 11 (71) Украи. -"-.кое от =-ление .г ..союзного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института 1идропроект им, С,Я,Жука, Ми .:,ьстерство энергетики v электрификации СССР (72) Н.Я.Орлов (53) 622.2,34.54(088,8) (56) Авторское свидете:-)ьс ТВ0 СССР № 408581, кл. Е 21 С 37/06, 1972.

Авторское свидетельство СССР

¹ 418106, кл. Е 21 С 37/06, 1972. (54)(57) 1. CKBANHHH0E УСТРОЙСТВО

ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ ОБЪЕКТОВ

ВЫСОКИМ ИМПУЛЬСНЫМ ДАВЛЕНИЕМ ИЩКОСТИ, нключаюшее взрывную камеру с зарядом взрывчатых веществ и инерционным приспособлением, и соо бщенную непосредственно с взрывной камерой, 1

Из о бретение относится к снажинным устройствам для разрушения монолитных объектов, в частности негабаритов горных пород и бетонных фундаментов высокими импульсным давлением жидкости — с использонанием гидравлического давления в скважине.

Известно гкважинное устройство для разрушения монолитных oRüeêòoâ высоким импульсным давлением жидкости, содержащее камеру с зарядом ВВ и камеру с жидкостью, имеющую отверстия для ее истечения под давлением. Нижняя часть камеры с жидкостью снабжена приспособлением, предназначенным для удержания ус"ройства в скважине жидкостную камеру, с отверстиями для истечения жидкости под давлением, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности разрушения монолита„ инерционное приспособпение выполнено н виде плунжера, размещенного н корпусе взрывной камеры с возможностью осевого перемещения, и расширительной полости в корпусе взрывной камеры, при этом плунжер со cTopcëb) зaрядя нь1полнен с глухим концом, расположенным ниже расширительной полости, и иь;ee. радиальную и осевую про-î÷êè,,сообщающиее расширительную полость с атмосферой, 2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что плунжер выполнен с регулятором кассы и соплом

Лаваля на выходе из осевой проточки в атмосферу. в момент создания импульса давления жидкости.

Наличие приспособления для удержания устройства в скважине приводит также к нео бходимости ныпо IHHTb камеру с жидкостью в виде трубь1 с отверстиями в стенках, что снижает эффективность действия устройства из-за уменьшения зоны воздействия высокого давления на стенки скважины, так как такая зона расположена, в основном, против отверстий, а в других местах экранируется стенками трубы.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сква9251«)2 жинное устройство для рдзрушени -онолитных о бьектов высоким импульсным давлением жидкости, включающее н 3 р ы В н ".« t0 к ам е 1) у с 3 д 1) яг?ом в 3 Р ы в (? а тых веществ и инер??ио ?ным прис??осо"::?ен)1ем, и „сообщенн»ло непосредст iek>:lc взрывной камерой. жидкостную:»аме ру, с отверстиями для ист(- — ения жидКОСТИ ПОД ДЯБЛЕНИЕМ IIPH Э То;! Hi i QP ционное пр??спосгбление Быг!олнено

Виде открытого стакана зд:?олнгнного жидкостью, площадь пGBерхнс от; торца которого под зарядом ВВ> больше и, ощади поверхности .горца )кидкостной кс?- ;-=, меры, Для о беспечения оптима)ль Ого !3,)е !

»!ени деkl твин рд, >руц!а!Бщ !1-0 «?м??ул? с .

ИЗ 3 а:"!а JIO (i „> !.Е 1» iiО l О «! Е (.1 )?(Ь?,«!1(г<,) )Т!.:

БО ЗникяЕ T Н()обх «)ДИМCC )1 3«rд (ИТЕ,IЬ (1()

Увеличива.ть об) сминерционного эле:10 та, что> н сн010 Oчередь, повышдpt 0: 0 упругость и резко сн -->якает Г«еличину давлени): жидкости.

В резуль ";lтc . c;lt принцип-B. E-î!Ikl - -. нHQ инерци(.нного эле»!ЕГ?та н ни:le об«ь-ема жидкости, -.дкгпоченного В открытый сверху и расположенный над устьем с скважины с гакан,. снижает З(Р.(«)ектив—

НOCТЬ Г\ЕИC (ВHЯ > CТ?)ойCТВ!! .

