SU1719612A1 - Device for thermal drilling in ice - Google Patents

Device for thermal drilling in ice Download PDF

Info

Publication number
SU1719612A1
SU1719612A1 SU904822264A SU4822264A SU1719612A1 SU 1719612 A1 SU1719612 A1 SU 1719612A1 SU 904822264 A SU904822264 A SU 904822264A SU 4822264 A SU4822264 A SU 4822264A SU 1719612 A1 SU1719612 A1 SU 1719612A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
drilling
ice
heat
wells
shells
Prior art date
Application number
SU904822264A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Эдуард Анатольевич Загривный
Борис Сергеевич Моисеев
Нина Петровна Сафронова
Original Assignee
Ленинградский горный институт им.Г.В.Плеханова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ленинградский горный институт им.Г.В.Плеханова filed Critical Ленинградский горный институт им.Г.В.Плеханова
Priority to SU904822264A priority Critical patent/SU1719612A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1719612A1 publication Critical patent/SU1719612A1/en

Links

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к горному делу и м.б. использовано при бурении-плавлении скважин во льдах. Цель изобретени  - повышение эффективности бурени  за счет перераспределени  внешнего и внутреннего тепловых потоков. Корпус состоит из внутреннего кольца 1 и наружной обечайки 2. Между ними укреплен тепловод 3 полутороидальной формы с ферромагнитными обечайками 4 в его полости. Индуктор 5 создает поле, замыкающеес  по обечайкам 4. При этом в последних выдел етс  тепло, излучаемое в массив льда. Максимум тепловой энергии (до 80%) сконцентрирован на забое, что повышает эффективность работы устройства. 1 ил.The invention relates to mining and m. used in drilling-melting wells in the ice. The purpose of the invention is to increase the drilling efficiency due to the redistribution of external and internal heat fluxes. The body consists of an inner ring 1 and an outer shell 2. Between them, a heat pipe 3 of a semi-toroidal shape with ferromagnetic shells 4 in its cavity is strengthened. Inductor 5 creates a field that shuts off over the shells 4. In this case, the last heat is radiated to the ice mass. The maximum heat energy (up to 80%) is concentrated on the bottom, which increases the efficiency of the device. 1 il.

Description

слcl

СWITH

////

о оoh oh

кэka

Предлагаемое устройство относитс  к технике, примен емой в горной промышленности , в частности к устройствам дл  бурени  скважин во льду и мерзлых грунтах, и может быть использовано дл  отбора керна из грунтов и лед ных покровов.The proposed device relates to a technique used in the mining industry, in particular, to devices for drilling wells in ice and frozen soils, and can be used for core sampling from soils and ice covers.

Известно устройство дл  электротермического бурени  скважин во льду, включающее цилиндрический полый корпус, в теле которого расположены витки электронагревательного элемента 1. Недостатком устройства  вл етс  то, что в устройстве, несмотр  на наличие торцового нагревательного элемента, коэффициент теплопередачи относительно невысок вследствие рассе ни  тепла в верхней части корпуса.A device for electrothermal drilling of holes in ice is known, which includes a cylindrical hollow body, in which body the turns of the electric heating element 1 are located. body parts.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и дости- гаемо.му результату  вл етс  устройство дл  электротермического бурени  скважин во льду, включающее полый цилиндрический корпус-магнитопровод, в теле которого по периметру расположены витки индуктора, плоскость намотки которых в продольном сечении перпендикул рна торцу корпуса-магнитопровода. Недостатком устройства дл  электротермического бурени  скважин во льду  вл етс  то, что вследствие отсутстви  направленной концентрации энергии на забое снижаетс  КПД теплопередачи, возрастает энергоемкость бурени  из-за расплавлени  объемов льда около стенок скважины и, в итоге, уменьшаетс  эффективность бурени .The closest to the proposed device according to the technical essence and achievable. The result is a device for electrothermal drilling of wells in ice, including a hollow cylindrical body-magnetic core, in the body of which the coils of the inductor are located along the perimeter, the winding plane of which is perpendicular to the end face in longitudinal section body-magnetic. A disadvantage of the electrothermal well drilling device in ice is that, due to the absence of directional energy concentration at the bottomhole, the heat transfer efficiency decreases, the drilling energy intensity increases due to the melting of ice volumes near the borehole walls and, as a result, the drilling efficiency decreases.

