RU92685U1

RU92685U1 - DEVICE FOR THERMOMECHANICAL DRILLING WELLS

Info

Publication number: RU92685U1
Application number: RU2008126967/22U
Authority: RU
Inventors: Николай Сергеевич Кобелев; Сергей Александрович Романченко; Ольга Александровна Гнездилова; Виталий Александрович Лапин; Александр Вячеславович Моржавин; Петр Юрьевич Щедрин; Анатолий Платонович Дубяга
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2008-07-02
Publication date: 2010-03-27

Abstract

Устройство для термомеханического бурения скважин, включающее буровой орган в виде бурового става, на конце которого установлены породоразрушающие элементы и огнеструйная горелка с магистралями подачи топлива, воды, воздуха, последняя через теплообменник и адсорбер сообщена с нагнетательным патрубком компрессора и компрессор с расположенным на входе его всасывающего патрубка фильтром в виде резонатора, состоящим из корпуса с днищем конической формы, конденсатоотводчика-поплавка и отражателя в виде биметаллического материала, разделяющего внутреннюю полость корпуса на камеры, сообщающиеся соответственно с всасывающим патрубком компрессора и суживающимся соплом, на внутренней поверхности которого выполнены винтообразные канавки, в поперечном сечении имеющие вид «ласточкин хвост» и продольно расположенные от входного к выходному отверстию, заканчивающемуся кольцевой канавкой с диаметрально противоположно расположенными отверстиями, заполненными эластичным материалом с ассиметричными отверстиями, изменяющими свое сечение под действием избыточного давления потока всасываемого воздуха, отличающееся тем, что отражатель состоит из биметалла в виде двух жестко соединенных пластин, при этом материал первой пластины со стороны выходного отверстия суживающегося сопла выполнен пористым, а материал второй пластины выполнен сплошным.A device for thermomechanical drilling of wells, including a drilling body in the form of a drill stand, at the end of which rock-cutting elements and a fire-jet burner with fuel, water, air supply lines are installed, the latter is connected through the heat exchanger and adsorber to the compressor discharge pipe and the compressor with the suction inlet a nozzle with a filter in the form of a resonator, consisting of a body with a conical bottom, a steam trap and a reflector in the form of a bimetallic material, which extends the internal cavity of the housing into chambers, respectively communicating with the suction pipe of the compressor and the tapering nozzle, on the inner surface of which there are helical grooves in the cross section having the shape of a “dovetail” and longitudinally located from the inlet to the outlet ending in an annular groove with diametrically oppositely located holes filled with elastic material with asymmetric holes that change their cross section under the action of excessive pressure otok intake air, characterized in that the reflector consists of a bimetal in the form of two plates rigidly coupled to, the material of the first plate from the outlet side of a tapered nozzle formed porous material and a second plate formed to be continuous.

Description

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для бурения и расширения скважин в крепких породах.The invention relates to the mining industry, in particular to devices for drilling and expansion of wells in hard rocks.

Известно устройство для термомеханического бурения скважин (см. патент РФ 2131014 МПК Е21В7/14 Бюл. 15, 1999), включающее буровой орган в виде бурового става, на конце которого установлены породоразрушающие элементы и огнеструйная горелка с магистралями подачи топлива, воды, воздуха, последняя через теплообменник и адсорбер сообщена с нагнетательным патрубком компрессора, и компрессор с расположенным на входе его всасывающего патрубка фильтром в виде резонатора, состоящим из корпуса с днищем конической формы, конденсатоотводчика-поплавка и отражателя, разделяющего внутреннюю полость корпуса на камеры, сообщающиеся соответственно со всасывающим патрубком компрессора и суживающимся соплом, на внутренней поверхности которого выполнены винтообразные канавки, продольно расположенные от входного к выходному отверстию, заканчивающемуся кольцевой канавкой с диаметрально противоположно расположенными отверстиями, заполненными пластинчатым материалом с ассиметричными отверстиями, изменяющими свое сечение под действием избыточного давления потока всасываемого воздуха.A device for thermomechanical drilling of wells is known (see RF patent 2131014 IPC Е21В7 / 14 Bull. 15, 1999), including a drilling body in the form of a drill stand, at the end of which rock-cutting elements and a fire-jet burner with fuel, water, air supply lines are installed, the latter through the heat exchanger and adsorber it is connected with the compressor discharge pipe, and the compressor with a filter in the form of a resonator located at the inlet of its suction pipe, consisting of a body with a conical bottom, a steam trap and a reflection an atelier dividing the internal cavity of the casing into chambers, respectively communicating with the compressor suction pipe and a tapering nozzle, on the inner surface of which there are helical grooves longitudinally located from the inlet to the outlet ending in an annular groove with diametrically opposed openings filled with plate material with asymmetric openings changing their cross section under the influence of excess pressure of the intake air flow.

