Устройство для проходки скважин Советский патент 1988 года по МПК E21B7/14 E21C37/16 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при проходке скважин в тапще льда для научно-исследовательских и промьпи-с ленных целей, в частности при бурении скважнн во льдах Антарктиды и Арктики.

Цель изобретения - поньшгение надежности и долговеч1 ости работы уст-- о ройства при одновременном упрощении конструкции и повышение эффективности проходки.

На фиг, 1 изображено устройство для проходки скважин, общий вид,- на фиг, 2 - то же, план на фиг, 3 - сече1ше А-А па фиг, 1 ; на Фиг, 4 - сечение В-Б на фиг, 2.

Устройство состоит из газораспределительной камеры 1 , выполне нной в виде тора с кольцевым щелевым соплом 2 Лаваля, на внутре1П1ей поверхности которого вьшолнены забор1шки 3 газа в виде кольцевых конических уступов. Над кольцевыми уступаш расположены боковые сопла 4 Лаваля, направленные под углом, близким к к забою, служащие для размывания льда и прохождения камеры 1, Иа каме Р( 1 установлены твердотопливные газ генераторы 5, заполненные твepдьпvI топливом 6, oпиpaюIUИ rcя на решетку 7, и срабатывающие от пиропатронов 8 запального механизма. Камеры сгорания газогенераторов 5 соединены с газораспределительной камерой 1 расширяющимися по направлению к газораспределительной камере 1 патрубками 9, а уплотнение стыков осуществляется жаростойким, например асбестовьп-5, уплотнителем. Для равномерного распределения продуктов с:горания5 поступающих от газогенераторов 5 к камере 1, газогенераторы 5 распапожены равномерно на камере 1 с расположением продольной оси снм-метрии каждого газогенератора 5 в вертикальной плоскости, касательной к кольцевой оси симметрии тора газораспределительной камеры t, при этом продольные оси симметрии газогенераторов 5 имеют одинаковые углы наклона к вертикальной оси, проходящей через точку пересече1шя продольной оси симметрии каждого газог-енератора 5 с кольцевой осью симметрии тора газораспределительной камеры Ij и направс

о

5

0

5

0

5

0

5

0

5

лены в одну сторону от вышеуказанной вертикальной оси.

Приспособление для прижима устройства к забою вьтолнено в виде двух коаксиальных цилиндров 10 и 11, один конец которых жестко закренлен на газораспределительной камере 1, При этом диаметры наружного и внутреннего цилиедров 10 и 11 равны соответственно наружному и внутреннему диаметрам тора газораспределительной камеры 1, а полость 12 между стенка- №-1 циливдров 10 .и 11 заполнена водой. Устройство работает следуюищм об- разом.

Устройство устанавливают на поверхность льда. Полость 12 между стенкаг-ш цилиндров 10 и 11 заполняется водой ШП1: льдом. Включают пиропатроны 8 запального механизма, которые воспламеняют твердое топливо 6, Вьщеляющиеся при горании высокотемпературные газы из камеры сгорания газогенераторов 5 через патрубки 9 направляются в полость газораспреде- лительпой камеры 1 УЮД углом к верти кал п .

Пак. юнньш подвод газовых струй в газораспре,цепителъную камеру 1 способствует движению газа по кольцу во внутренней полости тора газораспределительной камеры 1, При этом вертикальная (осевая) скорость движения газа в камере 1 (ее величина определяется углом шклопа газогенераторов 5) мала Газ в процессе движения по кольцу тщательно перемешивается и давление газа выравнивается по полости камеры 1, Это способствует .формированию равномерной струи по всему периметру щелевого кольцевого conjja 2, Наличие закритического перепада давления между полостью камеры 1 и срезом сопла 2 обеспечивает необходи- мз ю сверхзвуковую скорость истечения высокотемпературного газа на забой из кольцевого щелевого сопла 2,

Часть газа, идущая по периферии шалевого сопла 2, попадает на уступы заборника 3, выполненные в виде непрерывных колец, направляющих газ в размещенные в них боковые согша 4, Проходя через сопла 4, высокотемпературный газ разгоняется до сверхзвуковой, скорости.

Воздействие на забой газа, обладающего высокиьп термодинамическим пapa eтpaми (теьл1ерлтурой более 1300 К

Изобретение относится к горной пром-сти и м.б. использовано при бурении. Цель - повышение надежности и долговечности работы устр-ва одновременном упрощении конструкцией. Для этого соединение камеры-(К; сгорания газогенераторов (ГГ) 5 и газораспределительной К 1 вьтолнено в виде расширяющихся по направлению к К 1 патрубков. В вертикальной плоскости, касательной к кольцевой оси симметрии тора К 1, расположена продольная ось симь етрии каждого ГГ 5. Тор имеет ксхпьцедое щелевое сопло. Профильные оси ГГ 5 имеют одинаковые углы наклона к вертикальной оси, проходящей через точку пересечения продольной оси симметрии каждого ГГ 5 с кольцевой осью сиг метрии тора К 1, и напракпены в одну сторону от вертикальной оси. Для повышения проходимости проходки приспособление для прижима усгр-ч,: к забою вьтолнеио в виде двух коаксиальных цилиндров, один конец которых закреплен на К 1, Диаметры 1. равны соответственно диаметру тора К 1. При воздействии на забой газа, обладающего высокими термодинамическими параметрами, истекаюгяе о из сопла, происходит интер.сизкое разрушение льда как в осевом, так и в радиальном направлении. При этом из заЗоя уносятся продукты разрушения. Во льду образуется полость для иапрерывного погружения устр-ва. Постоянное поджатие последнего к забою осущестапяется стшой тяжести устр-ва и воды, помещаемых в полость мелсду цилиндрами. 1 з.п. ф-лы, 4 iin , .с: 4 00 СО Фа11

Фие.