Цель изобретени  - повышение эффективности бурени  за счет увеличени  мощности , реализуемой на забое.The purpose of the invention is to increase the drilling efficiency by increasing the power realized at the bottomhole.

. Поставленна  цель достигаетс  тем, что между внутренним кольцом корпуса и обечайкой жестко закреплен тепловод полутороидальной формы, имеющий внутреннюю полость с ферромагнитными обечайками, причем высота открытой наружной поверхности теплопровода в 2-4 раза превышает высоту открытой внутреннней поверхности тепловода.. The goal is achieved by the fact that between the inner ring of the housing and the shell there is a rigidly fixed heat pipe of one and a half shape, having an internal cavity with ferromagnetic shell, and the height of the open outer surface of the heat pipe is 2-4 times higher than the height of the open inside surface of the heat pipe.

На чертеже схематически изображено устройство дл  электрического бурени  скважин во льду, продольный разрез.The drawing shows schematically a device for electric drilling in ice, longitudinal section.

Устройство состоит из разъемного полого цилиндрического корпуса, включающего внутреннее кольцо 1 и наружную обечайку 2, выполненную из материала низкой теплопроводности, В корпусе расположен медный концентратор тепловой энергии - тепловод 3, внутренн   полость которого покрыта плотно прилегающими к тепловоду обечайками 4 из ферромагнитного материала. В полости тепловода расположены витки медных проводников - индуктор 5 в изол ции 6.The device consists of a detachable hollow cylindrical body comprising an inner ring 1 and an outer shell 2 made of a low thermal conductivity material. A copper heat energy concentrator — a heat line 3 — is located inside the case, the inner cavity of which is covered by ferrous magnetic shells 4 adjacent to a heat pipe. Coils of copper conductors are located in the cavity of the heat pipe — inductor 5 in insulation 6.

Устройство дл  электротермического бурени  скважин во льду работает следующим образом,The device for electrothermal drilling of wells in ice works as follows,

После установки на лед и подключени  к источнику питани  повышенной частоты (5,5-4 кГц) по индуктору 5 протекает ток, который создает магнитное поле, замыкаю0 щеес  по ферромагнитным обечайкам 4. При этом в них индуктируетс . ЭДС, под действием которой по обечайкам проходит ток, выдел   тепловую энергию.Так как обечайки 4 плотно прилегают к тепловоду 3After being installed on ice and connected to a high-frequency power source (5.5-4 kHz), inductor 5 carries a current, which creates a magnetic field closing through the ferromagnetic shells 4. It induces in them. EMF, under the action of which current flows through the shells, releases thermal energy. Since the shells 4 are tightly attached to the heat pipe 3

5 (например, заклепочное соединение), то температурное напр жение при передаче требуемого количества тепла от обечаек 4 к тепловоду 3 незначительно.5 (for example, a riveted joint), the temperature stress during the transfer of the required amount of heat from the shells 4 to the heat pipe 3 is insignificant.

По сравнению с традиционным спосо0 бом передачи тепла, заключающимс  в том, что нагреватель, по которому протекает ток от внешнего источника, имеет электроизол цию , а следовэтельно.и повышенное тепловое сопротивление при передаче тепла.Compared with the traditional method of heat transfer, which consists in the fact that the heater, through which the current flows from an external source, has electrical insulation, and therefore has a high thermal resistance during heat transfer.

5В предлагаемом устройстве выдел ема  теплова  энерги  сконцентрирована (80% от всей мощности устройства) на торце , т.е. в области контакта с забоем, что значительно увеличивает скорость буре0 ни  -плавлени  скважин.5B of the proposed device, the extracted heat energy is concentrated (80% of the total power of the device) at the end, i.e. in the area of contact with the bottom, which significantly increases the rate of drilling and melting of wells.

