Устройство для электротермического бурения скважин Советский патент 1976 года по МПК E21C37/18 E21B7/14 

1

Изобретение относится к устройствам для электротермического бурения скважин в горных породах, преимущественно в магматических породах, методом проплавления.

Известны устройства для электротермического бурения скважин, включаюшие головку, обтекатель и переходник.

Недостаток известных устройств заключается в том, что оно погружается без вращения. В этом случае требуется высокое удельное давление на головку устройства для вытеснения расплава породы. В свою очередь высокое удельное давление на забой увеличивает точку плавления породы и не позволяет обеспечить прямолинейность скважин.

Целью изобретения является повышение эффективности бурения.

Для выполнения поставленной цели на головке устройства выполнена многозаходная винтовая нарезка, переходящая в продольные пазы на обтекателе, в которых установлены форсунки для подачи хладагента.

На фиг, 1 изображено предлагаемое уст ройство в скважкне; на фиг. 2 - продоль ный разрез устройства.

Устройство состоит нз вольфрамовой головки 1, имеющей винтовые канавки 2 на наружной конической поверхности, и молибденового обтекателя 3 с продольными пазами 4. Между головкой 1 н обтекателем S находится теплоизолирующая прокладка 5, вьшолНенная из термостойкого материала, например из окиси циркония.

Обтекатель 3 соединен с буровой колок-™ ной 6 посредством переходника 7 из нержавеюшей стали. В корпусе головки 1 размещены электронагревательные элементы 8, соединенные с кабелем посредством, расположенных в обтекателе 3 полых щин 9. Кроме того, в обтекателе выполнены каналы 1О для охлаждения обтекателя и подвода хладагента, оканчивающиеся форсунками 11 в пазах 4. Для подвода тока и хладагента, а также для вращения устройстьа могут быть приняты секции буровой колонны электробура. 51681 3 Устройство работает следующим образом Устройство устанавливается головкой 1 на забой, после чего при помощи электронагревательных элементов 8 головка разогревается до температуры 13ОО-14ОО°С в зависимости от свойства разрабатываемо породы. После внедрения наконечника головки 1 в породу буровая колонна 6 приводится во вращение с поверхности со скоростью 36 об/мин. При этом осевое усилие подачи обеспечивается за счет веса устройства. При его вращении расплавленная порода поднимается по винтовым канавкам 2 и попадает в пазы 4 обтекателя 3. Одновременно с включением тока чйрез буровую колонну б и каналам 10 пропускают хладагент, например воду, которая, охлаждая токопроводящие элементы иобтекатель, через форсунки 11 попадает в па зы 4, где струя пара гранулирует жидкий расплав. Циркуляция хладагента-по буровой колонне 6 и затрубному пространству обеспечивается либо за счет разницы между весом столба воды в колонне и пароводяной смеси в затрубном пространстве, либо при помощи насоса. Молибденовый обтекатель 3 быстро охлаждает стенки скважины, препятствуя мед ленной кристаллизации расплава, обеспечивая, таким образом, стеклообразную обсадку скважины. При нара111НБа :;ни буровой колонны 6 на поверхности питание электронагревательных элементов 8 отключается, причем значительного охлаждения головки 1 за время отключения не происходит за счет низкой теплопроводности породы. Устройство наиболее целесообразно применять в магматических породах, но оно может быть успешно применено и в осадочных за исключением известняка, мрамора, мела и других пород с высоким содержанием окиси кальция. Наиболее эффективно применение устройства для проходки глубоких скважин, поскольку в этом случае отпадает необходимость в спуско-подъемных операциях, которые при большой глубине зан)мают до 80% времени, кроме того отпадает необходимость в обсадке и цементации скважин. Следует также указать, что при проходке глубоких скважин в магматических породах удельная энергоемкость проходки сокращается в десять раз, а износ инструмента, т. е. головки, в сотни раз. Формула изобретения Устройство для электротермического бурения скважин, включающее головку, обтекатель и переходник, отличаю от и йс я тем, что, с целью повышения эффективности бурения, на головке выполнена много- заходная винтовая нарезка, переходящая в продольные пазы на обтекателе, в которых установлены форсунки для подачи хладагента.

U2. 1