Термомеханическое буровое устройство Советский патент 1980 года по МПК E21C21/00 

(54)

ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЕ БУРОВОЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение касается термомеханического бурового устройства, которое может

быть использовано для проходки скважин в крепких горных породах с последующим их расширением огнеструйной горелкой. Известно термомеханическое буровое устройство, представляющее собой комбинацию пневматического ударного механизма и огнеструйной горелки, камера сгорания которой имеет сопловое отверстие для истечения продуктов сгорания в направлении забоя скважины. При этом пневмоударник и камера сгораьшя горелки сообщены с воздухоподводяшими магистралями так, что могут избирательным образом включаться в работу с помощью воздухораспределительного механизма, юторый обеспечивает подачу воздуха либо в пневмоударник, либо в горелку в зависимости от выбранной технологии, согласно которой проводка скважины в крепких породах осущгэствляется при помощи пневмоударного механизма, в мягких породах - огнеструйной горелкой l .

Наличие воздухораспределительного механизма усложняет конструкцию устройства и его эксплуатацию, так как устройство во время работы испытывает значительные динамические воздействия, отрицательно влияющие на функционирование воздухораспределительного механизма, а также на систему подачи горючего в горелку.

Наиболее близким техническим реше10нием к предложенному является термомеханическое буровое устройство, включающее механический породоразрущающий инструме1т для бурения скважины, сообщаемый с воздухоподвод5пцей магистралью,

15 расположенную соосно инструменту камеру сгорания с боковым сопловым отверстием для расширения скважины обратным ходом, соединенную с магистралями подвода горючего и воздуха,. и

20 приспособление для перевода работы устройства из режима механического бурения в режим термического расширенга 2.

В этом устройстве указанкое приспособленное основано на принципе регулирования подачи воздуха либо в камеру стчэрания, либо в инструмент и осуществляется при помощи клапанов, один из которых установлен на воздухоподводящей магистрали, соединенной с камерой сгорания горелки, а другой - на воздух-.оподводяшей магистрали, соединенной с инструментом.

Оснаше ше устройства клапанами, как и в первом случае, значительно усложняе SIX конструкшпо и приводит к заметному снижению его эксплуатанионной надежности в связи с тем., что при нахождении в скважине при работе устройство подвержено сильным вибраяиям и воздействию высоких температур.

Цель изобретения - упростить конструцию устройства, а также повысить его эксплуатационную надежность. . Это достигается гец ,что приспособление для перевода работы устройства из режима механического бурения в режим термического расширения выполнено в виде заглушки из выгораемого или легкоплавкого материала, установленной в боковом сопловом отверстии камеры сгорания.

На чертеже показано предложенное термомеханическое буровое устройство

Устройство содержит распределительную головку 1 с магистралью 2 для подвода воздуха или другого окисшггаля, например кислород а j и магистралью 3 для подвода горючего в Kaiviepy 4 сгорания, которая оснащена форсункой 5 для распы- ления горюч его, расположенной, на выходе из магистрали 3, и свечой 6 зажигания для воспламенения образующейся топливной смеси,

. КаМера 4 сгорания размещена в корпусе 7 и имеет боковое сопловое отверстие 8 для истечения образующихся тродуктов сгорания в направлении стенки скважины. В этом сопловом отверстки 8 устанавливается заглушка 9 из выгораемого или легкоплавкохх материала, которая служит в качестве приспособления рля перевода работы устройства из режима бурения в режим расширешет.

В камере 4 сгорания выполнены пазы 10, 11 и каналы 12, 13 для прохода воздуха. Камера 4 сгорания поджимается через дроссельную шайбу 14 переходником 15, к которому крепится мехашгческий породоразрущаюший инструмент 16, имеющий канал 17 для сброса воздуха, постут ающего через отверстие 18 в дроссе/ПэНой шайбе 14 и идущего на продувку в скважину. Кроме того, в стенке камеры 4 сгорания имеются отверстия 19 для прохода воздуха.

Устройство работает следующим обрасюм.

В сопловое отверстие 8 камеры 4 сгорания вставляется заглушка 9 из выгораемого или легкоплавкого материала после чего устройство устанавливается в рабочее положения и инструментом 16 производится бурение скважины. При этом воздух поступает из магистрали 2 в пазы 10, далее в каналы 12, отверсти 18 дроссельной шайбы 14 и сбрасываетс на продувку через канал 17 инструмента 16, Часть воздуха через отверстие 19 поступает в камеру 4 сгорания, заполняя ее пространство.

По окончании бурения скважины в каъ.черу 4 сгорания подается горючее с помощью форсунки 5. Образующаяся топливная смесь воспламеняется свечой Q зажигания. Заглушка 9 сравнительно быстро выгорает и на стенки скважины начинает воздействовать высокотемпературная газовая струя продуктов сгорания, истекающая из соплового отверстия 8. Для расширения скважины устройство перемещают снизу вверх с требуемой скоростью.

Пылеподавление в режиме бурения и в режиме расширения скважины может осуществляться водой, которую подают в затрубное пространство скважины выше сопла 4 сгорания горелки, или при помощи установки известной конструкции сухого пылеулавливания, располагаемой на устье скважины.

Отсутствие сброса воды при расширении скважинь в пространство ниже истечения высокотемпературной газовой струи способствует более эффективному расширеншо скважины.

Предлагаемое устройство имеет более простую конструкцию и обладает более высокой степенью нал,ежности при эксплуатации в условиях вибраций и высокой температуры. Кроме того, при использовании описанного устройства coKpaiщается время вспомогательных операций при переходе от процесса бурения скважины к процессу ее расширения.

Формула изобретения

- Термомехэническое буровое устройство, включающее механический породо