Целью !i.(?стоя!1?е 0 изобр"-:ения P "B-.It>(FTCB «!0)ЗЫШЕН ?Е Э(ОО)01<ТЬ?ВНО ТН> 1)д: рушения монолита

УК Д 3 ЯН Н ДЯ ЦЕ ?Ь il(? C T)! Г Я(3 г (- Я I Q«(.

ЧТО i!11ÅÐ?ЦИГ«ННQЕ iPHC. 1000-» jlQН ЛЕ ВhiÏ« .Г

HQt1(в Видо плу:»(Q,>a. дзмещенног.

В 1(GP tIУСP 3 «)Ь> -!H >. %i I< iti l 3P!! f -3Г Зl ")

НОСТЬЮ ОСЕВО? );i().„Ql)Q;liPHИЯ !.;)ДГ рительь>ой по-.::ст. " Нор ?у-. е гзрын Г..-! камеры, Ilpll э -ом плунжер со стор... )1()

3 ар>з?1я Быполне!1 с гл() хим конном р)а с " положенным ниже;)дсо!ь!Бите)!ьной !10.-.....ти и имое радия.??ьную и; сегу?0: роточки, сообщ ющие расо!ири i Q !ьную: О-лость с атмосфеРой.

КРО?!Е ТОГО, г«ЛУ)?«жЕР ВЫП)Г)«„С «!

> регулятором массы и сс) и:!01.),. 1д«) дл)(на вьгходе из осевой прото--; —.; в QT>tcс(оеРУ*

На чеpTpn, е .".,) -Д("дн ik;t 0 ) -1«ц«с! В.-!Q ..) О мое устройство. Рд и= t,=.HH0Q !. с!<>3". Х)>- не, продольный разрез.

УсTÐ0йcòв0 сОдержит корпус j с кд . мерой 2 для размещения заряда ВВ 3 >г герметичной упяконке, рдсшир тсль. ную полость ?(и напрявля)ющую -част).

5 размещенну!о няд камерой 2, Ниже заряда ВВ 3 расположена уста!?он денная н . тье сквяжинь, В и (соос-:>щ««енная

К;;. « ) Р! ".. 3 г" «! ОЛ Н Я ЕМ г . Я И1 г! К 0 С Т ЬЮ

»iQ j) Я » > Д>.!«11 !Е ТР КОТОРОЙ М(?НЬIL!P ДИа ."1етpa ii icpB1 2-. HH»>!5!я ч icтE> камерь)

) с; —:;д б,)к. :()1:д от ?ерстие-,?; Г?я истечения,;,; Сп-,.) < 1«!!(, «««1;) Г г)С-Н;Q»t а

Всрхняя — усту ь)," :,, образ«:ванным ее

" р?,0. -) . с: с с:нкс?ми к асме;)ы ° . В наг;- В. яю ц .t ?дс ",и 3 телескопически с! )ЗМОЖ«iOCTBÞ ОCQBО> 0 EIQPQt«tQttiQktHS> УС тд,(он,с» массивный и:!Унжер 9, нижэ !,., i Гам> !, ili «31>0„; яю:ци»!и из !енять

0 Мг>ГС» > ., -НЯЧИТ, H И-IЕРЦИОН

СВC110", ::.Д:: L »CИМС> г T и «) ", .; lH«?H

- ы : д 1)ядд )lj .

«

В n рх:.(и части . Орлу ся còàíîâ,>нор 1 .::3 аимодейстну?г?:ций с про—

О.,t!LB . дзо> : О )а теле:1?унжеря 9! ) «?ЦО Тв «) Д? ;«1101!11!й НО ЗМ ОЖ!! O C t !> С ЯМО

0(-,.>1;(;,)н> !Ого гпхо?«а и:t»HE

:">С>,=; -; Г t 1« (> Ip Bp»1B(3 3 «)ряда 3

".;::3,>у „,:; о.- О ер:.::-ти ?ну!0 упа>к, -. pQ )ко пс хь.;1««,1!от давление в ка:.,-«>,- 2, ини?,ии;.< я >гере=- жидкость н ка«.)".. 7 l И;)«а>:.»ИЧг Г.КИй УДа1) 13 СКВЯЖИ .!« t:tL:.>:cLL1t t >бра эо В ание Отколь : ;. (.l .«н; г): - i,, U>демОм 0 бьек тс .

