Устройство для термомеханического бурения скважин Советский патент 1982 года по МПК E21B7/14 E21C37/16 

Изобретение относится к устройст-; вам для термомеханического бурения скважин и может быть использовано дпя бурения вГзрывных скважин на горных работах и в строительстве. Известно устройство для термомеха нического бУрения скважин, имеющее термобур с ударным механическим орга ном, в котором выполнено сопловое от верстие, средства подачи топлива и окислителя 1. Однако это устройство имеет низкую зксплуатационную надежность, так как сопло для формирования высокоскоростной газовой струи находится в механическом инструменте. Следовательно, механический инструмент является деталью камеры сгорания и постоянно находится на контакте с продуктами сгорания горючей смеси, имеющими высокую температуру. : Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для термомёханйческого бурения скважин, содержащее ударный орган, термобур с соплом, установленный внутри полой штанги с кольцевым механическим инструментом, средства подачи топлива и окислителя. Это устройство позволяет частично устранить недостатки описанного выше устройства .путем разме- .. щения термобура внутри полой штанги так, что высокотемпературная газовая струя, формируемая соплом термобура, не взаимодействует с механическим инструментом, так как он не является деталью камеры сгорания 2. Однако эксплуатационная надежность механического инструмента остается низкой, потому что высокотемпературная газовая струя истекает на забой скважины и одновременно омывает твердосплавные пластины механического инструмента, находящиеся в зоне его контакта с. забоем скважины Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности механического инструмента за счет периодического вывода высокотемпературной га.зовой струи из зоны контакта механического инструмента с забоем и повышение устойчивости горения газовой струи. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для термомеханического бурения скважин,включающем ударный орган,термрбур с соплом,установленный внутри полой штанги с кольцевым механическим инструментом,средства подачи топлийа и окислителя,в полой штанге над механическим инструментом выполнены окна, а термобур установле с возможностью осевого перемещения относительно механического инструмен та. .На чертеже показано устройство дл ,термомеханического бурения скважин. Устройство содержит механический инструмент 1, выполЕ:енный, например, в виде кольцевой коронки, который по редством полой штан1и 2 связан с уда ,ным органом 3. Термобур 4 установлен с возможностью осевого перемещения в штанге 2 и жестко соединен с поршнем 5, размещенным на пружине 6. В верхней части полой штанги 2 выполнено отверстие 7 ввода сжатого воздуха для перемещения .поршня 5, а в нижней - окна 8 для обеспечения доступа воздуха/ -необходимого для устойчивого горения газовой струи, истекающей из термобура 4,- Коммуникации для подачи окислителя 9 и горючего 10 к те мобуру 4 размещаются в штанге, а под ем устройства и прижатие механического инструмента 1 к забою скважины осуществляется посредством канатнобло,чной системы il. Устройство работает следующим образом. С помощью канатно-блочной системы 11 механический инструмент 1 устройства прижимается к забою скважины и посредством ударного органа 3 через полую буровую штангу 2 вызывает разрушение породы. Одновременно по коммуникациям 9 и 10 поступают соответственно окислитель и горючее к термобуру 4, где происходит образование горючей смеси, при воспламенении которой из тер мобура истекает высокотемпературная газовая струя. Известно, что температура газовой струи с удалением от среза сопла тер мобура понижается, и в связи с этим при верхнем положении термобура 4 внутри полой штанги 2 газовая струя не оказывает термического воздействия на породу, а лишь способствует Vудалению из скважины шлама. При подаче сжатого воздуха через отверстие 7 в полость буровой штанги 2 происходит перемещение поршня 5 и термобура 4, при этом сжимается пружина 6. В нижнем положении термобура 4 высокотемпера,турная струя будет оказывать термическое воздействие . на породу, которое вызывает ее разупрочнение и разрушение совместно с механическим инструментом 1. Теплопроводность металла в 5-6 раз выше теплопроводности породы, поэтому, чтобы не допустить перегрева, т.е. снижения прочности механического инструмента 1, через определенный интервал времени прекращают подачу сжатого воздуха в полость буровой штанги. В результате этого под действием усилия сжатой пружины 6 горелка 4 возвращается в верхнее положение, после чего весь процесс повторяется вновь. При этом повышается эксплуатационная надежность механического инструмента и повышается устойчивость горения газовой струи. Формула изобретения Устройство термомеханического бурения скважин, включающее ударный орган, термобур с соплом, установленный внутри полой штанги с кольцевым механическим инструментом, средства подачи топлива и окислителя, отличающееся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности механического инструмента за счет периодического вывода высокотемпературной газовой струи из зоны контакта механического инструмента с забоем и повышения устойчивости горения газовой струи, в полой штанге механическим инструментом выполнены окна, а термобур установлен с возможностью осевого перемещения относительно механического инструмента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 473012, кл. Е 21 Б 7/14, 1974. 2.Патент Великобритании 1042817 кл. Е 1 F, опублик. 1966 (прототип).