Шароструйный снаряд для бурения скважин Советский патент 1982 года по МПК E21B7/18 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к шароструйным снарядам для бурения скважин в мерзлых порода X.

По основному авт. св. № 417599 известен шароструйный снаряд для бурения скважин, содержащий цилиндрический полый корпус, соединенный в верхней части с колонной бурильных труб и снабженный в нижней части опорным породоразрушающим башмаком, породоразрушакхцие шары и концентрично расположенный в корпусе выше его нижнего торца струйныйаппарат, соединенный с ним при помощи герметизированного гнезда и включающий головку для захвата овершотом, сопло и камеру смешения с окнами для прохо.ца породоразрушающих шаров 1.

Недостатком данного снарядя является то, что он не обеспечивает надежной работы при бурении мерз.пых пород ввиду возможности замерзания промывочной жидкости на забое скважины.

Цель изобретения - повышение надежности его работы при бурении мерзлых пород.

1 Указанная цель достигается тем, что струйный аппарат в верхней части выполнен с рабочей камерой, которая имеет капиллярные отверстия на боковых стенках и установленный на ее наружной поверхности нагреватель, при этом внутренние стенки рабочей камеры и корпуса имеют.капиллярнопористые слои, соединенные мелэду собой капиллярными отверстиям на боковых стенках рабочей камеры, ггри10чем породоразрушающие шары выполнены из капиллярно-пористого материала, например, пенокерамики.

На чертеже изображен снаряд в разрезе.

15

Шароструйный снаряд для бурения скважин содержит цилиндрический полый корпус I, соединенный в верхней части с колонной бурильных труб (не показана) и снабженный в нижней час20ти опорным башмаком 2, поролоразрушающие шары 3 и концентрично расположенный в корпусе 1 выше его нижнего торца струйный аппарат 4, соединенный с ним при помощи герметизиро25ванного гнезда 5 и включающий головку 6 для захвата овершотом, сопло 7 и камеру смешения 8 с окнами 9 для прохода породоразруийющих tuapoB 3. Для повышения надежности работы

30 при бурении мерзлой породы, в частHoctH льда, взаимодействующая с герметизированным гнездом 5 боковые стенки 10 струйного аппарата 4 имеют сквозные капиллярные отверстия 11, соединяющими между собой капиллярно-пористые слои 12 и 13, сцюнтированные соответственно на внутренней поверхности 14 цилиндрического полого- корпуса 1 и на стенках рабочей камеры 15, выполненной в верхней части струйного аппарата 4, соединен ной с соплом 7 и снабженной нагревателем 16, установленным на наружной поверхности рабочей камеры 15.

Породоразрушающие шары 3 могут быть выполнены из капиллярно-пористого материала, например пенокерамики.

При встрече с мерзлой горной поро дои, преимущественно льдом, пропитан ный водой капиллярно-пористый слой 13 нагревается посредством нагревателя 16. Вода закипает и, отбирая от нагревателя 16 теплоту парообразо вания, превращается в перегретый пар, высокоскоростная струя которого истекающая из сопла 7, разгоняет порсдоразрушающие шары 3 в камере смешения 8, которые вместе с горячим паром взаимодействуют с забоем скважины и разрушают его. Нагретые в камере смешения 8 породоразрушающие пары 3, попадая на забой разогревают его и обеспечивают дополнительное парообразование, в результате чего устанавливается циркуляционное течение пара, способствующее инжектированию породоразрущающих шаров 3 в окна 9 струйного аппарата. При этом часть пара конденсируется и оседает на . капиллярно-пористом слое 12, в котором существует градиент давления, направленный через капиллярные отверстия 11 в зону нагревателя 16, обусловленный капиллярными силами капиллярно-пористых слоев 12 и 13 и непрерывным высыханием капиллярно-пористого слоя 13 за счет тепла, выделяемого нагревателем 16. Это обеспечивает непрерывную .транспортировку конденсата в зоне нагрева и интенсивное парообразование . При этом система в целом действует подобно открытой тепловой трубе и обладает свойством сверхтеплопроводности, что обеспечивает наряду с механическим действием породоразрущающих шаров 3, также и тепловое воздействие на забой. Дополнительная транспортировка конденсата может осуществляться шарами 3 при их выполнении из капиллярно-пористого материала . В обычной породе струйный аппарат заменяется для использования промывочной жидкости. Нагреватель может быть ядерным.

Применение предлагаемого снаряда позволит избежать возникновение аварийных ситуаций при бурении по мерзлым породам, путем устранения возможности замерзания промывочной жидкости на забое скважины.

Формула изобретения

1.Шароструйный снаряд для бурени скважин по авт. св. № 417599, о тличающийся тем, что, с: целью повышения надежности его работы при бурении мерзлых пород,струйный аппарат в верхней части выполнен с рабочей камерой, которая имеет капиллярные отверстия на боковых стенках и установленный на ее наружнойповерхности нагреватель, при этом внутренние стенки рабочей камеры и корпуса имеют капиллярно-пористые слои, соединенные между собой капиллярными .отверстиями на боковых стенках рабочей камеры.

2.Снаряд по п. 1, отличающийся,; тем, что Породоразрушающие шары выполнены из капиллярно-пористого материала, например пенокерамики.

Источники:информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР - 417599, кл. Е 21 В 7/18, 1970 (прототип),