Устройство для шароструйного бурения скважин

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШАРОСТРУЙНОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН, содержащее соосно установленные сопловую насадку для формирования струи рабочего агента и разгонную камеру с окнами для эжектирования отработанных на забое породоразрушающих шаров в истекающую струю, а также расположенный коаксиально им цилиндрический кожух с окнами для выхода продуктов разрушения и опорным башмаком, отличающее с я тем, что, с целью предотвращения его заклинивания в проходимой скважине и обеспечения ее требуемого диаметра по всей глубине, сопловая насадка и разгонная камера сочленены шарнирно-поворотно, а кожух связан с сопловой насадкой с возможностью вращения и осевого перемещения и снабжен тягой, соединенной с разгонной камерой для ее поворота относительно (Л сопловой насадки. 2 Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что между сопловой насадкой и кожухом размещена пружина для его возврата.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

as ®< a» цц4Е 21 В 7 18

» (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3597561/22-03 (22) 31 ° 05.83 (46) 15.08.86. Бюл. ¹ 30 (71) Специальное конструкторское бюро самоходного горного оборудования Министерства тяжелого и транспортного машиностроения (72) А.В.Дугарцыренов, О.P.Ларин, Е.А.Потехин, Л.С.Дербенев, А.А.Боголюбов, Г.Г.Каркашадзе, И.B.×óãóíîâ и О.Л.Дербенева (53) 622.243.94(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 685825, кл. E 21 В 7/18, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 939710, кл. Е 21 В 7/18, 1980. (54)(57) 1. УСТРОИСТВО ДЛЯ ИАРОСТРУИНОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН, содержащее соосно устанавленные сопловую насадку для формирования струи рабочего агента и разгонную камеру с окнами для эжектирования отработанных на забое породоразрушающих шаров в истекающую струю, а также расположенный коаксиально им цилиндрический кожух с окнами для выхода продуктов разрушения и опорным башмаком, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью предотвращения его заклинивания в проходимой скважине и обеспечения ее требуемого диаметра по всей глубине, сопловая насадка и разгонная камера сочленены шарнирно-поворотно, а кожух связан с сопловой насадкой с воэможностью вращения и осевого перемещения и снабжен тягой, соединенной с разгонной камерой для ее поворота относительно сопловой насадки.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что между сопловой насадкой и кожухом размещена пружина для его возврата.

1120733

Изобретение относится к устройствам для шароструйного бурения скважин и может быть использовано для термомеханического бурения взрывных скважин в крепких горных породах. 5

Известно устройство для шароструйного бурения, в котором сопловая насадка, сое.циненная с исТочником газа, расположена соосно разгонной камере, имеющей окна для эжектирования в ис- 10 текающую струю из приэабойного пространства шаров, служащих в качестве породоразрушающих тел.

При использовании этого устройства для проходки скважин в слоистых поро- 15 дах с различными физическими свойствами слоев не удается обеспечить постоянство диаметра скважины по глубине.

Более близким техническим решением к изобретению является устройство для 20 шароструйного бурения скважин, содержащее соосно установленную сопловую насадку для формирования струи рабочего агента и разгонную камеру с окнами для эжектирования отработанных на забое породоразрушающих шаров в истекающую струю, а также расположенный коаксиально им цилиндрический кожух с окнами для выхода продуктов разрушения и,опорным башмаком.

Применение этого устройства показало его эффективность для проходки скважины в сравнительно однородных крепких породах °

Однако при бурении в трещиноватых

35 породах или с прочными пропластками наблюдается его заклинивание в скважине, особенно при наличии пропластков, которые не могут быть разрушены. опорным башмаком.

Цель изобретения заключается в предотвращении заклинивания устройства в проходимой скважине и обеспечении ее требуемого диаметра по всей глубине.

Эта цель достигается использова45 кием устройства для шароструйного бурения скважин, содержащего соосно установленные сопловую насадку для фор мирования струи рабочего агента и разгонную камеру с окнами для эжектирования отработанных на забое. породоразрушающих шаров в истекающую струю, а также расположенный коаксиально им цилиндрический кожух с окнами для выхода продуктов разрушения и опорным башмаком, в котором, согласно изобретению, сопловая насадка и раэгонная камера сочленены шарнирно-поворотно, а кожух связан с сопловой насадкой с воэможностью вращения и осевого перемещения и снабжен тягой, соединенной с раэгонной камерой для ее поворота относительно сопловой насадки.

