Стенд для исследования процесса термического бурения и расширения скважин Советский патент 1976 года по МПК E21C37/16 E21B7/14 E21B7/28 

1

Изобретение относится к стендам для исследования процесса термического бурения и расширения скважин.

Известен стенд для исследования процесса термического бурения и расширения скважин, включаюш.ий источник термического воздействия, искусственную скважину с ,ем, бункер для подачи дисперсного материала, термопарные датчики, вводимые на период замера термодинамических параметров в каналы корпуса искусственной скважины, и устройство для перекрытия каналов под термопарные датчики. Известный стенд обеспечивает получение замеров термодинамических параметров довольно высокой точности. Однако для исследования процесса теплообмена при термическом разбурировании взрывных скважин, когда искусственная скважина имеет длину несколько метров, требуется стенд сложной конструкции. Искусственная скважина должна быть снабжена устройством для перекрытия каналов под термопарные датчики по длине, соизмеримой с ее длиной. Поэтому в скважине должна быть выполнена соответствующая полость таких же размеров. Большая протяженность зоны теплообмепа в скважине при ее разбуривании предопределяет использование довольно большого количества термопарных датчиков - несколько десятков. Для проведения замера необходимо

добиваться полной синхронизации движения заслонки и датчиков, а это при таком количестве датчиков, да еш,е отстояш,их один от другого па некотором расстоянии, довольно сложно. Это требует использования сложных систем, которые в свою очередь усложняют конструкцию стенда, делая его более трудоемким в изготовлении и соответственно более дорогим.

Целью изобретения является упрощение конструкции стенда при сохранении высокой точности тепловых замеров. В описываемом стенде это достигается тем, что в нем устройство для перекрытия каналов под термопарные датчики выполняют в виде теплоизолирующего стержня, зафиксированного с внешней стороны стенки искусственной скважины подпружиненным кулачком. Кроме того, в нем термопарные датчики устанавливают в днище и стенки искусственной скважины.

На фиг. 1 представлен описываемый стенд, общий вид; на фиг. 2 - устройство для перекрытия каналов под термопарные датчики.

Стенд состоит из источника термического воздействия 1, искусственной скважины 2 с каналами под термопарные датчики 3 и штуцером 4 для подачи воды на ее охлаждение, подвижного днища 5, бункера 6 для дисперсного материала, моделирующего продукты разрушения, с каналами «а для подачи последиего в скважину, привода 7 для перемещения днища и устройств для перекрытия каналов под термопарпые датчики 3. Устройство для перекрытия канала под термопарные датчики состоит из теплоизолирующего стержня 8, помещенного в капал 9 под термопарные датчики 3, соединенного вне искусственной скважины с камерой «А, в которой расположен кулачок 10, подпружиненный пружиной 11.

Форма кулачка такова, что обеспечивает перемещение теплоизолирующего стержня 8 в одном направлении - внутрь искусственной скважины.

Стержни 8, выполненные из теплоизолирующего термостойкого материала, перекрывают отверстия в стенках искусственной скважины и защищают датчики от воздействия горячих газов непосредственно до момента проведения замера. Для исключения предварительного, вследствие контакта, нагрева датчика до проведения замера его устанавливают на некотором расстоянии от стержня 8 т. е. оставляя между датчиком и стержнем воздушный зазор. Кроме того, та часть канала 9, которая находится в стенке искусственной скважины, дополнительно охлаждается водой, проходящей внутри этой стенки. Термопариый датчик 3 размещают в электроизоляционной и термостойкой втулке 12, которая снабжена небольшим выступом 13, исключающим непосредственный контакт между термопарным датчиком и стержнем 9 в момент выталкивания последнего и предупреждающим предварительный нагрев датчика.

Как известно, на пропесс теплообмена значительное Влияние оказывают продукты разрушения, которые образуются в процессе бурения и расширения скважины. Поэтому для обеспечения моделирования реальных условий процесса теплообмена с более высокой точностью стенд снабжен бункером 6 для дисперсного материала (например, кварцевого песка), соединенным с искусственной скважиной по ее длине серией каналов «а, по которым материал подается в скважину. Количество продуктов разрушения находится в пропорциональной зависимости от интенсивности термического воздействия, максимальной в непосредственной близости от источника термического воздействия и постепенно уменьшаюН1ейся по мере удаления от него. Количество дисперсного материала, подаваемого в искусственную скважину, на том или ином ее участке должно быть также пропорционально интенсивности термического воздействия. Это осуществляется путем подбора площади каналов «а, по которым материал подается в скважину.

Для проведения замера термодинамических параметров при иммитации процессов термического бурения или расширения скважин во все каналы «А искусственной скважины

вставляют теплоизолирующие стержни 8 и в точках, где планируются замеры, устанавливают термопарные датчики. В необходимое положение устанавливают днище 5 скважины и подают на охлаждение воду. Работающий

на заданном режиме источник термического воздействия опускают в скважину и подают дисперсный материал. Когда в скважине устанавливается процесс-теплообмена, по капалу «А подают термопарные датчики до уровня

внутренней поверхности стенки искусственной скважины. При этом вытолкнутые внутрь теплоизолирующие стержни уносятся газовым потоком и производится замер параметров теплообмена. Облучаемая поверхность датчика

не имеет предварительного нагрева, открывается мгновенно по всей площади и находится на одном уровне со стенкой или днищем скважины. Все это обеспечивает высокую точность замера. После окончания замера термопарные

датчики удаляют из каналов «А и в них вставляют новые теплоизолирующие стержни.

Формула изобретения

1. Стенд для исследования процесса термического бурения и расширения скважин, включающий источник термического воздействия, искусственную скважину с днищем, бункер для подачи дисперсного материала,

термопарные датчики, вводимые на период замера термодинамических параметров в каналы корпуса искусственной скважины, и устройство для перекрытия каналов под термопарные датчики, отличающийся тем, что, с

целью упрощения конструкции стенда, устройство для перекрытия каналов под термопарные датчики выполнено в виде теплоизолирующего стержня, зафиксированного с внешней стороны стенки искусственной скважины

подпружиненным кулачком.

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что термопарные датчики установлены в днище и стенках искусственной скважины.

фиг. 1