Устройство для проходки скважин
Предложение относится к горной промышленности и предназначено для проходки скважин в осадочных горных породах и мерзлых грунтах. Устройство содержит корпус 1, генератор рабочего агента 2, рабочий породоразрушающий орган 3 с сопловыми насадками 4, 5, 6, ориентированными к забою, стенкам скважины и к ее устью. Корпус оснащен коаксиально расположенным цилиндром 7 с зазором к нему, заполнен хладагентом; на торцевых кольцах закреплены сопловые насадки 8 и 9. Рабочий орган оснащен кольцевыми насадками 10, 11, 12, ориентированными своими выходными кольцевыми отверстиями к забою, стенкам и к устью скважины; между этими насадками закреплены конические шипы 13 на торце рабочего органа и на его боковых стенках. При этом рабочий орган установлен на корпусе с помощью подшипникового узла. Такое конструктивное выполнение устройства позволяет выбирать рабочие режимы в широких пределах в зависимости от мощности генератора 2, сечений насадок 10, 11, 12 и крепости проходимых горных пород. Ил. 3; форм. 2 п.
Предложение относится к горной промышленности и предназначено для проходки скважин в осадочных горных породах и мерзлых грунтах для различных технологических целей.
Известны принципиальные направления создания и совершенствования устройств для проходки скважин различного назначения. Одним из таких направлений является совершенствование устройств, использующих энергию сжатой рабочей (газовой, парогазовой) среды для разрушения породы. Эти устройства содержат типичные узлы и агрегаты, где удлиненный корпус в виде цилиндра содержит генератор рабочего агента, соединенный своим агентподающим пространством с породоразрушающим рабочим органом, имеющим сопловые насадки, ориентированные на забой и к устью скважины [RU 69136, 2007; US 3934659, 175/14; GB 1443343, E1F5; DE 2350422, E21В 7/14; RU 67165, 2007; RU 2178503, 2002, E21В 7/14, E21С 37/16].
Последнее из указанных устройств (RU 2178503) является наиболее близким к предлагаемому по конструкции и достигаемому техническому результату. Обладая определенными преимуществами перед аналогами процессом более эффективного использования рабочего органа для разрушения породы на забое, это устройство содержит ряд существенных недостатков, заключающихся в неэффективном использовании топливных компонентов генератора для теплорегулирования агрегатов и корпуса устройства, что вызывает отвлечение рабочих компонентов от прямого использования (разработка
забоя и формирование потока бурового шлама к устью скважины), повышает удельные затраты рабочего агента на процесс обслуживания устройства и снижает его производительность.
Технической задачей и положительным технологическим результатом предлагаемого устройства является принципиальное совершенствование конструкции его корпуса и узлов, работающих на формирование подачи рабочего агента на забой и узлов, организующих процесс удаления бурового шлама к устью скважины. Это увеличивает производительность устройства и повышает эффективность технологии бурения.
Указанная задача и результат достигаются за счет того, что устройство для проходки скважин энергией струй рабочего агента под давлением, содержит корпус в виде удлиненного цилиндра, размещенный в его полости генератор рабочего агента, соединенный своим агентподающим пространством с породоразрушающим рабочим органом, имеющим сопловые насадки, ориентированные на забой, при этом корпус устройства снабжен дополнительным удлиненным пустотелым цилиндром, расположенным коаксиально снаружи корпуса с зазором к его стенке, по кольцевым торцам дополнительного цилиндра закреплены сопловые насадки, ориентированные к забою и к устью скважины, а рабочий орган оснащен кольцевыми насадками для истечения рабочего агента под углами к забою и призабойному пространству, при этом между кольцевыми насадками закреплены конические шипы, ориентированные к дну и стенкам забоя.
Устройство характеризуется тем, что рабочий орган установлен на корпусе с помощью подшипникового узла.
На фиг.1 показан общий вид устройства;
на фиг.2 - его рабочий орган;
на фиг.3 и фиг.4 - узлы на фиг.1.
Устройство содержит корпус 1, генератор рабочего агента 2, рабочий породоразрушающий орган 3 с сопловыми насадками 4, 5, 6, ориентированными к забою, стенкам скважины и к ее устью. Корпус оснащен коаксиально расположенным цилиндром 7 с зазором к нему, заполнен хладагентом; на торцевых кольцах закреплены сопловые насадки 8 и 9. Рабочий орган оснащен кольцевыми насадками 10, 11, 12, ориентированными своими выходными кольцевыми отверстиями к забою, стенкам и к устью скважины; между этими насадками закреплены конические шипы 13 на торце рабочего органа и на его боковых стенках. При этом рабочий орган установлен на корпусе с помощью подшипникового узла 14. Такое конструктивное выполнение устройства позволяет выбирать рабочие режимы в широких пределах в зависимости от мощности генератора 2, сечений насадок 10, 11, 12 и насадок 8, 9, а также - крепости проходимых горных пород.
Работа устройства осуществляется следующим образом. Кольцевую полость между корпусом 1 и цилиндром 7 заполняют хладагентом (Н2О+ПАВ); устройство опускают на забой скважины, включают генератор 2, из которого подают под давлением рабочий агент на забой через насадки 4, 5 и кольцевые насадки 10, 11, с помощью которых разрушают породу, вращение рабочего органа осуществляется с помощью узла 14, а с помощью шипов 13 осуществляют дробление породы до фракций, легко выносимых из зоны забоя в отходящем потоке рабочего агента и шлама, который также формируется истекающим рабочим агентом из насадок 6, 12 и 9; а из насадок 8 струи пара (от испаряемого хладагента) направляют на забой, увеличивая энергетическую составляющую рабочего органа и его производительность.
Таким образом, все конструктивные узлы и агрегаты устройства работают полностью на выполнение основных буровых операций, используя дополнительно энергию испаряемого хладагента, выполняющего первичную функцию по защите корпуса устройства.
1. Устройство для проходки скважин энергией струй рабочего агента под давлением, содержащее корпус в виде удлиненного цилиндра, размещенный в его полости генератор рабочего агента, соединенный своим агентподающим пространством с породоразрушающим рабочим органом, имеющим сопловые насадки, ориентированные на забой, отличающееся тем, что его корпус снабжен дополнительным удлиненным пустотелым цилиндром, расположенным коаксиально снаружи корпуса с зазором к его стенке, по кольцевым торцам дополнительного цилиндра закреплены сопловые насадки, ориентированные к забою и к устью скважины, а рабочий орган оснащен кольцевыми насадками для истечения рабочего агента под углами к забою и призабойному пространству, при этом между кольцевыми насадками закреплены конические шипы, ориентированные к дну и стенкам забоя.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочий орган установлен на корпусе с помощью подшипникового узла.
