SU985286A1 - Термический расширитель буровых скважин - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к горной проьвдаленности и может быть использовано дл  расширени  буровых скважин с одновременным или последовательным их бурением.

Известны термические расширители буровых скважин, имеющие , буровой став и механический породоразрушанлций инструмент.

Буровые станки снатенные такими расширител ми, позвол ют прюизводить расширение скважины одновременно с ее бурением или по окончании бурени  при подъеме бурового става, т.е. последовательно с бурением 1).

Недостатком известного термического расширител   вл етс  низка  эффективность процесса термического расширени  из-за малого (3-5%) коэффициента ввода тепловой энергии в породу при конвективном теплообмене газовой струи с поверхностью скважины , а также, высокой избирательности относительно физических свойств горных пород. Кроме того, известный расширитель сложен по конструкции и поэтому недостаточно надежен в работе .

НсШболее близким к предлагаемому  вл етс  термический расширитель

буровых скважин, содержащий корпус, выполненный в виде штанги, соединенной с буровым ставом и механическим породоразрушак цим инструментом.

в этом расширителе, в корпусе имеетс  три равномерно распределенных боковых газовых сопла, что повышает эффективность расширени  скважин 2

Однако эффективность расширени 

10 остаетс  низкой, так как КПД ввода тепловой энергии в породу не превы-шает 4-6%, а конструкци  раоиириге-. л  сложна.

15

Цель изобретени  - повьиаение эффективности расширени  ёкважин, за счет повышени  КПД ввода энергии в породу и упрощение конструкции расширител .

20

Указанна  цель достигаетс  тем, что термический расширитель буровых скважин, включающий корпус, выполненньМ в виде штанги, соединенной С; буровым ставом и механичес25 ким породоразрушающим инструментом, корпус снабжен коаксиальным керамическим блоком с каналами, в которых размещены электронагревательные элементы , электрически соединенные с

30 токосъемными кольцами,

Кроме того расширитель снабжен цилиндрическим кожухом, выполенным из жаропрочного металла и установленным на керамическом блоке.

На внешнюю поверхность цилиндрического кожуха нанесено жаростойкое покрытие из борида циркони .

. На фиг. 1 показан продольный осевой разрез термического расширител  на фиг. 2 и 3 - продольный и поперечный .разрез термического расширител .

Термический расширитель содержит корпус 1, соединенный посредством конической резьбы с буровым ставом 2 и механическим породоразрушак цим инструментом 3. На корпусе 1 установлен электроизол ционный керами геский блок 4 с размещенными в его каналах (.не обозначены ; электронагревательными элементами 5, которые могут быть выполнены спиральными из проволоки с высоким удельным сопротивлением (фиг. 1 ) или стержневыми из карборунда, графитовые и др. (фиг. 2). Керамический блок 4 с элементами 5 защищен от механических повреждений цилиндрическим кожухом 6, выполненным из жаропрочной стали например Х28Н48В5. Гайка 7 преп тствует осевому перемещению керамического блока 4 и кожуха 6. В нижней части корпуса 1 выполнена коническа  резьба, в которой закреплен инструмент 3. Элементы 5 электрически соединены посредством бурового става 2 и кабел  8 с токосъемными ; кольцами 9, установленными в верхней части бурового става 2, одно кольцо закреплено на ставе через изол тор 10, а другое - без изол тора. Кольца 9 подключены к источнику питани  посредством контактных щеток 11.

Термический расширитель работает следующим образом.

При вращении става 2 и подачи его на забой породоразрушающий инструмент 3 разрушает породу и образует скважину. При достижении глубины скважины, соответствующей началу котлового расширени , на щетки 11 подают электрический ток, в результате чего разогреваютс  нагреватели 5 и кожух б становитс  мощным истбчНИКОМ инфракрасного (ИК ) излучени , воздействующего на стенки скважины. Так, при температуре кожуха 6, равной плотность потока излучени  составл ет 20-25 Вт/см, что достаточно дл  эффективного разрушени  стенок скважины в режиме шелушени  при невысокой энергоемкости. При повышении температуры кожуха б эффективность разрушени  увеличибаетс .

Вынос продуктов разрушени  обеспечивает сжатый воздух, подаваемый с скважину через центральный канал бурового става 1 с одновременным его охлаждением.

Нагреватели 5 могут быть низкотемпературные - из сплавов с высоким удельным сопротивлением (нихромов ) с рабочей температурой до и высокотемпературные - керамические (карборундовые, дисилицидмолибденовые , графитовые, с рабочей температурой до 1бОО°С. В первом случае, дл  уменьшени  тепловых потерь от обратного потока «воздуха, вынос щего продукты разрушени , целесообразнее последователь1ное расширение скважины, т.е. сначала бур т скважины, на полную глубну с выключеннытии элементами 5, затем прекратив подачу воздуха, включают элементы 5 и, поднима  буровой став, расшир ют скважину, и наконец вновь подайт воздух и очищают скважну от продуктов разрушени . В случа использовани  высокотемпературных нагревателей расширение скважины производ т одновременно с бурением.

Покрытие на внешней поверхности кожуха б, согласно закону СтефанаБольцмана , увеличивает радиационный КПД нагревательных элементов 5 и плотность потока ИК-излучени . Оно может быть нанесено, например методом плазменного напылени  борида цикони  IE 0,95/, борида гафни  (Е 0,94) и других материалов с рабочей температурой до 2000-2500 с.

Такое выполнение предлагаемого расширител  позвол ет значительно повысить эффективность термического расширени  скважин, расширить диапазон эффективно V разрушаемых горных пород, упростить конструкцию и повысить надежность работы буровых станков на горнорудных предпри ти х .

Claims (3)

1.Термический расширитель буровых скважин, включающий корпус, выполненный в-виде штанги, соединенный с буровым ставом и механическим породоразрушанлцим инструментом, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности расширени  скважин, за счет повышени  КПД ввода энергии в породу и упрощени  конструкции расширител , корпус снабжен коаксиальным .керамическим блоком с каналами, в которых размещены электронагревательные элементы, электрически соединенные с токосъемными кольцами.

2.Термический расширитель по

п. 1, отличающийс  тем, что он снабжен цилиндрическим кожухом , выполненным из жаропрочного металла и установленным на керайичес5 ком блоке.

3. Термический расширитель по п. 2,о тл и ч ающи и с  тем, что на внешнюю поверхность цилиндрического кожуха нанесено жаростойкое покрытие,из борида циркони .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1. Авторское рвидетельство СССР 642475, кл. Е 21 С 37/16, Е 21 В 7/14, 1979.

,2. Авторское свидетельство СССР по за вке 3266063/22-03,

кл. Е 21 С 37/16, И 21 В 7/14, 1981.