Недостатком данного устройства является энергоемкость процесса бурения и продувки скважин, особенно в изменяющихся погодно-климатических условиях эксплуатации, обусловленная необходимостью сверхнормативного производства сжатого воздуха из-за поступления в компрессор всасываемого воздуха, загруженного твердыми частицами и каплеобразной влагой, что приводит к необходимости последующей дополнительной продувки пневмосистемы, а также возможности вывода системы всасывания атмосферного воздуха из резонансного состояния.The disadvantage of this device is the energy consumption of the process of drilling and purging wells, especially in changing weather and climatic conditions of operation, due to the need for excessive production of compressed air due to intake of compressed air loaded with particulate matter and droplet moisture, which leads to the need for further additional purging of the pneumatic system , as well as the possibility of outputting the atmospheric air suction system from the resonant state.

Известно устройство для термомеханического бурения скважин (см. патент РФ 2190077 МПК Е21В 7/14, Е21С 37/16, 2002), включающее буровой орган в виде бурового става, на конце которого установлены породоразрушающие элементы и огнеструйная горелка с магистралями подачи топлива, воды, воздуха, последняя через теплообменник и адсорбер сообщена с нагнетательным патрубком компрессора и компрессор с расположенным на входе его всасывающего патрубка фильтром в виде резонатора, состоящим из корпуса с днищем конической формы, конденсатоотводчика-поплавка и отражателя в виде биметаллического материала, разделяющего внутреннюю полость корпуса на камеры, сообщающиеся соответственно с всасывающим патрубком компрессора и суживающимся соплом, на внутренней поверхности которого выполнены винтообразные канавки, в поперечном сечении имеющие вид «ласточкиного хвоста» и продольно расположенные от входного к выходному отверстию, заканчивающемуся кольцевой канавкой с диаметрально противоположно расположенными отверстиями, заполненными эластичным материалом с ассиметричными отверстиями, изменяющими свое сечение под действием избыточного давления потока всасываемого воздуха.A device for thermomechanical drilling of wells is known (see RF patent 2190077 IPC Е21В 7/14, Е21С 37/16, 2002), including a drilling body in the form of a drill stand, at the end of which rock-cutting elements and a fire-burner with fuel, water, air, the latter through the heat exchanger and adsorber in communication with the discharge pipe of the compressor and the compressor with a filter in the form of a resonator located at the inlet of its intake pipe, consisting of a housing with a conical bottom, a steam trap and float a resident in the form of a bimetallic material dividing the internal cavity of the housing into chambers communicating, respectively, with the compressor suction pipe and a tapering nozzle, on the inner surface of which are helical grooves in cross section having the shape of a “dovetail” and longitudinally located from the inlet to the outlet ending an annular groove with diametrically opposed holes filled with elastic material with asymmetric holes, changing they cross-section under the influence of excess pressure of the intake air flow.

Недостатком данного устройства является энергоемкость процесса бурения и продувки скважин, обусловленная необходимостью с высокой периодичностью осуществлять сброс каплеобразной влаги через конденсатоотводчик-поплавок из конического днища фильтра, что увеличивает время работы компрессора и, соответственно, энергозатраты для обеспечения нормированного расхода сжатого воздуха, поступающего к огнеструйной горелке.The disadvantage of this device is the energy consumption of the process of drilling and purging wells, due to the need to discharge droplet-like moisture through a condensate drain float from the conical bottom of the filter with a high frequency, which increases the compressor’s operating time and, accordingly, energy consumption to ensure a normalized flow of compressed air entering the flame burner .

