SU1620579A1

SU1620579A1 - Device for thermomechanical drilling of wells

Info

Publication number: SU1620579A1
Application number: SU894638036A
Authority: SU
Inventors: Николай Сергеевич Кобелев; Валентин Михайлович Попов; Татьяна Васильевна Панина
Original assignee: Курский Политехнический Институт
Priority date: 1989-01-17
Filing date: 1989-01-17
Publication date: 1991-01-15

Abstract

Изобретение относитс к устройствам дл бурени и расширени скважин в крепких породах. Цель - повышение экономичности работы устройства при отрицательных температурах окружающей среды при одновременном повышении надежности работы бурового органа за счет улучшени качества продувочного агента Устройство включает буровой став 1, на конце которого размещены породоразрушающие элеThis invention relates to devices for drilling and expanding wells in hard rock. The goal is to increase the efficiency of the device operation at negative ambient temperatures while increasing the reliability of the drilling unit by improving the quality of the blowing agent. The device includes a drill stand 1, at the end of which the rock-breaking elements are located

Description

Изобретение относитс к горной промышленности и в частности, к устройствам дл бурени и расширени скважин в крепких породахFIELD OF THE INVENTION The invention relates to the mining industry and, in particular, to devices for drilling and expanding wells in hard rock.

Цель изобретени - повышение экономичности работы устройства дл термомеханического бурени скважин при отрицательных температурах окружающей среды при одновременном повышении надежности работы бурового органа за счет улучшени качества продувочного агента.The purpose of the invention is to increase the efficiency of operation of the device for thermomechanical drilling of wells at negative ambient temperatures while increasing the reliability of the drilling unit by improving the quality of the blowing agent.

На чертеже изображена схема устройства дл термомеханического бурени скважин .The drawing shows a diagram of a device for thermomechanical drilling of wells.

Устройство включает буровой орган в виде бурового става 1, на конце которого размещены породоразрушающие элементы 2 и огнеструйна горелка 3, к которой присоединена магистраль 4 дл подачи топлива Бак 5 дл воды сообщен магистралью 6 дл подачи воды с огнеструйной горелкой 3. Компрессор 7 соединен через теплообменник 8, установленный в баке 5, электронагреватель 9 воздуха, адсорбер 10 и электрически соединенный с пультом 11 управлени управл емый клапан 12 магистралью 13 дл подачи воздуха с огнеструйной горелкой 3. Приспособление дл обогрева бака 5 выполнено в виде расположенного в нем дополнительного теплообменника 14, который установлен в трубопроводе 15 дл подачи воздуха . Вход трубопровода 15 через, вентиль 16 управлени соединен с магистралью 13, а выход трубопровода 15 через вентиль 17 управлени также соединен с магистралью 13, при этом вентили 16 и 17 и электронагреватель 9 электрически св заны с пультом 11 управлени (не показано). Дл дополнительного подогрева воды в баке 5 в последнем может быть размещен нагревательный элемент 18.The device includes a drill body in the form of a drill rod 1, at the end of which rock-breaking elements 2 are placed and a fire-jet burner 3, to which a main line 4 is connected for supplying fuel. The water tank 5 is connected by a main line 6 for supplying water to a fire-jet burner 3. Compressor 7 is connected through a heat exchanger 8 installed in the tank 5, the electric air heater 9, the adsorber 10 and electrically connected to the control panel 11 controlled valve 12 through line 13 for supplying air to the fire gun 3. A device for heating The tank 5 is made in the form of an additional heat exchanger 14 located therein, which is installed in the air supply pipe 15. The inlet of the pipeline 15 is through, the control valve 16 is connected to the line 13, and the outlet of the pipe 15 through the control valve 17 is also connected to the highway 13, while the valves 16 and 17 and the electric heater 9 are electrically connected to the control panel 11 of the control (not shown). For additional heating of water in the tank 5, the heating element 18 can be placed in the latter.

00

Устройство дл термического бурени Device for thermal drilling

скважин работает следующим образом.wells works as follows.

