SU866094A1 - Устройство дл термического бурени горных пород высокотемпературной реактивной струей газа - Google Patents

Description

Изобретение относится к оборудованиям для бурения, в частности к устройсг-* вам для термического бурения горных пород высокотемпературной реактивной струей газа.

Известно устройство для термического бурения горных пород, содержащее размешенную в кожухе камеру сгорания с распределительной головкой на входе и соилом на выходе и установленную вокруг нижней части камеры сгорания дополнительную камеру с щелевым кольцевым соплом, открытым в сторону сопла камеры сгорания. С помощью распределительной головки пространство камеры сгорания сообщается с магистралями подвода горючего и окислителя, а дополнительная камера соединена с магистралями подвода горючего и окислителя, причем дополнительная камера соединена с магистралью подвода окислителя, который по кольцевому соплу поступает в корень газового факела, истекающего из камеры f сгорание £1 ] .

При такой схеме работы устройства достигается дожигание горючего, сгорающего неполностью в камере сгорания. В этом случае обеспечивается более полное сгорание топливной смеси.

Однако использование этого устройства для расширения скважин оказывается нерациональным по той причине, что сверхзвуковая скорость истечения газового факела уменьшает его теплосодержание, так как значительная часть тепловой энергии преобразуется в кинетическую энергию газового потока.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для термического бурения горных пород высокотемпературной реактивной струей газа, включающее цилиндрический корпус и расположенную в нем с кольцевым зазором камеру сгорания, оснащенные на выходе соплами, а также распределительную головку с каналами для прохода горючего и окислителя в камеру сгорания и в кольцевое пространство между ней и корпусом для образов вния топливной смеси [2] .

Особенностью известного устройства является то, что процесс сгорания топливной смеси происходит в обеих камерах, ₅ при этом центральная камера сгорания создает газовый поток с избытком одного компонента топливной смеси, а периферийная камера сгорания - с избытком другого компонента. В результате на срезе ю сопел создаются ударные волны кумулятивного действия, которые вызывают довольно эффективное разрушение породы.

Цель изобретения - повышение эффективности разрушения путем дожигания 15 топливной смеси в скважине.

Эта цель достигается тем, что каналы распределительной головки, которые служат для подвода горючего и окислителя в пространство между корпусом и каме- 20 рой сгорания, имеют большее суммарное проходное сечение по отношению к каналам для подвода тех же компонентов топливной смеси в камеру сгорания.

На чертеже показана схема предлагав- 25 мого устройства.

Оно содержит цилиндрический корпус I, являющийся продолжением бурового става 2. Коаксиально корпусу I установлена камера 3 сгорания, образуя с ним кольцевое 30 пространство 4, при этом корпус I и камера 3 сгорания снабжены на выходе соплами 5 и 6.

В корпусе 1 размещена распределительная головка 7 с каналами 8 для подвода горючего и каналами 9 и 10 для ³⁵ подвода окислителя в камеру 3 сгорания и в кольцевое пространство 4 между ней и корпусом 1. Горючее к распределительной головке 6 подводится по магистрали 11, а воздух - по буровому ставу 2. Распределительная головка 7 на входе в камеру 3 сгорания оснащена завихрителем 12 для воздуха.

Суммарное проходное сечение каналов и Ю, подводящих горючее и окислитель ⁴⁵ в кольцевое пространство 4, больше, чем проходное суммарное сечение каналов 8 и 9, подводящих горючее и окислитель в камеру 3 сгорания. В результате этого компоненты топливной смеси в распреде- ⁵⁰ лительной головке 6 разделяется по объему в соотношении 1/3 и 2/3, поступая “соответственно в камеру 3 сгорания и кольцевое пространство 4.

Образующаяся в камере 3 сгорания топливная смесь воспламеняется с помощью запального средства (не показано), истекая из нее в виде высокотемпературного потока газа в пространство скважины. Поступающий в кольцевое пространство 4 больший поток горючего и окислителя охлаждает стенки камеры 3 сгорания и выходит через кольцевое сопло 6 в пространство скважины, где воспламеняется от газового потока, истекающего из камеры 3 сгорания.

Таким образом, достигается внекамер— ное горение большого объема топливной смеси в пространстве скважины, что позволяет прогреть ее стенки достаточно. . быстро, создав необходимый температурный градиент для эффективного разрушения горной породы. Поэтому использование этого изобретения особенно целесообразно для расширения ранее пробуренных скважин.