В основу изобретения поставлена задача уменьшения энергоемкости процесса бурения за счет снижения затрат на производство сжатого воздуха путем осуществления испарительного охлаждения на отражателе атмосферной влаги за счет выполнения биметаллического отражателя из двух пластин таким образом, что материал первой пластины со стороны выходного отверстия суживающегося сопла выполнен пористым, а вторая пластина, жестко соединенная с первой пластиной, выполнена сплошной.The basis of the invention is the task of reducing the energy consumption of the drilling process by reducing the cost of producing compressed air by evaporative cooling on an atmospheric moisture reflector by performing a bimetallic reflector of two plates so that the material of the first plate from the outlet side of the tapering nozzle is made porous, and the second plate rigidly connected to the first plate is solid.

Технический результат по снижению энергоемкости процесса бурения достигается тем, что устройство для термомеханического бурения скважин включает буровой орган в виде бурового става, на конце которого установлены породоразрушающие элементы и огнеструйная горелка с магистралями подачи топлива, воды, воздуха, последняя через теплообменник и адсорбер соединена с нагнетательным патрубком компрессора и компрессор с расположенным на входе его всасывающего патрубка фильтром в виде резонатора, состоящим из корпуса с днищем конической формы, конденсатоотводчика-поплавка и отражателя в виде биметаллического материала, разделяющего внутреннюю полость корпуса на камеры, сообщающиеся соответственно с всасывающим патрубком компрессора и суживающимся соплом, на внутренней поверхности которого выполнены винтообразные канавки, в поперечном сечении имеющие вид «ласточкиного хвоста» и продольно расположенные от входного к выходному отверстию, заканчивающемуся кольцевой канавкой с диаметрально противоположно расположенными отверстиями, заполненными эластичным материалом с ассиметричными отверстиями, изменяющими свое сечение под действием избыточного давления потока всасываемого воздуха, при этом отражатель выполнен из биметалла в виде двух жестко соединенных пластин, причем материал первой пластины со стороны выходного отверстия суживающегося сопла выполнен пористым, а материал второй пластины выполнен сплошным.The technical result of reducing the energy intensity of the drilling process is achieved by the fact that the device for thermomechanical drilling of wells includes a drilling body in the form of a drill stand, at the end of which rock-cutting elements and a fire-jet burner with fuel, water, air supply lines are installed, the latter is connected to the discharge through a heat exchanger and adsorber compressor nozzle and compressor with a filter in the form of a resonator located at the inlet of its suction nozzle, consisting of a housing with a conical bottom , a steam trap-float and a reflector in the form of a bimetallic material separating the internal cavity of the housing into chambers communicating respectively with the compressor suction pipe and a tapering nozzle, on the inner surface of which there are helical grooves, in cross section having the appearance of a “dovetail” and longitudinally located from the input to the outlet ending in an annular groove with diametrically opposed openings filled with elastic material with ssimetrichnymi holes altering its cross section under the effect of excessive pressure of the intake air flow, wherein the reflector is made of a bimetal in the form of two plates rigidly coupled to, the material of the first plate from the outlet side of a tapered nozzle formed porous material and a second plate formed to be continuous.

На фиг.1 изображено устройство для термомеханического бурения скважин (общий вид), на фиг.2 - разрез воздушного фильтра компрессора, на фиг.3 - сечение А-А (разрез по кольцевой канавке суживающегося сопла), на фиг.4 - поперечное сечение в виде «ласточкиного хвоста» винтообразной канавки.Figure 1 shows a device for thermomechanical drilling of wells (general view), figure 2 is a section of a compressor air filter, figure 3 is a section AA (section along an annular groove of a tapering nozzle), figure 4 is a cross section in the form of a dovetail of a helical groove.