Между сопловой насадкой и кожухом размещена пружина для его возврата °

На фиг.1 показано предложенное устройство с шарнирным сочленением сопловой насадки и разгонной камеры, на фиг.2 — то же, со стороны соединения кожуха тягой с разгонной камерой.

Устройство для шароструйного бурения оснащено сопловой насадкой 1 (фиг.1) для формирования струи рабочего агента, например газа, генерируемого в камере 2 сгорания, и расположенной соосно ей разгонной камерой

3, которая имеет окна 4 для эжектирования породоразрушающих элементов в виде шаров 5 из призабойного пространства 6 в истекающую струю рабочего агента.

Сопловая насадка 1 и раэгонная ка" мера 3 соединены между собой с помощью шарнира 7 так, что раэгонная камера 3 может поворачиваться в вертикальной плоскости относительно насадки 1.

И насадка 1, и камера 3 размещены внутри цилиндрического кожуха 8, имеющего окна 9 для выхода продуктов разрушения и опорный башмак 10, опережающий раэгонную камеру 3.

Цилиндрический кожух 8 соединен с сопловой насадкой 1 посредством подшипника 11 и благодаря ему может вращаться относительно насадки 1, Кроме того, кожух 8 установлен с воэможно-. стью продольного перемещения относительно насадки 1 за счет наличия направляющего паза 12 (фиг.2) в ней, Для отклонения разгонной камеры 3 от вертикали служит тяга 13, прикрепленная к кожуху 8 и связанная с боковым упорным элементом 14 разгонной камеры 3. Тяга 13 перемещается вместе с кожухом 8, причем для его возвращения в исходное первоначальное положение служит пружина 15, помещенная в расточке насадки 1.

Охлаждение сопловой насадки 1 и раэгонной камеры 3 достигается за счет воды, подаваемой по каналам 16.

Устройство работает следующим образом.

Струя рабочего агента истекает иэ сопловой насадки 1 в разгонную камеру

1120733

3, куда из пространства между кожухом

8 и ею эжектируются породоразрушающие шары 5 через окна 4, Разогнанные до высокой скорости струей рабочего агента породораэрушающие шары 5 и истекающая струя рабочего агента разрушают забой скважины.

Сбрасываемая из каналов 16 в пространство между кожухом 8 и камерой 3 вода охлаждает шары 5 . При этом вода испа- 10 ряется и образующийся парогазовый по— ток поднимает шары 5 вместе с продуктами разрушения до эжекционных окон 4 в камере 3 для нового цикла разгона.

Тем самым осуществляется циркуляция 15 шаров 5.

Крупная фракция продуктов разрушения также участвует в процессе циркуляции вплоть до переизмельчения, а мелкая фракция вместе с отраженным от 20 забоя парогазовым потоком выходит через окна 9 кожуха 8 в затрубное ïðîстранство и выносится на поверхность.

При нормальном процессе формирования Проходного сечения скважины опор- 25 ный башмак 10 кожуха 8 не застревает при опускании устройства. При встрече с труднобуримыми пропластками происходит сужение скважины, башмак 10 взаимодействует со стенками скважины 30 и процесс нормального спуска устройства затрудняется. Расширение сечения скважины до проходного в этом случае осуществляется путем обработки ее периферийной части непосредственно под

1 опорным башмаком 10 струей рабочего агента с шарами 5. Для этого разгонная камера 3 отклоняется от оси скважины посредством тяги 13, взаимодействующей с ее упорным элементом 14 следующим образом.

Под действием осевого усилия подачи происходит продольное смещение сопловой насадки 1 относительно кожуха 8, при этом тяга 13 вызывает отклонение упорного элемента !4 и связанной с ним камеры 3.

В результате вращения разгонной камеры 3 совместно с сопловой насадкой 1 происходит обработка периферии скважины непосредственно под опорным башмаком 10. После восстановления требуемого проходного сечения скважины цилиндрический кожух 8 под действием пружины 15 возвращается в исходное положение. Одновременно разгонная камера 3 также возвращается в исходное положение под действием тяги 13.

С помощью предложенного устройства достигается эффективная проходка скважин в крепких трещиноватых и слоистых породах, при этом скорость бурения возрастает примерно на треть ! по сравнению с шарашечным бурением.

1120733

Техред И.Гайдош

Корректор И.Муска

Редактор Л,Письман

Заказ 4350/1

Тираж 548

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113О35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4