Claims (2)

1. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО БУРЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОЛ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ РЕАКТИВНОЙ СТРУЕЙ ГАЗА Изобретение относитс  к оборудовани м дл  бурени , в частности к устройствем дл  термического бурешю гор ых пород высокотемпературной реактивной стру газа. Известно устройство дл  термического бурени  горных пород, срд жащее размешенную в кожухе камеру сгорани  с распределительной головкой на входе и coii лом на выходе и установлеЕгаую вокруг нижней части сгорашг  дополнительную камеру с щелевым кольцевым соплом , открытым в сторону сопла камеры сгорани . С помощью распределительной Головки пространство камеры сгсфагаа  со общаетс  с магистрал ми подвода горючег и окислител , а дополнительна  кш ге|ра соединена с магистрал ми подвода горю чего и окислител , причем допюлнительна  камера соединена с магистралью подвода окислител , который по кольцевому соплу поступает в корень газового факела, исте из камеры сгорание Г 1 . При такой схеме работы устройства достигаетс  дожигание горючего, сгорающего неполностью в камере сгорани . В этом случае обеспечиваетс  более полное сгорание топливной смеси. Однако 1к:пользование этого устройства дл  расширени  скважин оказываетс  нерациональным по той причине, что сверхзвукова  скорость истечени  газового факела уменьшает его теплосодержание, так как значительна  часть тепловой энергии преофазуетс  в кинетическую энергию РОЗОВОГО потока. Недаболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство дл  термического бурени  горных пород высокотемпературной реактивной струей газа, включающее цилиндрический корпус и расположенную в нем с кольцевым зазором камеру сгорани , оснащенные на выходе соплами, а также распределительную головку с каналами дл  прохода горючего и окислител  в камеру сгорани  и в кольцевое пространство между ней в корпусом дл  образовани  топливной смеси 2 . Особенностью нзвестного устройства  вл етс  то, что процесс сгорани  тошшв ной смеси происходит в обеих камерах, при этом центральна  камера сгорани  создает газовый поток с избытком одного компонента топливной смеси, а периферийна  камера сгорани  - с избытком другого компонента. В резутпэтате на срезе сопел создаютс  ударные волны кумул тивного действи , которые вызывают довольно эффективное разрушение породы. Цель изобретени  - повышение эффективности разрушени  путем дожигани  топливной смеси в скважине. Эта цель достигаетс  тем, что каналы распределительной головки, которые служат дл  подвода горючего и окислител  в пространство между корпусом и камерой сгорани , имеют большее суммарное проходное сечение по отношению к каналам дл  подвода тех же компонентов топливной смеси в камеру сгора1ш . На чертеже показана схема предлагаемого устройства. Оно содержит цилиндрический корпус I  вл ющийс  продолжением бурового става 2. Коаксиально корпусу I установлена ка мера 3 сгорани , образу  с ним кольцево пространство 4, при этом корпус I и кам ра 3 сгорани  снабжены на выходе соплами 5 и 6. В корпусе I размещена распределительна  головка 7 с каналами 8 дл  подвода горючего и каналами 9 и Ю дл  подвода окислител  в 3 сгорани  и в кольцевое пространство 4 между ней и корпусом I. Горючее к распределительной головке 6 подводитс  по магистрали II, а воздух - по буровому ставу 2. Рас пределительна  головка 7 на входе в камеру 3 сгорани  оснащена завихрителем 12 дл  воздуха. Суммарное проходное сечение каналов 8 и Ю, подвод щих горючее и окислител в кольцевое пространство 4, больше, чем проходное суммарное сечение каналов 8 и 9, подвод щих горючее и окислитель в камеру 3 сгорани . В результате этого компоненты топливной смеси в распределительной 1Х)ловке 6 раздел етс  по объему в соотношении 1/3 н 2/3, шзступа  соответственно в камеру 3 сгорани  и кольцевое пространство 4. Образующа с  в камере 3 сгорани  топлив.на  смесь воспламен етс  с помощью запального средства (не показано), истека  из нее в виде высокотемпературного потока газа в 1фостранство скважины . Поступающий в кольцевое пространство 4 больший поток горючего и окислител  охлаждает стенки камеры 3 сгнэрани  и выходит черев кольцевое сопло 6 в пространство скважины, где воспламен етс  от газового потока, истекающего из камеры 3 сгорани . Таким образом, достигаетс  внекамерное горение большого объема топливной смеси в пространстве скважины, что позвол ет прогреть ее стенки достаточно, ч быстро, создав необходимый температурный градиент дл  эффективного разруитени  горной породы. Поэтому использование этого изобретени  особенно целесообразно дл  расширени  ранее пробуренных скважин . Формула изобретени  Устройство дл  термического бурени  горных пород высокотемпературной реактивной струей газа, включающее цилиндри- ческий корпус и расположенную в нем с кольцевым зазором камеру сгорани , оснащенные на выходе соплами, а также распределительную головку с каналами дл  прохода горючего и окислител  в камеру сгорани  и в кольцевое пространство между ней и корпусом дл  образовани  топливной смеси, отличающеес  тем, что, с целью повышени  эффективности разрушени  путем дожигани  топливной смеси в скважине, каналы распределительной головки, которые служат дл  подвода горючего и окислител  в пространство между корпусом и камерой сгорани , имеют большее суммарное проходное сечение по отношению к каналам дл  подвода тех же компонентов топливной смеси в кам&ру сгорани . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство ОССР № 161130, кл. Е 21 С 21/ОО, 1963.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 279525, кл. Е 21 С 21/ОО, 1967 (прототип).