Устройство включает буровой орган в виде бурового става 1, на конце которого установлены породоразрушающие элементы и огнеструйная горелка 2, к которой присоединены: магистраль 3 подачи воды, магистраль 4 подачи топлива, магистраль 5 подачи воздуха через теплообменник 6, находящийся в баке 7, и адсорбер 8, по нагнетательному патрубку 9 от компрессора 10, связанного посредством всасывающего патрубка 11 с фильтром 12, размещенным на компрессоре 10, корпуса с днищем конической формы 13 и суживающимся соплом 14, отражателя 15, выполненного из биметаллического материала и подвижно укрепленного посредством шарнира 16 к корпусу фильтра 12 конденсатоотводчика-поплавка 17, соединенного посредством тяги 18 и рычага 19 с отражателем 15 внутренних камер 20 и 21, сообщающихся соответственно со всасывающим патрубком 11 и суживающимся соплом 14, на внутренней поверхности которого выполнены продольные от входного 22 к выходному 23 отверстиям винтообразные канавки 24, в поперечном сечении выполненные в виде «ласточкиного хвоста» и заканчивающиеся кольцевой канавкой 25, в которой расположены отверстия 26, заполненные эластичным материалом 27 с ассиметричными отверстиями 28. Отражатель 15 выполнен из биметалла в виде двух жестко соединенных пластин 29 и 30, при этом материал первой пластины 29 со стороны выходного 23 отверстия суживающегося сопла 14 выполнен пористым, а материал второй пластины 30 выполнен сплошным.The device includes a drilling body in the form of a drill stand 1, at the end of which rock cutting elements and a fire-jet burner 2 are installed, to which are connected: a water supply line 3, a fuel supply line 4, an air supply line 5 through a heat exchanger 6 located in the tank 7, and an adsorber 8, along the discharge pipe 9 from the compressor 10, connected by means of a suction pipe 11 with a filter 12 located on the compressor 10, of the housing with a conical bottom 13 and a tapering nozzle 14, a reflector 15 made of bimetallic material and movably fastened by means of a hinge 16 to the filter housing 12 of the steam trap-float 17 connected by a rod 18 and a lever 19 with a reflector 15 of the inner chambers 20 and 21, respectively communicating with the suction pipe 11 and the tapering nozzle 14, on the inner surface of which longitudinal from the inlet 22 to the outlet 23 holes, helical grooves 24, made in the form of a “dovetail” in cross section and ending with an annular groove 25, in which the holes 26 are located, are filled nnye elastic material 27 with the asymmetric hole 28. The reflector 15 is made of a bimetal in the form of two rigidly interconnected plates 29 and 30, wherein the material of the first plate 29 from the outlet openings 23 of a tapered nozzle 14 is porous, and the material of the second plate 30 is continuous.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При термодинамическом разрушении горных пород и в процессе удаления выбуренной массы наблюдается интенсивное загрязнение атмосферного воздуха технологическими загрязнениями в виде твердых частиц и каплеобразной влаги. В результате даже при усовершенствованной очистке от мелкодисперсных загрязнений под установкой пылепарогазоподавления на выходе из вытяжных труб постоянно находится значительная масса парогазовой смеси, насыщенная твердыми частицами и технологически каплеобразной влагой, которая в процессе работы компрессора 10 при производстве сжатого воздуха смещается в сторону всасывающего фильтра 12.During the thermodynamic destruction of rocks and in the process of removing the cuttings, intense atmospheric air pollution with technological pollution in the form of solid particles and droplet-like moisture is observed. As a result, even with improved purification from fine contaminants, under the installation of dust and gas suppression, at the outlet of the exhaust pipes there is always a significant mass of the vapor-gas mixture saturated with solid particles and technologically droplet-like moisture, which during the operation of the compressor 10 during the production of compressed air shifts towards the suction filter 12.

Суживающееся сопло 14, работая по принципу воронки для полусреды окружающего атмосферного воздуха с парогазовой смесью, насыщенной твердыми частицами, всасывает данную массу. В результате уменьшения проходного сечения суживающегося сопла 14 и возрастания скорости всасываемого потока загрязнения оттесняются к стенке и попадают в продольные, начинающиеся от входного отверстия 22, винтообразные канавки 24, выполненные в поперечном сечении в виде «ласточкиного хвоста», где сталкиваются с другими частицами (твердыми и каплеобразными), укрупняются и становятся «ядрами конденсации» водяного пара.The tapering nozzle 14, working on the principle of a funnel for a half-atmosphere of ambient air with a vapor-gas mixture saturated with solid particles, absorbs this mass. As a result of decreasing the orifice of the tapering nozzle 14 and increasing the speed of the suction flow, the contaminants are pushed to the wall and fall into the longitudinal, starting from the inlet 22, helical grooves 24 made in the cross section in the form of a “dovetail”, where they collide with other particles (solid and droplet-like), coarsen and become “nuclei of condensation” of water vapor.