При термодинамеханическом разрушенииWith thermodynamic destruction

5 горных пород с пульта 11 управлени подаетс сигнал на обесточивание электронагревател 9, открытие клапана 12 и закрытие вентилей 16 и 17. Сжатый воздух из компрессора-7 с температурой 100-130°С поступает в теплообменник 8 вод ного бака 5, где отдает воде свое тепло. Интенсивное охлаждение сжатого воздуха в теплообменнике 8 приводит к конденсации паров влаги, наход щейс в нем, с последующим удалением кон- денсата вручную или автоматически (не показано). Очищенный от капельной влаги и охлажденный сжатый воздух через выключенный электронагреватель 9 поступает в адсорбер 10 (известно, что чем ниже температура осушаемого в адсорбере сжатого5 rocks from the remote control 11 controls the signal for de-energizing the electric heater 9, opening the valve 12 and closing the valves 16 and 17. Compressed air from compressor-7 with a temperature of 100-130 ° C enters the heat exchanger 8 of the water tank 5, where it gives its water heat. Intensive cooling of the compressed air in the heat exchanger 8 leads to condensation of moisture vapor contained in it, followed by removal of the condensate manually or automatically (not shown). Purified from condensed moisture and cooled compressed air through the switched off electric heater 9 enters adsorber 10 (it is known that the lower the temperature of the compressed air dried in the adsorber

0 воздуха, тем эффективнее идет процесс адсорбции ), где осушаетс путем отделени парообразной влаги и далее направл етс по магистрали 13 к огнеструйной горелке 3, куда одновременно поступает горючее по магистрали 4. В результате происходит сгорание горючего и выделенна теплота полностью расходуетс на термическое разрушение горных пород без затрат на превращение влаги окислител в перегретый пар, соответствующий температуре газовой струи,0 air, the more effective is the adsorption process), where it is dried by separating vaporous moisture and then directed along line 13 to the fire-jet burner 3, where fuel simultaneously enters through line 4. As a result, the fuel burns and the heat released is completely consumed for the thermal destruction of mountainous rocks without the cost of converting moisture to oxidant into superheated steam corresponding to the temperature of the gas stream,

Q т. е. осуществл етс эффективное термическое бурение или расширение скважин.Q, i.e., efficient thermal drilling or well expansion is carried out.

Дл перехода из процесса бурени в процесс продувки с пульта 11 управлени подаетс сигнал на включение электронагревател 9, закрытие клапана 12 и откры5 тие вентилей 16 и 17. В результате сжатый воздух из компрессора 7 с температурой 100-130°С поступает в теплообменник 8, где отдает воде свое тепло. Ин5For the transition from the drilling process to the purging process, the control panel 11 is given a signal to turn on the electric heater 9, close the valve 12 and open the valves 16 and 17. As a result, the compressed air from the compressor 7 with a temperature of 100-130 ° C enters the heat exchanger 8, where gives water its heat. In5

тенсивное охлаждение сжатого воздуха в теплообменнике 8 приводит к процессу конденсации с последующим удалением конденсата перед поступлением сжатого воздуха в электронагреватель 9 (как известно, наиболее эффективно процесс регенерации осуществл етс сжатым воздухом, очищенным от влаги и особенно капельной, котора приводит к растрескиванию адсорбента и интенсивному его износу).The intensive cooling of compressed air in the heat exchanger 8 leads to a condensation process and subsequent removal of condensate before the compressed air enters the electric heater 9 (as is well known, the regeneration process is most efficient with compressed air that is free from moisture and especially droplet air, which leads to cracking of the adsorbent and intensively wear).

