Устройство для термомеханического бурения скважин Советский патент 1991 года по МПК E21B7/14 E21C37/16 

Изобретение относится к горной промышленности и в частности, к устройствам для бурения и расширения скважин в крепких породах

Цель изобретения - повышение экономичности работы устройства для термомеханического бурения скважин при отрицательных температурах окружающей среды при одновременном повышении надежности работы бурового органа за счет улучшения качества продувочного агента.

На чертеже изображена схема устройства для термомеханического бурения скважин.

Устройство включает буровой орган в виде бурового става 1, на конце которого размещены породоразрушающие элементы 2 и огнеструйная горелка 3, к которой присоединена магистраль 4 для подачи топлива Бак 5 для воды сообщен магистралью 6 для подачи воды с огнеструйной горелкой 3. Компрессор 7 соединен через теплообменник 8, установленный в баке 5, электронагреватель 9 воздуха, адсорбер 10 и электрически соединенный с пультом 11 управления управляемый клапан 12 магистралью 13 для подачи воздуха с огнеструйной горелкой 3. Приспособление для обогрева бака 5 выполнено в виде расположенного в нем дополнительного теплообменника 14, который установлен в трубопроводе 15 для подачи воздуха. Вход трубопровода 15 через, вентиль 16 управления соединен с магистралью 13, а выход трубопровода 15 через вентиль 17 управления также соединен с магистралью 13, при этом вентили 16 и 17 и электронагреватель 9 электрически связаны с пультом 11 управления (не показано). Для дополнительного подогрева воды в баке 5 в последнем может быть размещен нагревательный элемент 18.

0

Устройство для термического бурения

скважин работает следующим образом.

При термодинамеханическом разрушении

5 горных пород с пульта 11 управления подается сигнал на обесточивание электронагревателя 9, открытие клапана 12 и закрытие вентилей 16 и 17. Сжатый воздух из компрессора-7 с температурой 100-130°С поступает в теплообменник 8 водяного бака 5, где отдает воде свое тепло. Интенсивное охлаждение сжатого воздуха в теплообменнике 8 приводит к конденсации паров влаги, находящейся в нем, с последующим удалением кон- денсата вручную или автоматически (не показано). Очищенный от капельной влаги и охлажденный сжатый воздух через выключенный электронагреватель 9 поступает в адсорбер 10 (известно, что чем ниже температура осушаемого в адсорбере сжатого

0 воздуха, тем эффективнее идет процесс адсорбции), где осушается путем отделения парообразной влаги и далее направляется по магистрали 13 к огнеструйной горелке 3, куда одновременно поступает горючее по магистрали 4. В результате происходит сгорание горючего и выделенная теплота полностью расходуется на термическое разрушение горных пород без затрат на превращение влаги окислителя в перегретый пар, соответствующий температуре газовой струи,

Q т. е. осуществляется эффективное термическое бурение или расширение скважин.

Для перехода из процесса бурения в процесс продувки с пульта 11 управления подается сигнал на включение электронагревателя 9, закрытие клапана 12 и откры5 тие вентилей 16 и 17. В результате сжатый воздух из компрессора 7 с температурой 100-130°С поступает в теплообменник 8, где отдает воде свое тепло. Ин5

тенсивное охлаждение сжатого воздуха в теплообменнике 8 приводит к процессу конденсации с последующим удалением конденсата перед поступлением сжатого воздуха в электронагреватель 9 (как известно, наиболее эффективно процесс регенерации осуществляется сжатым воздухом, очищенным от влаги и особенно капельной, которая приводит к растрескиванию адсорбента и интенсивному его износу).

Очищенный от капельной влаги сжатый воздух поступает во включенный электронагреватель 9, где нагревается до 220- 240°С и, проходя через адсорбер 10, осуществляет процесс регенерации его, после чего насыщенный парами влаги десорбции с температурой около 100°С через открытый вентиль 16 поступает в дополнительный теплообменник 14, где охлаждается, отдавая свое тепло воде водяного бака 5. Охлажденный воздух регенерации с влагой десорбции через открытый вентиль 17 по магистрали 13 проходит через огнеструй- ную горелку 3, осуществляя незначительное охлаждение теплонапряженных элементов. Вслед за этим из водяного бака 5 в огне- струйную горелку 3 поступает охлаждающая вода по магистрали 6 и, проходя по соответствующим каналам, охлаждает тепло- напряженные элементы огнеструйной горелки 3, далее вода движется через сверления и каналы породоразрушающих элементов 2 бурового става 1. После охлаждения породоразрушающих элементов 2 и огнеструйной горелки 3 вода выбрасывается в скважину, где интенсивно испаряется за счет тепла продуктов сгорания топлива. Смесь воды, поступающей из водяного бака 5, и влаги, содержащейся в продувочном сжатом воздухе после регенерации адсорбера 10, под воздействием газообразных продуктов сгорания образует пуль- поизвесь, которая выбрасывается из скважины.

Совместный процесс отдачи тепла воде в баке 5 теплообменником 8 и дополнительным теплообменником 14 обеспечивает предотвращение замерзаний воды при отрицательных температурах окружающей среды. При чрезмерно низких температурах окру0

жающей среды, когда тепла, выделяемого сжатым воздухом, не хватает для предотвращения замерзания воды, может включаться нагревательный элемент 18.

Формула изобретения

Устройство для термомеханического бурения скважин, включающее буровой орган в виде бурового става, на конце которого установлены породоразрушающие элементы и огнеструйная горелка, магистраль для подачи топлива к огнеструйной горелке, бак для воды, который сообщен с огнеструйной горелкой магистралью для по5 дачи воды, магистраль для подачи воздуха от компрессора к огнеструйной горелке, в которой последовательно установлены размещенный в баке для воды теплообменник и электрически соединенный с пультом управления управляемый клапан, приспособление

0 для обогрева бака для воды и установленные в трубрпроводе для подачи воздуха вентили управления, которые электрически соединены с пультом управления, отличающееся тем, что, с целью повышения

5 экономичности его работы при отрицательных температурах окружающей среды при одновременном повышении надежности работы бурового органа за счет улучшения качества продувочного агента, оно снабжено последовательно установленными в магистрали

0 для подачи воздуха между теплообменником и управляемым клапаном электронагревателем воздуха и адсорбером, а приспособление для обогрева бака для воды выполнено в виде расположенного в баке для воды дополнительного теплообменника, кото5 РЫЙ установлен в трубопроводе для подачи воздуха, при этом вход трубопровода для подачи воздуха соединен через вентиль управления с магистралью для подачи воздуха между адсорбером и управляемым клапаном, а выход трубопровода для пода0 чи воздуха через вентиль управления соединен с магистралью для подачи воздуха между управляемым клапаном и огнеструйной горелкой, причем электронагреватель воздуха электрически связан с пультом управления.

Изобретение относится к устройствам для бурения и расширения скважин в крепких породах. Цель - повышение экономичности работы устройства при отрицательных температурах окружающей среды при одновременном повышении надежности работы бурового органа за счет улучшения качества продувочного агента Устройство включает буровой став 1, на конце которого размещены породоразрушающие эле