Необходимость применения винтообразных канавок 24, выполненных в поперечном сечении в виде «ласточкиного хвоста», практически устраняют возможность выпадения твердых и каплеобразных частиц из винтообразных канавок 24 при вибрационном воздействии по мере движения их от входного 22 к выходному 23 отверстиям. Закручивание в винтообразных канавках 24 более плотного пограничного слоя интенсифицирует завихрение всего потока всасываемого воздуха, обеспечивая его термодинамическое расслоение на «горячий» периферийный с избыточным давлением и «холодный» - осевой с пониженным (относительно давления окружающей среды) давлением.The need to use helical grooves 24, made in cross section in the form of a “dovetail”, practically eliminate the possibility of solid and droplet-like particles falling out of helical grooves 24 during vibration exposure as they move from input 22 to output 23 holes. Twisting in a screw-shaped grooves 24 of a denser boundary layer intensifies the swirl of the entire intake air stream, providing its thermodynamic separation into “hot” peripheral with excess pressure and “cold” - axial with reduced (relative to ambient pressure) pressure.

«Горячий» поток термодинамически расслоенного всасываемого воздуха в суживающемся сопле 14 концентрируется с избыточным давлением в пограничном слое продольных винтообразных канавок 24 и достигает кольцевой канавки 25, в которой расположены отверстия 26, заполненные эластичным материалом 27 с ассиметричными отверстиями 28. Упругость эластичного материала 27 выбрана таким образом, что лишь под воздействием избыточного давления «горячего» термодинамически расслоенного всасываемого воздуха ассиметричные отверстия 28 открываются, соединяя отверстия 26 кольцевой канавки 25 с атмосферой. Тогда основная масса «горячего» потока, направляемая из пограничного слоя винтообразных канавок 24, выполненных в поперечном сечении в виде «ласточкиного хвоста», в кольцевую канавку 25 с загрязнениями в виде твердых частиц и каплеобразной влаги выбрасываются через отверстия 26, открытые отверстия 28 (за счет выпуклости эластичного материала 27) в атмосферу, а «холодный» - осевой поток и часть «горячего», не успевшего выброситься в атмосферу, потока поступает к выходному отверстию 23 суживающегося сопла 14.The "hot" flow of thermodynamically delaminated intake air in the tapering nozzle 14 is concentrated with excess pressure in the boundary layer of the longitudinal helical grooves 24 and reaches an annular groove 25 in which there are holes 26 filled with elastic material 27 with asymmetric holes 28. The elasticity of the elastic material 27 is chosen by such so that only under the influence of excessive pressure of the "hot" thermodynamically stratified intake air, the asymmetric holes 28 open, connecting tverstiya 26 annular groove 25 with the atmosphere. Then the bulk of the "hot" flow directed from the boundary layer of helical grooves 24, made in cross section in the form of a "dovetail", into the annular groove 25 with contaminants in the form of solid particles and droplet-like moisture are ejected through holes 26, open holes 28 (for due to the convexity of the elastic material 27) into the atmosphere, and “cold” - the axial flow and part of the “hot”, not having time to discharge into the atmosphere, the flow enters the outlet 23 of the tapering nozzle 14.

Полученная смесь «холодного» и частично «горячего» потоков имеет температуру меньшую, чем температура атмосферного всасываемого воздуха. Чем выше плотность термодинамически расслоенного воздуха (атмосферный воздух насыщен технологическими загрязнениями и каплеобразной влагой) на входе в дозвуковое сопло (суживающееся сопло 14), выполняющее функцию вихревой трубы, тем ниже температура «холодного» потока. Поэтому сброс перед поступлением в компрессор 10 наряду с загрязнениями хотя бы части «горячего» потока обеспечивает увеличение плотности всасываемого воздуха и, соответственно, массовой производительности, тем самым снижая энергоемкость термомеханического бурения и продувки скважин.The resulting mixture of “cold” and partially “hot” flows has a temperature lower than the temperature of the atmospheric intake air. The higher the density of thermodynamically stratified air (atmospheric air is saturated with technological impurities and drop-like moisture) at the inlet of a subsonic nozzle (tapering nozzle 14), which acts as a vortex tube, the lower the temperature of the “cold” stream. Therefore, discharge before entering into the compressor 10 along with contaminants at least part of the "hot" stream provides an increase in the density of intake air and, consequently, mass productivity, thereby reducing the energy consumption of thermomechanical drilling and purging wells.

