Устройство для термического бурения горных пород высокотемпературной реактивной струей газа Советский патент 1981 года по МПК E21B7/14 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО БУРЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОЛ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ РЕАКТИВНОЙ СТРУЕЙ ГАЗА Изобретение относится к оборудованиям для бурения, в частности к устройствем для термического бурешю горяых пород высокотемпературной реактивной стру газа. Известно устройство для термического бурения горных пород, срд жащее размешенную в кожухе камеру сгорания с распределительной головкой на входе и coii лом на выходе и установлеЕгаую вокруг нижней части сгорашгя дополнительную камеру с щелевым кольцевым соплом, открытым в сторону сопла камеры сгорания. С помощью распределительной Головки пространство камеры сгсфагаая со общается с магистралями подвода горючег и окислителя, а дополнительная кшяге|ра соединена с магистралями подвода горю чего и окислителя, причем допюлнительная камера соединена с магистралью подвода окислителя, который по кольцевому соплу поступает в корень газового факела, исте из камеры сгорание Г 1 . При такой схеме работы устройства достигается дожигание горючего, сгорающего неполностью в камере сгорания. В этом случае обеспечивается более полное сгорание топливной смеси. Однако 1к:пользование этого устройства для расширения скважин оказывается нерациональным по той причине, что сверхзвуковая скорость истечения газового факела уменьшает его теплосодержание, так как значительная часть тепловой энергии преофазуется в кинетическую энергию РОЗОВОГО потока. Недаболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для термического бурения горных пород высокотемпературной реактивной струей газа, включающее цилиндрический корпус и расположенную в нем с кольцевым зазором камеру сгорания, оснащенные на выходе соплами, а также распределительную головку с каналами для прохода горючего и окислителя в камеру сгорания и в кольцевое пространство между ней в корпусом для образования топливной смеси 2 . Особенностью нзвестного устройства является то, что процесс сгорания тошшв ной смеси происходит в обеих камерах, при этом центральная камера сгорания создает газовый поток с избытком одного компонента топливной смеси, а периферийная камера сгорания - с избытком другого компонента. В резутпэтате на срезе сопел создаются ударные волны кумулятивного действия, которые вызывают довольно эффективное разрушение породы. Цель изобретения - повышение эффективности разрушения путем дожигания топливной смеси в скважине. Эта цель достигается тем, что каналы распределительной головки, которые служат для подвода горючего и окислителя в пространство между корпусом и камерой сгорания, имеют большее суммарное проходное сечение по отношению к каналам для подвода тех же компонентов топливной смеси в камеру сгора1шя. На чертеже показана схема предлагаемого устройства. Оно содержит цилиндрический корпус I являющийся продолжением бурового става 2. Коаксиально корпусу I установлена ка мера 3 сгорания, образуя с ним кольцево пространство 4, при этом корпус I и кам ра 3 сгорания снабжены на выходе соплами 5 и 6. В корпусе I размещена распределительная головка 7 с каналами 8 для подвода горючего и каналами 9 и Ю для подвода окислителя в 3 сгорания и в кольцевое пространство 4 между ней и корпусом I. Горючее к распределительной головке 6 подводится по магистрали II, а воздух - по буровому ставу 2. Рас пределительная головка 7 на входе в камеру 3 сгорания оснащена завихрителем 12 для воздуха. Суммарное проходное сечение каналов 8 и Ю, подводящих горючее и окислител в кольцевое пространство 4, больше, чем проходное суммарное сечение каналов 8 и 9, подводящих горючее и окислитель в камеру 3 сгорания. В результате этого компоненты топливной смеси в распределительной 1Х)ловке 6 разделяется по объему в соотношении 1/3 н 2/3, шзступая соответственно в камеру 3 сгорания и кольцевое пространство 4. Образующаяся в камере 3 сгорания топлив.ная смесь воспламеняется с помощью запального средства (не показано), истекая из нее в виде высокотемпературного потока газа в 1фостранство скважины. Поступающий в кольцевое пространство 4 больший поток горючего и окислителя охлаждает стенки камеры 3 сгнэрания и выходит черев кольцевое сопло 6 в пространство скважины, где воспламеняется от газового потока, истекающего из камеры 3 сгорания. Таким образом, достигается внекамерное горение большого объема топливной смеси в пространстве скважины, что позволяет прогреть ее стенки достаточно, ч быстро, создав необходимый температурный градиент для эффективного разруитения горной породы. Поэтому использование этого изобретения особенно целесообразно для расширения ранее пробуренных скважин. Формула изобретения Устройство для термического бурения горных пород высокотемпературной реактивной струей газа, включающее цилиндри- ческий корпус и расположенную в нем с кольцевым зазором камеру сгорания, оснащенные на выходе соплами, а также распределительную головку с каналами для прохода горючего и окислителя в камеру сгорания и в кольцевое пространство между ней и корпусом для образования топливной смеси, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности разрушения путем дожигания топливной смеси в скважине, каналы распределительной головки, которые служат для подвода горючего и окислителя в пространство между корпусом и камерой сгорания, имеют большее суммарное проходное сечение по отношению к каналам для подвода тех же компонентов топливной смеси в кам&ру сгорания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство ОССР № 161130, кл. Е 21 С 21/ОО, 1963. 2.Авторское свидетельство СССР № 279525, кл. Е 21 С 21/ОО, 1967 (прототип).