Электротермомеханический инструмент для проходки скважин в мерзлых породах кольцевым забоем Советский патент 1979 года по МПК E21C37/18 E21B25/00 E21C1/14 

Т; 0. ненаправленным на забой излу11ением электромагнитной энергии. Боковое излучение не позволяет полностьюустраййть тепловое воздействие на керн и стенки скважины S процессе бурения и HoxliaHHTb тем самым их естественную структуру.

Целью изобретения является сохранение естественной структуры керна путем устранения теплового воздействия электромагнитной энергии на керн и стенки скважины.

Цель достигается тем, что излучатель электромагнитной энергии выполнен в виде каналов прямоугольного сечения у внешней и внутренней кромок торца коронки, в каж: дом из которых параллельно широкой стенке установлена перегородка, разделяющая участок канала, прилегаюш;ий к торцу коронки, на две части, при этом в ближайшей к средней линии торца части канала расположена фазосдвигающая пластина. Широкие стенки каналов ориентированы перпендикулярно к радиусу кольцевой коронки, соединяющему ось вращения коронки с центром канала. ,, . . „ На фиг. 1 изображен предлащмр и11струмент, общий ВИД с MecfHEiM «Срывом; мёс 1йЖ- ьГрИвом; на фиг. 2 - то же, вид на торец инструмента по .стрел1 е А; на фиг. 3 -узел I на фиг. 2 (торцовая часть инструмента в увеличенном масщтабе); на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3 (по торцовой-части инструмента); на фиг. 5 - схема, иллюстрирующая характер воздействия поля на забой. Электротермомеханический инструмент для проходки скважин в мерзлых ггородах кольцевым забоем представляет собой снабженную резцами 1 кольцевую коронку 2, в теле которой выполнены сообщенные с генератором электромагнитной энергии каналы 3 прямоугольного сечения. Выходньге сечения 4 каналов расположены на торцовой поверхности 5 коронки, при этом сечения 4 нескольких каналов, например половины общего количества, размещены у внешней кромки 6 торца коронки, а сечения 4 остальных каналов - у внутренней кромки 7. Каналы 3 ориентированы так, что их щирокие стенки 8 перпендикулярны к радиусу, соединяюще.му ось 9 вращения, коронки с центром 10 соответствующего канала.. В полостях каналов 3 параллельно их широким стенкам 8 установлена металлическая перегородка 11, разделяющая участок канала, прилегающий к торцу коронки, на две части 12. В каждом канале в одной из частей 12, ближайшей к средней линии 13 торца коронки, размещена диэлектрическая пластина 14. Указанная пластина сдвигает фазу электромагнитного поля в части канала, в которой она расположена, по отношению к фазе электромагнитного поля в соседней «пустой час-. ти . Наличие разности фаз на выходе двух частей канала позволяет наЦрйвить поТок электромагнитной энергии не прямо по

ОСИ канала, а под некоторым углом в сто-, рону распрл1ожения фазосдвигающей пластины fl плоскости, перпендикулярной к широкой стенке канала. Величина этого угла определяется, в основном, продольным положением пластин в канале. Вход в канал должен быть защищен диэлектрическим вкладышем 15.

Инструмент работает следующим образом.

При включении генератора электромагнитная энергия равномерно распределяется по каналам 3 и передается ими к торцу коронки. Благодаря созданию соответствующего сдвига фаз на двухканальном- участке канала 3 вь1ходные сечения 4 каналов 3, размещенные у внещней кромки торца, создают поток энергии, направленный от нее всторону внутренней кромки (см. фиг. 5), а сечения 4, расположенные у внутренней кромки, - в сторону внешней кромки. Таким образом, при вращении инструмента мерзлая порода-В кольцевом забое обрабатывается двумя потоками энергии, исходящими от кромок торца коронки и направленными к центой кольцевого забоя. Разупрочне„„е (нагрев) породы создает благоприятные условия для ее доразрушения резцами коронки Тепловое воздействие электромагнитной энергии на керн и стенки скважины при этом практически полностью исключается ввиду того, что излучению придан направленный характер, способствующий отводу электромагнитной энергии от керна и стенок скважины. Кроме того, необходимо учитывать следующее. В процессе вращения коронки каждьш излучающий канал, воздействуя на забой, создает в нем разупрочнен-. ную (талую) зону, отличающуюся повышенной по отношению к массиву поглощающей способностью. Наличие такой зоны существенно изменяет распределение электромагнитного поля, создаваемого в забое следующим по ходу движения излучателем, расположенным на противоположной кромке коронки - его поле как бы «втягивается в указанную .сильно поглощающую зону. Поскольку для каждого излучателя такая зона расположена у противоположного торца коронки, это приводит к «втягиванию возможной радиальной утечки под торец коронки. Наибольший эффект при наличии в канале диэлектрической пластины 14 достигается при расположении широкой стенки канала перпендикулярно к радиусу, соединяющему ось вращения коронки с центром канала, так как в этом случае смещение направления основного излучения происходит j радиальном направлении, т. е. непосредственно к средней линии торца коронки. Однако возможно расположение и под углом к радиусу, отличным от 90°, в случае