Устройство для термического бурения скважин во льду Советский патент 1980 года по МПК E21B7/14 

Изобретение относится к конструкции устройства для термического бурения скважин во льду с помощью огнеструйной горелки и соединенного с ней теплооб.менника, контактирующего с поверхностью льда. Известно устройство для термического бурения скважин во льду, включающее закрепленную на буровой штанге огнеструйную горелку, сообщаемую своим сопловым отверстием с полостью теплообменника, контактирующего с поверхностью льда 1. Теплообменник имеет внутренние каналы для прохода горячих газов и покрыт с верхней стороны слоем теплоизоляции, чтобы избежать потерь тепла на нагрев воды от таяния льда и использовать энергию горячих газов в основном на плавление льда. Образующаяся вода удаляется из скважины насосом, смонтированным на верхней стороне теплообменника. Это устройство в процессе работы погружается в образуемую скважину под действием своего веса, в связи с чем требуется постоянно удалять воду из скважины. При этом трудно избежать образования на стенках скважины ледяных наплывов, так называемых «воротников, особенно в случае веления работ при низких температурах, что затрудняет подъем устройства из скважины или вызывает его прихват. Более близки.м техническим рещением из известных к изобретению является устройство для термического бурения скважин во льду, содержащее закрепленную на буровой щтанге огнеструйную горелку и соединенный с ними полый теплообменник, вводимый в контакт с поверхностью льда своим днищем и имеющий примыкающие к нему каналы для прохода истекающих из горелки нагретых газов и в верхней части по всей поверхности полость 2. Указанная полость теплообменника лучщей его теплоизоляции заполняется сжаты.м воздухом, который постепенно нагревается под воздействием горячих газов в теплообменнике и в подогретом состоянии поступает в камеру сгорания горелки для поддержания процесса горения. В результате такого выполнения устройства удается повысить его КПД при проходке скважин. Однако при его использовании образование «воротников на стенках скважины нельзя избежать.

Цель изобретения заключается в том, чтобы создать устройство, способное в случае необходимости разрушать образующиеся на стенках скважины наплывы льда для беспрепятственного извлечения устройства из скважины, т. е. имеющее повып1енную надежность.

Поставленная цель достигается тем, что в верхней стенке теплообменника и стенке, ограничивающей полость в его верхней части, выполнены соосно расположенные отверстия для выпуска горячих газов из теплообменника, перекрываемые съемными заглушками. При этом заглушки посредством тяг соединены с приводом для их извлечения из отверстий теплообменника.

На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство для термического бурения скважин и его размеш,ение в образуемой скважине; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство для термического бурения скважин во льду содержит огнеструйную горелку 1, соединенную с буровой штангой 2. К горелке 1 прикреплен обтекаемой, предпочтительно сферической, формы теплообменник 3, имеющий разъемные верхнюю оболочку 4 и днище 5 полусферической формы, где днище 5 служит калибратором, контактирующим с поверхностью льда на забое скважины. Верхняя оболочка 4 состоит из двух полусферических стенок 6 и 7, при этом внутренняя стенка 6 покрыта снаружи слоем теплоизолирующего материала 8. Между стенками 6 и 7 верхней оболочки 4 образована полость 9, сообщаемая с пространством теплообменника 3, заполняемым горячими газами, истекающими из горелки 1. В стенках 6 и 7 выполнены соосно расположенные отверстия, в которых размещены заглущки 10, соединенные посредством тяг 11 с приводом (не показан) для их извлечения из отверстий. Кроме того, в стенке 7 предусмотрены сопловые отверстия 12.

Днище 5 теплообменника 3 имеет оребренную поверхность 13 и развитую систему каналов 14 и 15 для прохода горячих газов. На выступах оребрений выполнены .мелкие отверстия 16 для выхода горячих газов.

Обе части 4 и 5 плотно прижимаются одна к другой с помощью гайки 17.

Устройство работает следующим образом.

Теплообменник 3 своим днищем 5 прижимается к поверхности льда осевым усилием, передаваемым через буровую штангу 2. Затем осуш.ествляется дистанционный запуск огнеструйной горелки 1. Образующиеся

высокотемпературные газы истекают из горелки 1 и нагревают вначале днище 5 теплообменника 3, поступая далее по каналам 14 в пространство его верхней оболочки 4 и возвращаясь по каналам 15 для сброса через отверстия 16 в скважину. Плавление льда в скважине осуществляется главным образом теплом, передаваемым стенкам теплообменника 3 горячими газами. Газы, выбрасываемые через отверстия 16, осуществляют дополнительное плавление льда и ускоряют вынос талой воды.

При подъеме устройства из скважины в случае образования наплывов льда {«воротников) на ее стенках с, помощью тяг 11 заглушки 10 извлекаются из отверстий, открывая доступ горячих газов из пространства теплообменника 3 в полость 9 и далее через отверстия 12 в пространство скважины. Газы, истекающие в направлении стенок скважины, расплавляют образующиеся на них «вор:)гники. В результате устройство безпрепятственно извлекается из скважины.

Придание обтекаемой формы теплообменнику 3 позволяет устройству более эффективно внедряться в лед при бурении.

Формула изобретения

1.Устройство для термического бурения скважин во льду, содержащее закрепленную на буровой штанге огнеструйную горелку и соединенный с ними полый теплообменник, вводимый в контакт с поверхностью льда своим днищем и имеющий примыкающие к нему каналы для прохода истекающих из горелки нагретых газов и в верхней части по всей поверхности полость, отличающееся те.м, что, с целью повышения надежности извлечения устройства из скважины путем разрушения при подъеме образующихся на ее стенках наплывов льда, в верхней стенке теплообменника и стенке, ограничивающей полость в его верхней части, выполнены соосно расположенные отверстия для выпуска горячих газов из теплообменника, перо, ываемые съемными заглушка.ми.

2.Лс ройство по п. 1, отличающееся тем, чт.; за1-лушки посредством тяг соединены с приводом для их извлечения из отверстий тсилооб.менника.

Источники инфор.мации, принятые во внимание при экспертизе

1..Авторское свидетельство СССР № 337486, кл. Е 21 С 21/00, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР № 581227, кл. Е 21 21/00, 1976.

10

IS