На выходе из отверстия 23 суживающегося сопла 14 вращающийся охлажденный всасываемый воздух во внутренней камере 20 внезапно расширяется, дополнительно снижая свою температуру еще на 3-5 градусов. В результате мелкодисперсная влага, находящаяся во всасываемом атмосферном воздухе дополнительно коагулирует и, ударяясь об отражатель 15, образует пятно жидкости, имеющей температуру «холодного» воздуха. Последующий контакт «пятна» жидкости с всасываемым воздухом, имеющим усредненную температуру (происходит смешивание во внутренней камере 20 «горячего» и «холодного» потоков, а также выделение теплоты удара при контакте воздуха с отражателем 15), превышающую температуру жидкости, приводит к ее испарению. При наличии продольных и поперечных колебаний бурового става, сопутствующих термодинамическому бурению и расширению скважин (см., например, Кутузов Б.И. Теория, техника и технология буровых работ.- М.: Недра, 1972. - 312 с, ил.), а также пульсирующему воздействию вращающегося потока, наблюдается вибрационное перемещение отражателя 15 и, как следствие, стряхивание «пятна» жидкости в днище конической формы 13 с малой степенью его испарения, т.е. с низкой степенью испарительного охлаждения.At the exit from the opening 23 of the tapering nozzle 14, the rotating cooled intake air in the inner chamber 20 suddenly expands, further reducing its temperature by another 3-5 degrees. As a result, finely dispersed moisture in the absorbed atmospheric air additionally coagulates and, hitting the reflector 15, forms a stain of liquid having the temperature of “cold” air. Subsequent contact of the "spot" of the liquid with the intake air having an average temperature (mixing of the "hot" and "cold" flows in the inner chamber 20, as well as the release of heat of impact upon contact of the air with the reflector 15), which exceeds the temperature of the liquid, leads to its evaporation . In the presence of longitudinal and transverse vibrations of the drill string associated with thermodynamic drilling and expansion of wells (see, for example, Kutuzov B.I. Theory, drilling technique and technology.- M .: Nedra, 1972.- 312 s, ill.), as well as the pulsating effect of a rotating flow, there is a vibrational movement of the reflector 15 and, as a result, shaking off the "spot" of liquid in the bottom of the conical shape 13 with a small degree of evaporation, i.e. with low evaporative cooling.

Выполнение первой пластины 29 со стороны выходного 23 отверстия суживающегося сопла 14 пористой приводит к тому, что «пятно» жидкости распределяется по капиллярам пористой пластины 29 и практически не наблюдается его стряхивания. В результате осуществляется дополнительный отбор некоторого количества тепла от всасываемого атмосферного воздуха на процесс испарения жидкости в капиллярах первой пластины 29, жестко соединенной с пластиной 30. А, как известно (см., например, Курчавин А.Г. и др. Экономия тепловой и электрической энергии. - М.: 1980. - 214 с, ил.), чем ниже температура всасываемого атмосферного воздуха, тем выше его плотность и, соответственно, большее количество всасываемого воздуха поступает в компрессор, т.е. наблюдается снижение энергозатрат на производство сжатого воздуха.The execution of the first plate 29 from the outlet 23 of the opening of the tapering nozzle 14 porous leads to the fact that the "stain" of the liquid is distributed over the capillaries of the porous plate 29 and practically no shaking is observed. As a result, an additional selection of a certain amount of heat from the intake air is carried out to the process of liquid evaporation in the capillaries of the first plate 29, which is rigidly connected to the plate 30. And, as is known (see, for example, Kurchavin A.G. et al. Saving thermal and electrical energy. - M .: 1980. - 214 s, ill.), the lower the temperature of the intake air, the higher its density and, accordingly, the greater the amount of intake air enters the compressor, i.e. there is a decrease in energy costs for the production of compressed air.