>я ряда (c; c l (!i. T:, сОздаl-:HH c:!QÂttH..:;:..-.:;: е.; »Н0,-.0 с "Ора«:..::я заря;?а (ГЕ г Ч го(>! П>)«!»P Н:,=p--;ШС-»И!! . 0-y "" Ь В" -::: Х< -". :"-03Q(3 1! СОКО(1. Я—

;.«>-,,-«, «0C -; (1>>,« )1(--;:, l:. „(= «) Q i Поl)Ы> « >., . . ) l 1>1 г)>!, )! «»»а> л>; „, . i((г(удя«) а бдиi)Bре?;, >1?нр с г)я-, «>и -,,„ -,;; и?>-)яв?!1?в

К:) (: У. " .Ã Q )IД.В>i «: HQ Г "- . >О > .,, ЯМ С

») >! КОРП, > ° "-С гью СквяжИНЫ, И

:. -Г>К)-. -- -, . « —. -.—., П»Ч,-«;!.:)(Ег а 9. С(>общая . >;" гl«(П?)Я !»- i ti: ° С ВВ>3 )Х ":!,0> t.Q «: )Е . о> е -" -?ивдю "="--. и ) г;,:;:щение эне Рг:?и

>«а!) ря»> си!l с) г 3 верх

?1Г?0!цдд(! Уступа 8

Д ЯН С? Г 1.1 1;> Я г а 3 0 B

Д C . "1 P,",0 3 Д Т Е ? Ь .-.n0B К «Ц»:Е",, Х И

1;г «";-«1) g „:; «g r. 3-;;,,И а?М ,) ВЬ?«!(°:(> ГС с> га«(он чтооы ила, при:>», (»! ак) Щ;> Я,, С Т POH« ." Тв 0 к устью скважины

Озде?:cтнии дднле>(Bi) > НИХ г>ЧОЦ;).Г и!РИ В ни я г. д н к(Звере 2 на и:н щддь усту.. Ий .-0;- «н> которого !«азме.цен непосред.)Венно;-;дд зарядом 3 ниже голости г((, ; теле н«>унжера 9 выполне?1 глу. :ОЙ сии 3» с QQ>"ÎH к;)!Iя 1 9 сООбщенный г?: — «Г-»C;«Ч«1« -, И Г Tt ;0сф » ), ; ЧЕРЕЗ

;оп;к; .!?а!«Зля 1: и:оединенный черр «Ид,;, I,k!-,,- г 1.<,-;,;ЗНЬ?(> 0!. «pC !Et)!, 2

5 92 па 8, была больше, чем сила, выбрасы— вающая устройство из скважины и возникающая от давления жидкости в скважине на площадь нижнего торца камеры 7. Это обеспечивает удерживание устройства в скважине в момечт созда— ния импульса давления жидкости.

Инерционность плунжера 9 со сменными элементами 13 выбирается в зависимости от величины заряда ВВ такой, чтобы обеспечить минимальное смещение его нижнего торца до выхода в расширительную полость 4 за время нео бходимое для полного развития фазы гидравлического удара в скважине и процесса трещинообразования в разрушаемом объекте °

Поскольку длительность указанных процессов составляет тысячные доли секунды, вес плунжера 9 с элементами

13 для зарядов с массой пороха 8-10 г достигает примерно 20 кг, Когда нижний торец плунжера 9 при своем движении вверх достигнет расширительной полости 4, основная работа по разрушению объекта будет уже завершена, и н дальнейшем часть газов пройдет в осевой канал 10 через полость -. и отверстия 12 и далее — через сопло Лаваля 11 со сверхзвуковой скоро тью вверх,, создавая направлен51(2 . ую вниз реактивную силу, противодействующую дальнейшему движению плунжера 9 вверх. Это приведет к плавному

5 снижению давления газов в камере 2.

Данная система динамического торможения плунжера 9 в конце импульса позволяет полезно использовать оста-.очное и еще весьма высокое давление га=-ов в камере 2 для гашения накопленной кинетической энергии плунжера и снижения инерционных нагрузок на детали устройства без каких-либо специ::-. ных прис осо блений или дополни1 тельного увеличения массы плунжера, что -2KKp повышает эффективность действия устройства, Устройство позволит более полно использовать энергию о бразующихся при взрыве ВВ газов за счет ликвидации непроизводительных потерь давления газов на упругую деформацию жидкости вне скважины и за счет увеличения времени действия импульса путем повы25 щения инерционности системы, обеспечизающей необходимые условия сгорания заряда ВВ.

Это устройство позволит также утилизировать остато:-.ную энергию взрыва газов, использовав ее для снижения динамических нагрузок на детали устройства в конце импульсa,