Корпус устройства, состо щий из внутреннего кольца 1 и наружной обечайки 2, выполнен из стали, т.е. из материала менее теплопроводного, чем медь. Таким образом,The housing of the device, consisting of the inner ring 1 and the outer shell 2, is made of steel, i.e. from material less heat-conducting than copper. In this way,

5 уменьшена теплопередача через боковые поверхности.5 reduced heat transfer through the side surfaces.

Величина корпуса тепловода из-под экранирующих частей корпуса корректируетс  в зависимости от величины разработкиThe magnitude of the body of the heat pipe from under the shielding parts of the body is adjusted depending on the size of the development

0 скважин и необходимого диаметра керна.0 wells and the required core diameter.

Использование предлагаемого устройства позвол ет существенна увеличить мощность, реализуемую на забое, за счет того, что нагреватель передает тепловуюThe use of the proposed device allows a significant increase in the power sold at the bottomhole, due to the fact that the heater transmits heat

5 энергию непосредственно- тепловоду, а не через изол цию (электро-или тепло}, как при традиционном способе нагрева. Температура всех частей устройства не превышает 100°С при заметно больших передаваемых5 energy directly to the heat pipe rather than through the insulation (electric or heat}, as with the traditional method of heating. The temperature of all parts of the device does not exceed 100 ° C with noticeably large transmitted

0 мощност х. Это обеспечивает эффективность бурени  за счет увеличени  мощности и повышени  надежности отдельных элементов и их долговечности.0 power x. This ensures drilling efficiency by increasing power and increasing the reliability of individual elements and their durability.

Кроме того, предлагаемое устройствоIn addition, the proposed device

5 позвол ет в процессе бурени  выдерживать заданные диаметры как скважины за счет управлени  тепловым потоком, передаваемым в радиальном направлении в скважину, так и керна. Это позвол ет вести безаварий- ное бурение скважины во льду с требуемым5 allows the wellbore diameters of both the well to be maintained during the drilling process by controlling the heat flow transmitted radially to the well and the core. This allows trouble-free drilling in the ice with the required

зазором между снар дом и скважиной при максимально возможных диаметрах скважины и керна.the gap between the projectile and the well at the maximum possible diameters of the well and core.

При испытании предлагаемого устройства пробурено 200 м скважины. Высока  надежность устройства позвол ет вести эффективно бурение-плавление ледников в различных режимах, как сухих, так и залитых незамерзающей жидкостью скважин. Керн, получаемый при бурении-плавлении, содержит многостороннюю информацию об изменении природных условий Земли и представл ет большой интерес дл  целого р да естественных наук, таких,как гл циологи , геофизика, микробиологи  и др. Ф о р м-ула изобретени  Устройство дл  электротермического бурени -плавлени  скважин во льду, содер0When testing the proposed device drilled 200 m wells. The high reliability of the device makes it possible to efficiently drill and melt glaciers in various modes, both dry and non-freeze-filled wells. Drilling-melting kern contains many-sided information about the changing natural conditions of the Earth and is of great interest to a whole range of natural sciences, such as glycologists, geophysics, microbiologists, and others. Formula of electrothermal drilling-drilling in ice containing