Ударное воздействие твердых частиц каплеобразной влаги, находящихся во всасываемом воздухе внутренней камеры 20 об отражатель 15 отклоняет его в сторону внутренней камеры 21, объем которой является резонатором в корпусе фильтра 12. В результате работы устройства для термомеханического бурения скважины и процесса поступления всасываемого воздуха в компрессор 10 создаются резонансные колебания столба всасываемого воздуха внутренней камеры 21 фильтра 12 под действием возбудителей: уровня жидкости с конденсатоотводчиком-поплавком 17 и отражателем 15, взаимосвязанных между собой посредством тяги 18 и рычага 19, обеспечивающих суммарное действие как поперечных, так и продольных вибрационных перемещений.The impact of solid particles of droplet-like moisture in the intake air of the inner chamber 20 about the reflector 15 deflects it towards the inner chamber 21, the volume of which is a resonator in the filter housing 12. As a result of the operation of the device for thermomechanical drilling of the well and the process of intake of intake air into the compressor 10 resonant vibrations of the intake air column of the inner chamber 21 of the filter 12 are created under the action of pathogens: the liquid level with a steam trap-float 17 and reflect element 15, interconnected by means of a rod 18 and a lever 19, providing a total effect of both transverse and longitudinal vibrational movements.

Поддержание режима резонанса в изменяющихся технологических и погодно-климатических условиях эксплуатации устройства для термомеханического бурения скважины обеспечивается тем, что, например, изменение массы твердых и каплеобразных частиц во внутренней камере 20 (по условиям работы заключающихся в отсутствии дождя, снега, воздействия ветра в сторону от фильтра и т.д.) снижает силу удара их об отражатель 15 и, соответственно, его отклонение во внутреннюю камеру 21 уменьшается, в то же время количество выпавших частиц в коническое днище 13 также уменьшается, в результате возрастают вибрации в поперечном направлении конденсатоотводчика-поплавка 17 (чем меньше масса конденсата в днище 13, тем интенсивнее колебания конденсатоотводчика-поплавка 17), который через тягу 18 и рычаг 19 воздействует на отражатель 15, поддерживая столб всасываемого атмосферного воздуха во внутренней камере 21 в режиме резонанса с воздухом, поступающим в компрессор 10 по всасывающему патрубку 11.Maintaining the resonance mode in the changing technological and weather-climatic conditions of operation of the device for thermomechanical drilling of a well is ensured by the fact that, for example, a change in the mass of solid and droplet-like particles in the inner chamber 20 (according to the working conditions in the absence of rain, snow, wind from filter, etc.) reduces the force of impact on the reflector 15 and, accordingly, its deviation into the inner chamber 21 decreases, at the same time, the number of particles deposited in the conical bottom 13 but it decreases, as a result, the vibrations in the transverse direction of the steam trap-float 17 increase (the smaller the mass of condensate in the bottom 13, the more intense the vibrations of the steam trap-float 17), which through the rod 18 and lever 19 acts on the reflector 15, supporting the column of intake air in the inner chamber 21 in resonance mode with the air entering the compressor 10 through the suction pipe 11.

При увеличении массы твердых и каплеобразных частиц во внутренней камере 20 по сравнению с отрегулированным значением резонансного явления возрастает сила их удара об отражатель 15 и, соответственно, его отклонение в направлении внутренней камеры 21 увеличивается, одновременно возрастает количество выпавших твердых частиц в коническом днище 13, конденсатоотводчик-поплавок 17 поднимается и через тягу 18 и рычаг 19 воздействует на отражатель 15, возвращая его в исходное положение (положение, обеспечивающее резонансные колебания столба всасываемого воздухав компрессор 10 воздушного фильтра 12).With an increase in the mass of solid and droplet-like particles in the inner chamber 20 compared to the adjusted value of the resonance phenomenon, the force of their impact on the reflector 15 increases and, accordingly, its deviation in the direction of the inner chamber 21 increases, while the number of precipitated solid particles in the conical bottom 13 increases, the steam trap the float 17 rises and through the rod 18 and the lever 19 acts on the reflector 15, returning it to its original position (a position that provides resonant vibrations of the suction column direct vozduhav compressor 10 of the air filter 12).

