Устройство для термомеханического бурения скважин Советский патент 1975 года по МПК E21C21/00 E21C13/00 

1

Известно устройство для термомеханического бурения скважин, содержащее соосно расположенные огнеструйную горелку с несколькими соплами, ориентированными в направлении бурения под острым углом к ее оси и механический породоразрушающий инструмент, закрепленный с некоторым опережением относительно сопел горелки и распололсенный между ними. При этом площадь контакта инструмента с породой находится в основном внутри контура, описываемого струями истекающей из горелки газовой среды при вращении устройства. При работе известного устройства формируемый механическим инструментом забой скважины имеет форму, близкую к плоской, а струи истекающей из горелки нагретой газовой среды образуют вогнутый забой с плавным переходом к стенке скважины. Образующаяся в этом случае форма забоя скважины «еблагоприятна с точки зрения эффективности процесса разрушения породы и стойкости инструмента.

Для повышения скорости бурения и стойкости предлагаемого механического инструмента его рабочая часть и,меет выпуклую форму, близкую к полусферической.

В результате такого выполнения нагрев центральной части забоя проходит более интенсивно за счет растекаиия «агретой газовой среды по его вогнутой -поверхности, а инструмент меньше подвергается термическому износу, так как его можно расположить внутри контура, описываемого газовыми струями.

На чертеже показано описываемое устройство, продольный разрез.

Устройство содержит соосно расположенные огнеструйную горелку 1 и меха«ический породоразрушающий инструмент 2, закрепленный с некоторым опережением по отношению к соплам 3, через которые истекает нагретая газовая среда, образующаяся в камере 4 сгорания горелки.

Сопла 3 ориентированы в направлении бурения и расположены под острым углом к оси горелки 1, а инструмент 2 закреплен между ними так, что площадь его контакта с породой лежит внутри контура, описываемого струями газовой среды, истекающей из горелки при вращении устройства.

Горелка снабжена в верхней своей части распределительной головкой 5 с встроенной в нее форсункой 6 для подачи жидкого топлива в камеру сгорания и с каналами 7 для подачи воздуха в эту камеру.

Механический инструмент 2 имеет рабочую часть 8, по форме близкую к полусферической, армированную породоразрушающими штыревыми вставками 9 из твердого сплава. Устройство выполнено с системой каналов (на чертеже не показаны) для прохода охлаждающей ЖИ.и 0СТИ.

Устройство работает следующим образом.

По.сле запуска горелки нагретая газовая среда, истекающая через сопла 3, производит термическое разрушение породы на забое скважины. Благодаря вращению устройства через некоторое время при помощи инструмента 2 образуется специфичная вогнутая форма забоя. При дальнейшем воздействии инструмента за счет ударной нагрузки или осевого усилия и вращения в центральной части забоя производится разрушение породы с образованием дополнительной поверхности обнажения в виде вруба. Термодинамические свойства струи нагретой газовой среды таковы, что они стремятся восстановить исходную конфигурацию забоя, как наиболее устойчивую к данному тепловому воздействию. Вследствие этого после образования вруба тфоисходит интенсивный термический сбой цороды на обнаженную -поверхность и дальнейшее разрушение по всей поверхности забоя.

Предмет изобретения

Устройство для термомеханического бурения скважин, содержащее соосно расположенные огнеструйную горелку с несколькими соплами, ориентированными в направлении бурения под острым углом к ее оси, и механический породоразрушающий инструмент, закрепленный с некоторым опережением по отпощению к соплам горелки и расположенный между ними так, что площадь его контакта с породой находится в основном внутри контура, описываемого струями истекающей из горелки газовой среды При вращении устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения скорости бурения и стойкости инструмента, его рабочая часть имеет выпуклую близкую к полусферической.