RU2026990C1 - Электрогидравлическая буровая головка - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к буровой технике. Сущность: электрогидравлическая буровая головка состоит из полого цилиндрического корпуса с коническим окончанием, внутри которого размещен с возможностью вращения диэлектрический держатель с электроразрядными электродами и формирователем разрядов, соединенными с источником электропитания посредством электрического бронированного гибкого кабеля. В плоском основании цилиндра и в коническом окончании выполнены сопла-отверстия и сопла-щели, направленные между собой согласно и тангенциально к поверхности конуса, а по поверхности цилиндра выполнены винтовые канавки в направлении, согласном с направлением сопел-щелей и сопел-отверстий. 4 ил.

Description

Изобретение относится к буровой технике и предназначено для бурения скважин, может быть использовано в разведочном и промысловом бурении, строительстве и т.п.

Известны буровые головки с использованием электрогидравлического эффекта [1] , которые не нашли практического применения вследствие своей ненадежности в работе и низкой эффективности, обусловленных открытым использованием ударной волны электрогидравлического эффекта.

Прототипом является коронка для электрогидравлического бурения шпуров [2], содержащая корпус из подвижной и неподвижной частей, в полости которого размещен электроразрядник, соединенный с источником электропитания, а подвижная часть коронки с долотом имеет сопла в направлении действия коронки.

Вследствие реактивной тяги струй пульпы из сопел создается противодействие удару долота, ослабляющее его эффективность, снижающее производительность. Кроме того разрядная пара электродов постоянно замыкается через проводящую пульпу, приводя к образованию разряда до полного вытеснения парогазовоздушных подушек из полости коронки, что приводит к гашению скорости реактивных струй, ослабляя их действие на разрабатываемую породу.

Цель - повышение эффективности и надежности работы.

Передняя часть корпуса головки имеет коническую форму, при этом сопла выполнены в виде тангенциальных щелей по образующим конуса, а в торцевой стенке корпуса головки концентрично относительно головки по окружности выполнены сквозные сопла-отверстия, направление наклона которых совпадает с направлением наклона сопел-щелей, при этом на внешней цилиндрической поверхности корпуса головки выполнены винтовые канавки для транспортировки разрушенной породы, направление наклона которых совпадает с направлением наклона сопел-щелей и сопел-отверстий, причем разрядник имеет держатель, на котором установлена головка с возможностью вращения относительно последнего, который соединен с источником электропитания посредством формирователя разрядов в виде электрода на держателе у его основания.

На фиг.1 показана электрогидравлическая буровая головка, вид сверху; на фиг.2 - то же, осевой разрез; на фиг.3 - то же, вид снизу; на фиг.4 - схема действия головки при образовании скважины.

Электрогидравлическая буровая головка состоит из полого цилиндрического корпуса 1 с коническим окончанием 2 и плоским основанием 3 с торца, в котором через центральное отверстие вставлен с возможностью вращения держатель 4 электродов 5 разрядника и формирователя 6 с выводами в виде кабеля 7 в бронированной оболочке.

По кругу в основании 3 выполнена система сопел-отверстий 8 с наклоном к оси цилиндра корпуса 1, по образующим конического окончания 2 выполнены сопла-щели 9, направленные согласно с соплами-отверстиями 8. На внешней поверхности цилиндра корпуса 1 выполнены винтовые канавки 10, направленные согласно с направлениями сопел-отверстий 8 и сопел-щелей 9, заход канавок 10 выполнен в основании конического окончания 2, а сход канавок 10 выполнен в основании 3 корпуса 1.

Держатель 4 электродов 5 имеет ограничитель 11 осевого смещения в виде шайбы на броне кабеля 7.

Электроды 5 разрядника соединены с источником электропитания с помощью формирователя 6 разрядов, например, включенного в цепь управления тиристорной схемы электропитания разрядника.

В рабочий комплект буровой установки с головкой входят крышка 12 скважины с центральным отверстием 13, шланги 14 и 15 соответственно подвода воды и отвода пульпы, насос (на чертежах не показан), источник электропитания разрядника с тиристорной схемой управления, емкость или бассейн с запасом воды, емкость или бассейн-отстойник пульпы.

Корпус 1 головки, окончание 2, основание 3, выполнены преимущественно из стали, держатель 4 - из прочного диэлектрика, например фарфора, бронированный кабель выбирается по заданным условиям эксплуатации.

Работает электрогитдравлическая буровая головка следующим образом.

Разрядник с формирователем 6 с помощью кабеля 7 подсоединяют к источнику электропитания. В предварительно подготовленный заход скважины глубиной порядка нескольких метров размещают головку и подводят шланги 14 и 15, заполнив заход скважины водой и закрыв его крышкой 12 с отверстием 13, через которое головка соединена с блоком электропитания кабелем 7 и скважина с источником воды шлангами 14 и 15.

При включении электропитания головки формирователь 6 разрядов через воду в полости головки замыкает цепь управления тиристорной схемы электропитания разрядника, вызывая разряд на нем, который сопровождается электрогидравлическим эффектом. В результате ЭГЭ вода из полости корпуса 1 через сопла-щели 9 истекает струями под высоким давлением, котоpые разрушают породу перед коническим основанием и образуют вихревое движение пульпы с абразивными частицами, способствующими разрушению породы под головкой.

Одновременно с разрушением породы струями из сопел-щелей 9 струи из сопел-отверстий 8 создают реактивную тягу головки в направлении проходки скважины, благодаря чему пульпа из-под головки через канавки 10 на коническом корпусе 1 вытесняется наверх головки, откуда отсасывается насосом в отстойник, а по шлангу 14 подается новая чистая вода.

Так как направления сопел-отверстий 8, сопел-щелей 9 и канавок 10 согласованы, то есть ориентированы в одну сторону, то реакция струй из них образует общий вращающий момент головки, которая проворачивается на держателе 4 разрядника, ввинчиваясь в породу под коническим основанием.

После каждого разряда наступает фаза его схлопывания, образуя разрежение и смятие парогазовоздушного пузыря вокруг разрядника, что позволяет воде через сопла-отверстия 8 и сопла-щели 9 снова заполнить полость корпуса 1 до замыкания цепи управления электропитания с помощью формирователя 6 разрядов, повторяя процесс в течение всего времени электропитания.

Цель достигается тем, что в процессе работы головки предотвращаются встречные струи, износ долот, обеспечено автоматическое включение разрядов по мере заполнения полости корпуса водой.

Claims (1)

1. ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ БУРОВАЯ ГОЛОВКА, содержащая состоящий из двух частей полый корпус, в задней части которого размещен неподвижный разрядник, соединенный с источником электропитания посредством кабеля, а в передней части имеются сопла, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности в работе, передняя часть корпуса головки имеет коническую форму, при этом сопла выполнены в виде тангенциальных щелей по образующим конуса, а в торцевой стенке корпуса головки концентрично относительно оси головки по окружности выполнены сквозные сопла-отверстия, направление наклона которых совпадает с направлением наклона сопл-щелей, при этом на внешней цилиндрической поверхности корпуса головки выполнены винтовые канавки для транспортировки разрушенной породы, направление наклона которых совпадает с направлением наклона сопл-щелей и сопл-отверстий, причем разрядник имеет держатель, на котором установлена головка с возможностью вращения относительно последнего, который соединен с источником электропитания посредством формирователя разрядов в виде электрода на держателе у его основания.

Images