Устройство для термомеханического разрушения горных пород Советский патент 1986 года по МПК E21B7/14 

4; ел

Изобретение касается устройства для терMOMexajffl4ecKoro разрушения, главным образом бурения горных пород, путем одновременного воздействия нагретыми газами и шароиючным инструментом, а точнее устройства, в котором сопло огнеструйной горелки проходит через цафу инструмента.

Известно устройство для термомеханического разрушения горн1 1х пород, в корпусе которого размещена огнеструйная горелка, сопло которой пропущено через цапфу шарошечного инструмента сферической формы. Цапфа шарошечного инструмента расположена под углом к продольной оси корпуса.

Однако при работе известного устройства . происходит интенсивный износ зубков в экваториальной части сферического шарошечного инструмента, вызываемый наличием сложного скальтваюшего движения зубков относительно стенок скважины, а также необходимостью приложения значительного осевого усилия, почти равного осевому усилию при щарЬшечиом бурении.

Цель изобретения - создание более совершенного устройства дли тер)у омеханического разрушения горнь4х пород и обеспечивающего процесс разрушения с меньшей энергоемкостью Для этого предлагается устройство, имеющее в своем корпусе огиеструйную горелку, сопло которой пропущено через цапфу шарошечного инструмента, иаклоненную под углом к продольнсж оси корпуса, на корпусе под углом к его оси установлен дополнительный кольцеобразный шарошечный инструмент, расположенный снаружи по отношению к шарошечному инструменту, через который проходит сопло, причем оба шарошечных инструмента расположены так, что их оси образуют между собой острый угол.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, продольный разрез.

Устройство для термомеханического разрушения горных пород содержит соединяемый с буровым ставом 1 корпус 2 с встроенной в него огнеструйной горелкой 3, закрепленный на цапфе 4 в корпусе 2 основной шарошечный инструмент 5, через который пропущего сопло 6 огнеструйной горелки 3, и закрепленный на внешней цапфе 7 в корпусе 2 дополнительный кольцеобразный шарошечный инструмент 8. На чертеже видно, что оси шарошечных инструментов 5 и 8 образуют между собой острый угол oi , при зтом рабочие торцовые поверхности шарошечных инструментов при перекатывании образуют кольцевой забой, а внутренняя площадь, ограниченная им, подвергается воздействию нагретых газов, истекающих из сопла 6.

Охлаждается устройство водой, которая подводится через штуцер 9, омырает камеру 10 сгорания горелки 3 и через канал 11 подается на охлаждение сопла 6, затем по каналу 12 выбрасьгеается в затрубное пространство

скважины, охлаждая отходящие газы и смачивая образовавшуюся в процессе бурения пыль. Часть воды по каналу 13 подводится в кольцевую полость 14 в венце шарошечного инструмента 5, охлаждая его, и по каналам 15 и 16 проходит в кольцевую полость 17 шарошечного инструмента 8 для его охлаждения. По каналу 18 вода выводится на наружную поверхность инструмента 8, охлаждая ее в месте расположения подшипников 19, а

также смачивая образующуюся .при бурении пьшь.

Устройство работает следующем образом. После подачи компонентов топлива и охлаждающей воды запускается горелка 3 и

выводится на рабочий режим. Устройство приводится во вращение и подается на забой. Под действием нагретых газов и шарощечных инструментов 5 и 8 скважина забуривается до входа устройства в ненарушенный массив. После этого задается оптимальное число оборотов устройству и рабочее усилие подачи его на забой. ,

Нагретые газы, истекающие через сопло 6 горелки 3, нагревают центральную часть забоя,

частично разрушая его, омывая вогнутую поверхность забоя, образованную венцами шарошетаых инструментов 5 и 8, сбивая на ней гребешки, оставшиеся в промежутках между местами вдавливания зубьев этих инструментов. Одновременно происходит нагревание

породы и ее термическое ослабление для последующего механического разрушения. Вследствие вращения инструментов 5 и 8 зона нагрева непрерывно перемещается по забою.

Шарошечный инструмент 5, перекатываясь по забою, формирует поверхность керна, т.е. дополнительную поверхность для скола породы за счет температурных напряжений и газовых струй. Обтекание поверхности сферического забоя нагретыми .газовыми струями способствует более полному использованию тепловой энергии и повышению КПД процесса теплообмена, зффективному сбою породы и созданию благоприятных условий для механического разрушения.

УСТЮЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОЮДодновреме1шым воздействием нагретых газов и шарошечного инструмента, в корпусе которого размещена огнеструйная горелка, сопло которой проходит через цапфу шарошечного инструмента, наклоненную к продольной оси корпуса, отличающееся тем, что, с целью уменьшения энергоемкости процесса разрушения, на корпусе под углом к его оси установлен дополнительный кольцеобразный шарошечный инструмент, расположенный снаружи по отношению к шарошечному инструменту, через который проходит сопло так, что оси зтих инструментов образуют между собой острый угол.