Устройство для проходки скважин в грунте продавливанием Советский патент 1980 года по МПК E02F5/18 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОХОДКИ СКВАЖИН В ГРУНТЕ ПРОДАВЛИВАНИЕМ

1

Изобретение относится к области устройств для проходки скважин, главным образом горизонтальных, в грунте продавливанием и периодическим воздействием на него взрыва топливной смеси и может быть использовано, в частности, при бестраншейной прокладке трубопроводов.

Известно устройство для образования скважин, содержащее рабочий кольцевой наконечник, в котором имеется открытая в сторону забоя скважины камера сгорания, заполняемая топливной смесью, для воспламенения которой служит встроенная в нее пара электродов, подключенная к источнику тока СВЧ 1.

В этом устройстве СВЧ разрядник одновременно служит для создания трещин в породе путем ее прогрева, при этом топливная смесь, поступающая на забой, под воздействием электрического разряда детонирует. Действие, оказываемое в этом случае на забой, подобно эффекту от накладного заряда взрывчатого вещества, так как топливная смесь не в состоянии глубоко проникнуть в трещины породы из-за невозможности создания избыточного давления смеси на забое скважины.

Поэтому эффективность проходки скважины оказывается сравнительно невысокой.

Известно также устройство для проходки скважин в грунте продавливанием, включающее механизм подачи, связанный с ним J рабочий кольцевой наконечник и расположенную внутри него камеру сгорания, открытую в сторону забоя скважины и сообщенную с магистралями подвода горючего и воздуха 2.

В этом устройстве грунт, поступающий 10 в рабочий кольцевой наконечник разрущается под воздействием взрыва топливной смеси в камере сгорания, которая оказывается закрытой грунтом, в результате чего давление топливной смеси в ней повыщается.

15

Однако, при работе устройства необходимо создавать значительные продавливающие усилия на рабочий наконечник, так как ослабления и разрушения грунта, находящегося перед ним, под действием взрыва

