ИСКРОВОЙ РАЗРЯДНИК (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2003 года по МПК H01T9/00 E21B7/18 

Изобретение относится к области электричества, в частности к искровым разрядникам, специально приспособленным для генерирования колебаний, и может быть использовано в устройствах для восстановления и повышения дебита водоносных пластов и скважинных фильтров, изготовления набивных свай, а также для бескернового сооружения скважин, очистки гидравлических коммуникаций и др.

Известны искровые разрядники для восстановления дебита скважинных фильтров и изготовления набивных свай, выполненные в виде каплевидных или коаксиальных электродов, разделенных диэлектриком (см. Романенко В.А. Подготовка водозаборных скважин к эксплуатации. Л.: Недра, 1990, 119 с.; Наугольных К. А. , Рой П.А. Электрические разряды в воде. М.: Наука, 1971, с. 25-28; патент СССР 1688790, БИ 40, 1991; патент РФ 2039156, БИ 19, 1995).

Недостатками известных разрядников являются большая энергоемкость и низкая эффективность, обусловленные быстрым падением давления в гидродинамической волне со сферическим фронтом и большими потерями на внутреннее трение при искровых разрядах в жидкости с напряжением 30-50 кB (ударные потери), приводящие к необходимости увеличения погонной наработки до 150-200 импульсов при отработке скважинных фильтров или энергии импульса до 30 кДж при изготовлении набивных свай.

Известна установка для электрогидравлической очистки металлических поверхностей от загрязнений, окалин, окислений, содержащая отражатель в виде чаши с электродами, кабелями, шлангом подачи воды, футеровкой и устройством для вертикального перемещения, обеспечивающая направленное перемещение жидкости на преграду (см. а.с. СССР 153828, БИ 7, 1968).

Недостатками установки являются трудности использования для обработки боковых поверхностей скважинных фильтров и свай. Данная установка выбрана в качестве прототипа устройства для восстановления и повышения дебита водоносных пластов, скважинных фильтров и изготовления набивных свай.

Известен способ образования скважин в грунтах ударным нагружением с помощью погружаемого в грунт рабочего органа с открытым передним концом, разгрузочными окнами и желонкой, снабженной ударным механизмом (см. заявку 93009832/03, Е 02 F 7/18, БИ 27, 1995).

Недостатками известного способа являются невозможность сооружения вертикально расположенных выработок большой глубины и использования при бурении твердых горных пород.

Известен электрогидравлический бур для бурения скважин, содержащий коаксиальные электроды с приданием концу центрального электрода тарельчатой формы, коронку, край которой является полюсом разряда, отражатель, буровую трубу с шламовыводными отверстиями и подвод промывочной жидкости (см. а.с. СССР 118436, БИ 5, 1959).

Недостатками известного бура являются повышенные трудности эксплуатации, связанные с использованием электроустановок с напряжениями до 100 кB и износом режущей части коронки, работающей в зоне разряда.

Названный бур выбран в качестве прототипа устройства для бескернового сооружения скважин и очистки гидравлических коммуникаций.

Сущность изобретения состоит в том, что отражатель разрядника снабжен отклонителем потока, установленным на его выходе, обеспечивающим возможности изменения направленности и повышения эффективности гидродинамического воздействия потока за счет дальнейшего его ускорения и использования инерционных сил, возникающих при отклонении.

Для обработки скважинных фильтров и изготовления набивных свай отклонитель выполнен в виде плоского или криволинейного экрана с отверстием в приосевой области, установленного с помощью пилонов на выходе отражателя. Отверстие в приосевой области обеспечивает воздействие на отложения в данной области фильтра, а его криволинейность - дополнительное осевое перемещение жидкости в зоне разряда. Интенсивность гидродинамического воздействия может регулироваться длиной пилонов, т.е. шириной радиальной кольцевой щели разрядника.

В скважине разрядник может быть установлен на кабеле, обладающем несущей способностью, или колонне бурильных труб без ее вращения с возможностью подачи жидкости, газа или раствора с параллельным размещением кабеля и использованием существующего бурового оборудования.

Для сооружения скважин отражатель выполнен подпружиненным и установлен в разряднике с возможностью вращения, а отклонитель выполнен в виде набора плоских или криволинейных консолей, сходящихся в приосевой области отражателя и закрепленных на его периферии. Передние кромки носителей могут быть прямыми или стреловидными (прямая, обратная), задние образуют долото. Сооружение скважин производится с помощью существующего бурового оборудования без вращения с наращиванием колонны бурильных труб и параллельной подачей кабеля.