Ввиду того, что термодинамически расслоенный на «горячий» и «холодный» вращающийся поток, выходящий из отверстия 23 суживающегося сопла 14, имеет различную температуру, распределяемую в виде концентричесикх окружностей по его сечению, то и на отражателе 15 при контакте с вращающимся потоком наблюдается распределение температур от более «холодной» в центре к более «горячей» по периферии. В результате различного температурного воздействия по поверхности отражателя 15 образуется волновое колебательное движение, выводящее систему из резонансного состояния. Для устранения данного явления выполняем отражатель 15 из биметаллического материала, наличие которого устраняет вибрационное образование волнообразных колебательных волн (см., например, Дмитриев А.Н. и др. Биметаллы. - Пермь: 1991. - 416 с, ил.). В этом случае отражатель 15 вне зависимости от температурного воздействия работает как элемент, препятствующий образованию волнообразных колебательных волн, нарушающих резонансный наддув, в результате обеспечивается надежность максимального массового поступления всасываемого воздуха в компрессор.Due to the fact that the thermodynamically rotated “hot” and “cold” rotating stream exiting from the opening 23 of the tapering nozzle 14 has a different temperature distributed in the form of concentric circles over its cross section, a distribution is also observed on the reflector 15 in contact with the rotating stream temperatures from colder in the center to colder in the periphery. As a result of various temperature effects on the surface of the reflector 15, a wave oscillatory motion is generated, which removes the system from the resonant state. To eliminate this phenomenon, we carry out the reflector 15 from bimetallic material, the presence of which eliminates the vibrational formation of wave-like vibrational waves (see, for example, Dmitriev AN and other Bimetals. - Perm: 1991. - 416 s, ill.). In this case, the reflector 15, regardless of the temperature effect, works as an element that prevents the formation of wave-like vibrational waves that violate resonant pressurization, as a result, the reliability of the maximum mass intake of intake air to the compressor is ensured.

Преимущество предлагаемого изобретения заключается в том, что оно позволяет без дополнительных энергозатрат увеличить подачу сжатого воздуха путем возрастания массовой производительности компрессора при охлаждении атмосферного всасываемого воздуха за счет испарительного охлаждения в порах отражателя, а это, в конечном итоге, снижает энергоемкость буровых работ.An advantage of the present invention is that it allows increasing the supply of compressed air without additional energy consumption by increasing the mass productivity of the compressor when cooling atmospheric intake air due to evaporative cooling in the pores of the reflector, and this ultimately reduces the energy consumption of drilling operations.

Оригинальность конструктивного решения предлагаемого изобретения подтверждается простотой технического исполнения, заключающегося в выполнении отражателя из биметалла в виде двух жестко соединенных пластин, причем материал первой пластины со стороны выходного отверстия суживающегося сопла выполнен пористым, а материал второй пластины выполнен сплошным, что устраняет стекание «пятна» жидкости с поверхности отражателя, путем заполнения пор жидкостью с последующим ее испарением и, как следствие, дополнительным снижением температуры всасываемого атмосферного воздуха перед поступлением в компрессор, т.е. увеличением его массовой производительности, приводящей, в конечном итоге, к снижению энергоемкости буровых работ.The originality of the constructive solution of the present invention is confirmed by the simplicity of the technical design, consisting in the implementation of the bimetal reflector in the form of two rigidly connected plates, the material of the first plate on the side of the outlet opening of the tapering nozzle is made porous, and the material of the second plate is solid, which eliminates the drainage of the liquid from the surface of the reflector, by filling the pores with liquid, followed by its evaporation and, as a consequence, an additional decrease in temperature intake air before it enters the compressor, i.e. an increase in its mass productivity, which ultimately leads to a decrease in the energy intensity of drilling operations.

Claims

A device for thermomechanical drilling of wells, including a drilling body in the form of a drill stand, at the end of which rock-cutting elements and a fire-jet burner with fuel, water, air supply lines are installed, the latter is connected through the heat exchanger and adsorber to the compressor discharge pipe and the compressor with the suction inlet a nozzle with a filter in the form of a resonator, consisting of a body with a conical bottom, a steam trap and a reflector in the form of a bimetallic material, which extends the internal cavity of the housing into chambers, respectively communicating with the compressor suction pipe and a tapering nozzle, on the inner surface of which there are helical grooves, in the cross section having the shape of a “dovetail” and longitudinally located from the inlet to the outlet ending in an annular groove with diametrically opposite holes filled with elastic material with asymmetric holes that change their cross section under the action of excessive pressure otok intake air, characterized in that the reflector consists of a bimetal in the form of two plates rigidly coupled to, the material of the first plate from the outlet side of a tapered nozzle formed porous material and a second plate formed to be continuous.