20 не происходит. Кроме того, для воспламенения образующейся в камере сгорания топливной смеси используются электрозапальные средства, что создает определенные неудобства и трудности при эксплуатации устройства. Давление топливной смеси в камере сгорания оказывается часто недостаточным для эффективного протекания детонационного процесса. Цель изобретения заключается в том, чтобы повысить эффективность проходки скважин. Цель достигается в результате того, что устройство снабжено размещенным в теле наконечника поршнем, соединенным с механизмом подачи и образующим с наконечником полость, заполняемую сжатым воздухом. При этом порщень снабжен выступающи.м в камеру сгорания щтоком, а наконечник - кольцевым буртом для взаимодействия со штоком при относительном перемещении поршня и наконечника, при этом бурт образует со штоком скользящий клапан для сброса воздуха из полости между наконечником и поршнем в камеру сгорания. Устройство имеет ресивер, сообщенный с полостью между наконечником и поршнем посредством управляемого клапана. Благодаря вышеописанному выполнению устройства удается существенно повысить эффективность проходки за счет плотного прижатия наконечника к грунту и герметизации тем самым ка.меры сгорания, а также повышения в ней давления топливной емеси с помощью поршня, воздействующего на fIaxoдящийcя в полости воздух, который через зазоры между штоком и буртом перетекает в камеру сгорания. Мгновенным срабатыванием скользящего клапана воздух из полости сбрасывается в камеру сгорания, вызывая в ней детонацию топливной смеси. Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показано устройство. Устройство для проходки скважин имеет рабочий кольцевой наконечник 1 с калибрующим ножом 2, связанный посредством тяги 3 с механизмом 4 подачи, который мо жет быть выполнен,в частности, в виде двух попеременно распираемых в стенки проходимой скважины пневматических эластичных баллонов 5 и 6 и перемещающих их пневматических цилиндров 7. Внутри наконечника 1 расположена открытая в сторону забоя скважины камера 8 сгорания. В теле наконечника 1 вокруг камеры 8 сгорания размещена полость 9, заполняемая горючим из магистрали 10, соединенной с заливочной горловиной 11. Посредством трубки 12 полость 9 сообщена с призабойным пространством скважины и камеры 8 сгорания. В теле наконечника 1 установлен поршень 13, соединенный штангой 14 с пневматическими цилиндрами 7 механизма 4 подачи и образующий с наконечником 1 полость 15, заполняемую сжатым воздухом. который подается из ресивера 16 через управляемый клапан 17. Порщень 13 имеет выступающий в камере 8 сгорания шток 18, а на внутренней поверхности наконечника 1 выполнен кольцевой бурт 19, взаимодействующий с эти.м щтоком 18 при относительном перемещении порщня 13 и наконечника 1. Шток 18 и бурт 19 образуют скользящий клапан для сбрасывания воздуха из полости 15 в камеру 8 сгорания, когда бурт 19 минует торец щтока 18. Ресивер 16 заполняется воздухом от компрессора (не показан) через магистраль 20 с клапаном 21. Устройство имеет направляющую 22 и каналы 23. Устройство для проходки скважин работает следующим образом. Полость 9 наконечника 1 заполняется через горловину 11 и магистраль 10 горючим. Сжатый воздух по магистрали 20 через клапан 21 подается в ресивер 16. По мере заполнения его давление воздуха возрастает, и он поступает в пневматический эластичный баллон 5, прижимая его к стенке проходимой скважины или к направляющей 22. Пневмоцилиндры 7 механизма 4 подачи подтягивают наконечник 1 через тягу 3 к поршню 13. При достижении заданного давления в ресивере 16 срабатывает клапан 17 и воздух поступает в полость 15, из которой часть воздуха истекает через зазоры .между штоком 18 и буртом 19 в камеру 8 сгорания и из нее в призабойное пространство скважины, где оно смешивается с горючим, поступаюшим из трубки 12. Под действием воздуха в полости 15 наконечник 1 движется вперед в сторону забоя, подтягивая через тягу 3 пневматический эластичный баллон 6 и снимая воздух в цилиндрах 7. После того, как кромка бурта 19 пройдет торец штока 18, сжатый воздух из полости 15 ударно выбрасывается в камеру 8 сгорания, детонируя находящуюся там топливную смесь. Давление взрыва передается на грунт, часть которого сжимается, а часть разрущается и вместе с отработанными газами удаляется из забоя скважины через каналы 23 в наконечнике 1 и далее через кольцевой зазор ножа 2. При безэкскавационной проходке скважины каналы 23 заглушаются. После снижения давления воздуха в ресивере 16 давление воздуха в пневматическом эластичном баллоне 5 сбрасывается, а пневматический эластичный баллон 6 наполняется воздухом и распирается в стенки скважины. Цилиндры 7 подают щтангу 14 на величину хода наконечника 1. Далее процесс проходки скважины повторяется в вышеописанной последовательности.

Формула изобретения

1.Устройство для проходки скважины в грунте продавливанием, включающее механизм подачи, связанный с ним рабочий кольцевой наконечник и расположенную внутри него камеру сгорания, открытую в сторону забоя скважины и сообщенную с магистралями подвода горючего и воздуха, отличающееся тем, что, с целью повыщения эффективности проходки, оно снабжено размещенным в теле наконечника порщне1М, соединенным с механизмом подачи и образующими с наконечником полость, заполняемую сжатым воздухом.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что поршень снабжен выступающим в камеру сгорания щтоком, а наконечник -

кольцевым буртом для взаимодействия со щтоком при относительном перемещении порщня и наконечника, при этом бурт образует со штоком скользящий клапан для сброса воздуха из полости между наконечником и порщнем в камеру сгорания.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем,что оно имеет ресивер, сообщенный с полостью между наконечником и порщне.м посредством управляемого клапана.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР jYo 522325, кл. Е 21 D 9/00, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР № 414376, кл. Е 02 F 5/18, 1971.