Электротермомеханический колонковый снаряд для бурения скважин в мерзлых породах Советский патент 1974 года по МПК E21C37/18 E21B25/00 

Изобретение касается буровых устройств и точнее электротермомеханического колонкового снаряда для бурения скважин в мерзлых породах.

Известен колонковый снаряд для электротермомеханического бурения скважин в мерзлых породах, который имеет два коаксиально расположенных цилиндрических электрода, подключенных к источнику электромагнитной энергии и служаодие для ввода электромагнитной энергии в породу. Каждый электрод со стороны торца оснащен породоразрушающими резцами, являющимися одновременно излучателями электромагнитной энергии. Пространство между электродами заполнено диэлектрическим материалом так, что ему придана форма цилиндрического корпуса. Резцы жестко прикреплены к электродам и размещены в продольных пазах, имеющихся на наружной и внутренней сторонах диэлектрического корпуса.

В процессе работы снаряда резцы соприкасаются со стенками керна и скважины, в связи с чем часть электромагнитной энергии, излучаемой резцами, неизбежно передается в керн и стенки скважины, вызывая протаивание породы вокруг каждого резца. В результате увеличиваются потери энергии на бурение, нарушается естественная криогенная

структура керна и снижается прочность и устойчивость стенок скважины.

Для получения керна с ненарущенной структурой предлагают электротермомеханический

колонковый снаряд, содержащий два подключенных к источнику электромагнитной энергии электрода, которые оснащены породоразрушающими резцами, являющимися одновременно излучателями электромагнитной энергни, причем электроды расположены коаксиально и пространство между ними заполнено диэлектрическим материалом. Каждый породоразрушающий резец прикреплен к торцам обоих электродов. Резцы могут быть установлены в радиальных пазах, выполненных на торцах электродов.

Благодаря такому выполнению удается получить керн с ненарушенной структурой, так как резцы, расположенные между электродами, излучают электромагнитную энергию на кольцевой забой, в результате излучение электромагнитной энергии в керн и стенки скважины исключается. На фиг. 1 изображен предлагаемый колонковый снаряд, общий вид; на фиг. 2 - тот же колонковый снаряд, вид на его рабочую часть по стрелке А.

Колонковый снаряд для электротермомеханического бурения образован двумя коаксиальными электродами 1 и 2 и расположенным

ними корпусом 3 из диэлектрического материала. В торцовой части электродов 1 и 2 и диэлектрического корпуса 3 выполнены радиальные пазы а, в которых установлены породоразрушающие резцы 4. Каждый из них неподвижно прикреплен к электродам 1 и 2. Торцовая рабочая часть снаряда в электрическом отношении представляет собой излучатель электромагнитной энергии, образованный открытым торцом коаксиальной линии (электроды 1 и 2). Резцы 4, расположенные в раскрыве коаксиальной линии, являются излучающими штырями, которые обеспечивают безотражательный ввод электромагнитной энергии в породу, подвергаемую бурению. Электроды 1 и 2 подключены к генератору (на чертеже не показан) электромагнитных волн посредством коаксиальной линии 5 со ступенчатым изменением сечения, высокочастотного разъема 6 и фидерной линии 7, проложенной в бурильных трубах 8.

Колонковый снаряд работает следующим образом.

В исходном положении колонковый снаряд устанавливают на забой. Одновременно приводят его во вращение, подают на забой и включают генератор электромагнитных волн. Возникающее в электродах 1 и 2 бегущее

электромагнитное поле излучается открытым их торцом и резцами 4 на поверхность забоя, при этом мерзлая порода, прилегающая к торцу снаряда, разупрочняется (переходит в пластично-мерзлое состояние), что обеспечивает условие для его эффективного доразрушения резцами. Отделение керна от забоя и удаление продуктов бурения производится обычными способами.

Предметизобретения

1. Электротермомеханический колонковый спаряд для бурения скважин в мерзлых породах, содержащий два подключенных к источнику электромагнитной энергии электрода, которые оснащены породоразрушающими резцами, являющимися одновременно излучателями электромагнитной энергии, при этом электроды расположены коаксиально и пространство между ними заполнено диэлектрическим материалом, отличающийся тем, что, с целью получения керна с ненарушенной структурой, каждый породоразрушающий резец прикреплен к торцам обоих электродов.

2. Снаряд по п. 1, отличающийся тем, что породоразрушающие резцы установлены в радиальных пазах, выполненных на торцах электродов.

8/

Вид А

fuz.2