устройство для эрозионного гидромониторного разрушения горной породы

Формула изобретения

Устройство эрозионного гидромониторного разрушения горной породы, содержащее калибровочное отверстие и насадку с разгонным участком и отверстиями для эжекции, отличающееся тем, что гидромониторная насадка выполнена с возможностью установки в гнездо долота и снабжена диффузорной трубой со смесительной камерой, при этом калибровочное отверстие выполнено в гидромониторной насадке, а разгонный участок и отверстия для эжекции - в диффузорной трубе с размещением внутренней кромки отверстий для эжекции в плоскости выхода струи из насадки.

Описание изобретения к патенту

Устройство относится к горному делу, а именно к способу разрушения горной породы затопленной гидромониторной струей.

Известно устройство для эрозионного бурения скважин, содержащее полую насадку с осевой камерой разгона частиц абразивного материала и окнами для их эжектирования (А. с. 870705 СССР, МКИ E 21 C 37/16, E 21 B 7/18. Способ эрозионного бурения скважин и устройство для его осуществления).

Известен гидромониторный бур для эрозионного разрушения породы, содержащий эжектор, выполненный в виде соосных по отношению к гидромониторам конфузоров, высоконапорный сплав, гидравлически связанный с гидромонитором (А. с. 1057688 СССР, МКИ E 21 C 45/00, E 21 B 7/18. Гидромониторный бур).

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, повышающее эффективность гидромониторного разрушения горной породы затопленными струями путем приближения гидромониторной насадки к забою. (Эффективность долот с приближенными к забою насадками /Н.А.Жидовцев, В.И. Кириллин, Е.Н.Бородин и др. // Нефтяное хозяйство, 1990, N 2, c. 14-18).

Известные технические решения не обеспечивают возможности использования эрозионного способа разрушения пород при бурении скважин шарошечными и истирающего типа долотами из-за отсутствия в удлиненных насадках диффузорных окон и разгонной трубы, а в других - устройства, имея все необходимое для реализации этого способа, по своим габаритам и конструктивным особенностям не вписываются в ограниченные пространства шарошечных и истирающего типа долот.

Задачей изобретения является повышение гидравлической мощности затопленной струи за счет использования эффекта эрозионного разрушения эжектируемым шламом выбуренной породы.

Предлагаемое устройство позволяет повысить эффективность гидромониторного разрушения породы при бурении скважины шарошечными и истирающего типа долотами за счет реализации кинетической энергии ударяющихся о забой частиц выбуренной породы, эжектируемых из надшарошечного пространства.

На фиг.1 изображена схема устройства.

Устройство эрозинного гидромониторного разрушения горной породы содержит калибровочное отверстие 2, насадку 1 с разгонным участком 6 и отверстиями для эжекции 4. Гидромониторная насадка 1 выполнена с возможностью установки в гнездо долота, снабжена диффузорной трубой 3 со смесительной камерой 5. Калибровочное отверстие 2 выполнено в гидромониторной насадке 1 перед смесительной камерой 5, а разгонный участок 6 и отверстия для эжекции 4 - в диффузорной трубе 3 с размещением внутренней кромки отверстий 4 для эжекции в плоскости выхода струи из насадки 1.

При выходе из калибровочного отверстия 2 вокруг струи возникает вакуумное пространство, которое засасывает насыщенный выбуренной породой 7 буровой раствор 8, окружающий насадку 1. Буровой раствор 8 с выбуренной породой 7 поступает в смесительную камеру 5, где смешивается со струей и разгоняется по разгонному участку 6 до скорости струи. За счет эжекции суммарный поток раствора, падающий на забой, увеличивается на величину коэффициента эжекции в пределах 0,5-0,8 выходящего потока чрез калибровочное отверстие 2.

Шлам, содержащий абразивные частицы выбуренной породы, разогнанный до скорости струи, с большой динамической силой ударяется о породу, разрушая ее микроударами. В результате совместного действия достигается эффективное гидромониторное разрушение породы затопленной струей. При этом разрушающая сила струи увеличивается при количестве абразива, обеспечивающем увеличение плотности раствора на 0,1 г/см³, в 2 раза, а на 0,4 г/м³ - в 10-15 раз, что в итоге приводит к росту механической скорости разрушения породы в 2-3 раза.