Очищенный от капельной влаги сжатый воздух поступает во включенный электронагреватель 9, где нагреваетс до 220- 240°С и, проход через адсорбер 10, осуществл ет процесс регенерации его, после чего насыщенный парами влаги десорбции с температурой около 100°С через открытый вентиль 16 поступает в дополнительный теплообменник 14, где охлаждаетс , отдава свое тепло воде вод ного бака 5. Охлажденный воздух регенерации с влагой десорбции через открытый вентиль 17 по магистрали 13 проходит через огнеструй- ную горелку 3, осуществл незначительное охлаждение теплонапр женных элементов. Вслед за этим из вод ного бака 5 в огне- струйную горелку 3 поступает охлаждающа вода по магистрали 6 и, проход по соответствующим каналам, охлаждает тепло- напр женные элементы огнеструйной горелки 3, далее вода движетс через сверлени и каналы породоразрушающих элементов 2 бурового става 1. После охлаждени породоразрушающих элементов 2 и огнеструйной горелки 3 вода выбрасываетс в скважину, где интенсивно испар етс за счет тепла продуктов сгорани топлива . Смесь воды, поступающей из вод ного бака 5, и влаги, содержащейс в продувочном сжатом воздухе после регенерации адсорбера 10, под воздействием газообразных продуктов сгорани образует пуль- поизвесь, котора выбрасываетс из скважины .Purified compressed air from droplet moisture enters the switched on electric heater 9, where it is heated to 220–240 ° C and, passing through the adsorber 10, performs its regeneration process, after which saturated desorption with vapors of about 100 ° C through the open valve 16 enters to an additional heat exchanger 14, where it is cooled by transferring its heat to the water of the water tank 5. The cooled regeneration air with desorption moisture through the open valve 17 through line 13 passes through the fire-jet burner 3, carried out a slight teplonapr cool the conjugated elements. Following this, from the water tank 5, cooling water flows through line 6 to the fire-jet burner 3 and, passing through the respective channels, cools the heat-stressed elements of the fire-jet burner 3, then the water moves through the drilling and channels of the rock-breaking elements 2 of the drill bit 1 After cooling of the rock-breaking elements 2 and the fire-burner 3, the water is released into the well, where it is rapidly evaporated due to the heat of the combustion products of the fuel. The mixture of water coming from the water tank 5 and the moisture contained in the purge compressed air after the regeneration of the adsorber 10, under the influence of gaseous combustion products, forms a pulp that is ejected from the well.

Совместный процесс отдачи тепла воде в баке 5 теплообменником 8 и дополнительным теплообменником 14 обеспечивает предотвращение замерзаний воды при отрицательных температурах окружающей среды. При чрезмерно низких температурах окру0The combined process of heat release to the water in the tank 5 by the heat exchanger 8 and the additional heat exchanger 14 ensures the prevention of water freezing at negative ambient temperatures. At extremely low temperatures around

жающей среды, когда тепла, выдел емого сжатым воздухом, не хватает дл предотвращени замерзани воды, может включатьс нагревательный элемент 18.When the heat generated by the compressed air is insufficient to prevent the water from freezing, the heating element 18 may be turned on.

Claims

Invention Formula

A device for thermomechanical drilling of wells, including a drill body in the form of a drill rod, at the end of which rock-breaking elements and a fire-jet burner are installed, a main line for supplying fuel to the fire-jet torch, a water tank that is connected to the fire-jet torch by a main line for supplying 5 water, a main line for supplying air from the compressor to the fire burner, in which a heat exchanger placed in the water tank and electrically connected to the control panel of a controlled valve are installed in series, device

0 for heating the water tank and the control valves installed in the pipeline for air supply, which are electrically connected to the control panel, characterized in that, in order to increase

5 the efficiency of its operation at negative ambient temperatures while improving the reliability of the drilling unit by improving the quality of the blowing agent, it is equipped with series installed in the pipeline

0 for supplying air between the heat exchanger and the valve-controlled electric air heater and adsorber, and the device for heating the water tank is in the form of an additional heat exchanger located in the water tank, which is installed in the air supply pipe, while the air inlet pipe inlet is connected through a control valve with a line for supplying air between the adsorber and a controllable valve, and the outlet of the pipeline for supplying air through the control valve is connected to the line for odachi air between the controllable valve and ognestruynoy burner, wherein the air heater is electrically connected to the control panel.