5five

жащее корпус, состо щий .из внутреннего кольца и наружной обечайки из материала с низкой теплопроводностью, и индуктор, витки которого намотаны в плоскости, пер- nei икул рной к торцу корпуса, отличающеес  тем, что, с целью повышени  эффективности бурени  путем перераспределени  внешнего и внутреннего тепловых потоков, оно снабжено тепловодом полутороидальной формы с внутренней полостью и размещенными в последней ферромагнитными обечайками, причем тепловод закреплен между кольцом и обечайкой с обеспечением превышени  высоты открытой наружной поверхности тепловода над высотой его открытой внутренней поверхности в 2-4 раза.a stinging body, consisting of an inner ring and an outer shell of a material with low thermal conductivity, and an inductor, the turns of which are wound in a plane that is perpendicular to the end of the case, characterized in that, in order to increase drilling efficiency internal heat fluxes, it is provided with a one-and-a-half heat wave with an internal cavity and ferromagnetic shells placed in the latter, with a heat line fixed between the ring and the shell to ensure that the height of the the outer surface of the heat pipe above the height of its open inner surface 2-4 times.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Устройство для электротермического бурения-плавления скважин во льду, содер жащее корпус, состоящий .из внутреннего кольца и наружной обечайки из материала с низкой теплопроводностью, и индуктор, витки которого намотаны в плоскости, перпег щкулярной к торцу корпуса, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности бурения путем перераспределения внешнего и внутреннего тепловых потоков, оно снабжено тепловодом полутороидальной формы с внутренней полостью и размещенными в последней ферромагнитными обечайками, причем тепловод закреплен между кольцом и обечайкой с обеспечением превышения высоты открытой наружной поверхности тепловода над высотой его открытой внутренней поверхности в 2-4 раза.A device for electrothermal drilling and melting of wells in ice, comprising a casing consisting of an inner ring and an outer shell of material with low thermal conductivity, and an inductor whose coils are wound in a plane perpendicular to the end of the casing, characterized in that, for the purpose of to increase drilling efficiency by redistributing the external and internal heat fluxes, it is equipped with a sesqui-shaped heat pipe with an internal cavity and ferromagnetic shells located in the latter, moreover, eplen between the ring and the shell ensuring the height exceeding the exposed outer surface of the heat line above the height of the inner surface of its open 2-4 times.
SU904822264A 1990-05-03 1990-05-03 Device for thermal drilling in ice SU1719612A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904822264A SU1719612A1 (en) 1990-05-03 1990-05-03 Device for thermal drilling in ice

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904822264A SU1719612A1 (en) 1990-05-03 1990-05-03 Device for thermal drilling in ice

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1719612A1 true SU1719612A1 (en) 1992-03-15

Family

ID=21512569

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904822264A SU1719612A1 (en) 1990-05-03 1990-05-03 Device for thermal drilling in ice

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1719612A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2784516C2 (en) * 2018-04-25 2022-11-28 Рейниш-Вестфелише Технише Хохшуле (Рвтх) Ахен Melting head of ice melting device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 127296, кл. Е 21 В 7/15, 1956. Авторское свидетельство СССР N 588364, кл. Е 21 В 7/15, 1976. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2784516C2 (en) * 2018-04-25 2022-11-28 Рейниш-Вестфелише Технише Хохшуле (Рвтх) Ахен Melting head of ice melting device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3170519A (en) Oil well microwave tools
EP0549654B1 (en) Self-regulating heater utilizing ferro- or ferrimagnetic body
US2932352A (en) Liquid filled well heater
NZ233841A (en) Continuous flow transformer water heater
US9839075B1 (en) Downhole induction heater
US2500305A (en) Electric oil well heater
US20140166301A1 (en) Steam generation
IT8667223A1 (en) Cable, particularly armored cable for the supply of electric and hydraulic energy in oil well drilling rigs.
SU1719612A1 (en) Device for thermal drilling in ice
US3783236A (en) Electrically operated steam heater
GB2577929A (en) Point-of-use induction water heater
US6257355B1 (en) Downhole power generator
EP0617878A1 (en) Induction heater
JPS57187557A (en) Apparatus for heat exchange of water with ground utilizing double pipe
Taylor Solid-nose and coring thermal drills for temperate ice
US3068339A (en) Immersible electric heater
SU1087648A1 (en) Apparatus for electrothermal drilling of hole in ice
SU459585A1 (en) Device for transmitting electricity to downhole measuring instruments and receiving information
RU2290734C1 (en) Electro-mechanical well power source
SU1508353A1 (en) Induction water heater
RU2004129659A (en) METHOD FOR DEPARAFINIZATION OF OIL WELL EQUIPMENT AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2236562C1 (en) Method for providing energy for well equipment with control over extraction of oil or gas and thermoelectric autonomous power source
JPS55110888A (en) Heat pipe device
RU2209918C1 (en) Bit to drill-melt ice
RU95115448A (en) DEVICE FOR LIQUIDATION OF PARAFFIN DEPOSITS IN WELLS