На фиг.1 приведен общий вид разрядника для обработки скважинных фильтров и изготовления набивных свай сбоку в разрезе, на фиг.2 - вид по стрелке А-А.

На фиг.3 приведен общий вид разрядника для сооружения скважин и очистки гидравлических коммуникаций сбоку в разрезе, на фиг.4 - вид по стрелке Б-Б.

Разрядник для обработки скважинных фильтров и изготовления набивных свай содержит коаксиальные электроды 1, соединенные с высоковольтным кабелем 2, и параболический отражатель 3, закрепленный на электродах 1 с помощью гайки 4, с пилонами 5, удерживающими на выходе отражателя 3 экран 6 с отверстием 7 в приосевой области.

При работе разрядник с помощью несущего кабеля, намотанного на барабан лебедки или невращающейся колонны бурильных труб, решетки с параллельным кабелем помещают в скважину, заполненную водой или раствором, и подключают к генератору импульсов тока. После искрового пробоя разрядного промежутка электродов 2, фокусировки, сложения прямой и отраженной от экрана 4 волн внутри разрядника формируется базисная волна, распространяющаяся радиально между пилонами 4, воздействующая на среду и боковые стенки скважины, очищая сетку фильтра или уплотняя формируемую сваю.

Разрядник для сооружения скважин и очистки гидравлических коммуникаций содержит коаксиальные электроды 8, соединенные с высоковольтным кабелем 9, и параболический отражатель 10, установленный на электродах 8 с возможностями осевого перемещения и поворота, поджимаемый с помощью пружины 11 и гайки 12. На выходе отражателя 10 установлен ударник 13, закрепленный с помощью набора консолей 14. Консоли 14 могут быть плоскими или криволинейными с прямой или стреловидной передней кромкой и режущей выходной. Для работы разрядник устанавливают на колонне невращающихся бурильных труб с параллельным размещением кабеля, намотанного на барабан лебедки, и подключают к генератору импульсов тока, создают усилие на забой и подают промывочную жидкость. При искровом пробое разрядного промежутка электродов 8 в отражателе 10 формируется направленная волна, которая рассекается консолями 14 и дополнительно фокусируется с ускорителем в осевом направлении за счет взаимовлияния к центру или периферии отражателя 10. Формирование направленной волны сопровождается импульсом осевого перемещения отражателя 10 с поджатием пружины 11. При криволинейности консолей 14 осевое перемещение отражателя 10 происходит с поворотом вокруг его оси. Разрушение породы производится за счет сочетания направленного гидродинамического воздействия жидкости и механического, производимого ударником 13 и консолями 14 с уносом шлама промывочной жидкостью.

Изобретение относится к области электричества и может быть использовано в устройствах для восстановления и повышения дебита водоносных пластов и скважинных фильтров, изготовления набивных свай, а также бескернового сооружения скважин, очистки гидравлических коммуникаций. Сущность изобретения по первому варианту состоит в том, что искровой разрядник, содержащий отражатель, закрепленный на электродах, соединенных с кабелем, снабжен экраном с отверстием в приосевой области, установленным на выходе отражателя с помощью пилонов. Сущность изобретения по второму варианту состоит в том, что отражатель выполнен подпружиненным с возможностью осевого перемещения и поворота вокруг оси и снабжен набором радиальных консолей, сходящихся в приосевой области и закрепленных на его периферии. Техническим результатом является повышение эффективности гидродинамического воздействия потока за счет дальнейшего его ускорения и использования инерционных сил, возникающих при отклонении. 2 с.п.ф-лы, 4 ил.

1. Искровой разрядник, содержащий отражатель, закрепленный на электродах, соединенных с кабелем, отличающийся тем, что отражатель снабжен экраном с отверстием в приосевой области, установленным с помощью пилонов на выходе отражателя. 2. Искровой разрядник, содержащий отражатель, закрепленный на электродах, соединенных с кабелем, отличающийся тем, что отражатель выполнен подпружиненным с возможностями осевого перемещения и поворота вокруг оси и снабжен набором радиальных консолей, сходящихся в приосевой области и закрепленных на его периферии.