Способ электротермомеханического бурения и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК E21B7/15 

(21)4448086/23-03

(22)25.04.88

(46) 07.04.90. Бюл. ff 13

(71)Криворожский горнорудный институт

(72)В.Ф.Вызов, Ю.Г.Вилкул, А.И.Евтушенко, В.Д.Ицхакин, И.Б.Цацкис

и С.А.Кострюков

(53) 622о243.94 (088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР

№ 533729, кл. Е 21 С 37/18, 1974.

Авторское свидетельство СССР № 592983, кл„ Е 21 С 37/18, 1975.

(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОТЕРМОМЕХАНИЧЕСКО- ГО БУРЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

(57) Изобретение относится к бурению горных пород с использованием тепла и м.б. использовано для бурения взрывных скважин на железорудных карьерах, Цель изобретения - увеличение производительности бурения за счет уменьшения переизмельчения шлака. Породу разупрочняют пропусканием через нее электрического тока. Разупрочненную породу бурят механическим инструмен-

Изобретение относится к бурению горных пород с использованием тепла и может быть использовано для бурения взрывных скважин на железорудных карьерах. Цель изобретения - увеличение производительности бурения за счет уменьшения переизмельчения шлака. Породу разупрочняют пропусканием через нее электрического тока. Разупрочненную породу бурят механическим инструментом и удаляют шлам из скважины водовоздушной смесью. При этом шлам разделяют на фракции. Крупную фракцию выделяют, концентрируют и термомеханически разрушают в затрубном пространстве. Реализуется способ устройством, содержащим буровую колонну (БК) 4, которая связана с головкой 1 бурового снаряда посредством изолирующего переходника 2, а на БК 4 закреплено долото 7, электрически связанное с токоприемником 3. Между долотом 7 и БК 4 закреплен наддолотник (НД) 5 со сходящимися в сторону БК 4 ветвями многозаходной шнековой спирали 6 на его наружной цилиндрической поверхности. Расположение начала заходок со стороны долота 7 симметрично относительно оси НД 5. При подаче напряжения на долото 7 по породе течет ток и она разупрочняется. Вращающееся долото 7 разрушает забой. Буровой шлам выносится водовоздушной смесью по затрубному пространству. Крупная фракция шлама застревает между сходящимися ветвями спирали 6 и закорачивает НД 5 на стенку скважины. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

(Я

ел ел ел

4

О5

том и удаляют шлам из скважины водо- воздушной смесью. При этом шлам разделяют на фракции. Крупную фракцию выделяют, концентрируют и термомехани- чески разрушают в затрубном пространстве. Реализуется способ устройством, содержащим буровую колонну (БК) 4, которая связана с головкой 1 бурового снаряда посредством изолирующего Q переходника 2, а на БК 4 закреплено долото 7, электрически связанное с токоприемником 3. Между долотом 7 и БК 4 закреплен наддолотник (НД) 5 со сходящимися в сторону БК 4 ветвями 5

Изобретение относится к способам бурения горных пород с использованием тепла, вырабатываемого с помощью электричества, и может быть споль- зовано при электротермомеханическом бурении взрывных скважин на железо- рудных карьерах.

Цель изобретения - увеличение производительности бурения за счет уменьшения переизмельчения шлама.

На чертеже показано устройство для электротермомеханического бурения.

Согласно предлагаемому способу породу разупрочняют пропусканием через нее электрического тока, бурят разу- прочненную породу механическим инструментом, удаляют буровой шлам из скважины водовоздушной смесью. При этом шлам разделяют на фракции, затем крупную фракцию шлама выделяют, концент- рируют и термомеханически разрушают в затрубном пространстве.

Устройство для электротермомеханического бурения содержит головку 1 бурового снаряда, соединенную через изолирующий переходник 2 и токоприем- ник 3 с бурильной колонной 4,- на которой внизу навинчен удлиненный наддолотник 5 со сходящимися ветвями многозаходной шнековой спирали 6 на на- ружной цилиндрической поверхности. Наддолотник свинчен с долотом 7 и ориентирован сходящимися ветвями к колонне 4 , Напряжение на долото подают от источника питания (не показан) через электрический связанный с ним токоприемник 3. Изолирующий переходник 2 состоит из верхней 8 и нижней 9 ступиц, присоединенных к фланцам 10, между

многозаходной шнековой спирали 6 на его наружной цилиндрической поверхности. Расположение начала заходок со стороны долота 7 симметрично относительно оси НД 5. При подаче напряжения на долото 7 по породе течет ток и она разупрочняется. Вращающееся долото 7 разрушает забой. Буровой шлам выносится водовоз- душной смесью по затрубному пространству. Крупная фракция шлама застревает между сходящимися ветвями спирали 6 и закорачивает НД 5 на стенку скважины. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Q

о

5

которыми установлена изолирующая шайба 11, при этом фланцы 10 стянуты между собой шпильками 12, изоляцию которых от наружной поверхности фланцев обеспечивают изолирующие шайбы 13. Расположение начала заходок ветвей шнековой спирали симметрично относительно оси наддолотника

Способ реализуется при работе- устройства следующим образом.

От источника питания 2УРН-2 напряжение подают через токоприемник 3, расположенный на нижней ступице 9 и отделенный от головки 1 бурового снаряда изолирующей шайбой 11, по бурильной колонне 4 на долото 7 и наддолотник 5 с трехзаходной шнековой спиралью 6. Второй полюс источника питания заземляют. Ток протекает между долотом 7 и заземлителем источника питания через забой скважины, при этом нагревает и разупрочняет горную породу на забое скважины, после чего порода разрушается долотом 7 механически. Образующийся при бурении буровой шлам удаляют с забоя потоком водозоз- душной смеси, при этом крупную фракцию бурового шлама транспортируют до начала заходок шнековой спирали 6. Попав на шнековую спираль 6, частицы шлама перемещаются по ней, замыкая наддолотник 5 на стенки скважины, и, таким образом, последние подвергаются электротермической обработке. В процессе перемещения по шнеку шлам разделяется на фракции, мелкие фракции удаляются потоком, а крупная фракция выделяется, ее концентрация увеличивается и из-за улучшения контакта возрастает ток и эффективность

электротермической обработки последней. При достижении максимальной плотности крупной фракции бурового шлама ее механическое разрушение, обусловленное трением между шнеком и частицами, а также трением между частицами и стенками скважины. Эффективности процесса способствует произведенное электротермическое разупрочнение этих частиц. Продукты разрушения частиц крупной фракции бурового шлама выносятся из скважины восходящим потоком водовоздушной смеси.

Формула изобретения

целью увеличения производительности бурения за счет уменьшения переизмельчения шлама, последний разделяют на фракции, затем крупную фракцию шлама выделяют, концентрируют и термомеха- нически разрушают в затрубном пространстве.

5 наддолотником, изолирующий переходник, отличающееся тем, что, с целью увеличения производитедль- ности бурения за счет уменьшения пе- реизмельчения шлама, на наружной ци0 линдрической поверхности наддолотника выполнены сходящиеся в сторону буровой колонны ветви многозаходной шне- ковой спирали, причем расположение начала заходок со стороны долота вы5 полнено симметричным относительно оси наддолотника.