Устройство для термического бурения скважин

 

Изобретение относится к устройствам для термического бурения скважин путем воздействия на разрушаемую породу струями раскаленного газа. Цель изобретения - повышение эффективности работы за счет повышения надежности дистанционного запуска устройства. В корпусе 1 размещена камера сгорания 2 с распределительной головкой 3. В последней имеются отверстия 4 для входа окислителя, установлена форсунка 5 и закреплена система запуска. Выполнена она в виде расположенной в трубчатом элементе (ТЭ) 7 свечи зажигания 8. Закреплен ТЭ 7 на головке 3 и соединен с камерой сгорания 2 отверстием 9, а с атмосферой - трубопроводом 10. На трубопроводе 10 установлен нормально закрытый клапан 11 и регулировочный дроссель 12. Свеча зажигания 8 выполнена с нагревателем. При этом ТЭ 7 выполнен с цилиндрической подложкой. На внутренней поверхности подложки размещен нагреватель в виде проводящей пленки из металла или резистивного сплава. Топливная смесь из камеры 2 поступает в ТЭ 7, где воспламеняется от свечи зажигания 8. Факел выбрасывается в камеру 2 и воспламеняет топливную смесь. По достижению устойчивого горения закрывают клапан 11 и выключают свечу 8. 17 з.п. ф-лы, 9 ил. Ш (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<511 4 Е 21 В 7/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4277738/22-03 (22) 15.05.87 (46) 23.01.89. Бюл. № 3 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) В. А. Алексеев, В. Т. Загрутдинова, А. 3. Байков и С. Н. Макозин (53) 622.243.94 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 574529, кл. Е 21 В 7/14, 1972.

Авторское свидетельство СССР № 682644, кл. Е 21 В 7/14, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к устройствам для термического бурения скважин путем воздействия на разрушаемую породу струями раскаленного газа. Цель изобретения— повышение эффективности работы за счет повышения надежности дистанционного запуска устройства. В корпусе 1 размещена камера сгорания 2 с распределительной го„„SU„„1452912 ловкой 3. В последней имеются отверстия

4-для входа окислителя, установлена форсунка 5 и закреплена система запуска.

Выполнена она в виде расположенной в трубчатом элементе (ТЭ) 7 свечи зажигания 8. Закреплен ТЭ 7 на головке 3 и соединен с камерой сгорания 2 отверстием 9, а с атмосферой — трубопроводом 10.

На трубопроводе 10 установлен нормально закрытый клапан 11 и регулировочный дроссель 12. Свеча зажигания 8 выполнена с нагревателем. При этом ТЭ 7 выполнен с цилиндрической подложкой. На внутренней поверхности подложки размещен нагреватель в виде проводящей пленки из металла или резистивного сплава. Топливная смесь из камеры 2 поступает в ТЭ 7, где воспламеняется от свечи зажигания 8.

Факел выбрасывается в камеру 2 и воспламеняет топливную смесь. По достижению устойчивого горения закрывают клапан 11 и выключают свечу 8. 17 з и. Ф лы, 9 ил.

1452912

Изобретение относится к устройствам для термического бурения скважин путем воздействия на разрушаемую породу струями раскаленного газа.

Цель изобретения — повышение эффективности работы за счет повышения на. дежности дистанционного запуска устройства.

На фиг. 1 представлено предлагаемое ,,устройство для термического бурения скважин, продольный разрез; на фиг. 2 — трубчатый элемент с нагревателем, продольный разрез; на фиг. 3 — 9 — варианты выполнения нагревателя.

Устройство для термического бурения ,скважины содержит корпус 1, в котором размещены камера 2 сгорания, ограничен ная с одной стороны распределительной головкой 3, в которой имеются отверстия

4 для входа окислителя (воздуха), и установлена форсунка 5 для распыливания горючего, подводимого по центральному трубо проводу 6. На распределительной головке 3, закреплена система запуска в виде распо, ложенной в трубчатом элементе 7 свечи 8 зажигания. Трубчатый элемент соединен одним концом с камерой 2 сгорания отверстием 9, а другим — с атмосферой (затрубным пространством) посредством трубопровода 10, на котором установлены нормально закрытый клапан 11 и регулировочный дроссель 12.

Свеча 8 зажигания выполнена с нагревателем 13, расположенным на внутренней поверхности подложки 14, установленной в трубчатом элементе 7. Нагреватель (фиг. 3) содержит цилиндрическую подложку 15, изготовленную, например, из металла — окиси алюминия или окиси кремния и имеющую длину около 1 0 см и диаметр 0 5 см.

Кромки 16 подложки 15 выполнены по радиусам и чисто отшлифованы, на внутреннюю цилиндрическую поверхность нагревателя наклеена, металлическая и металлокерамическая пленка 17 толщиной 0,1—

1,0 мкм, являющаяся электрическим нагревательным элементом. Пленка 17 может быть выполнена из благородного металла или металлокерамики, содержащей металл платиновой группы. Пленка 17 может быть, например, нанесена путем покрытия внутренней поверхности нагревателя и его торцов тонким слоем платинового реактива и по следующего обжига при 1000 С в течение

10 — 20 мин для создания платинового покрытия толщиной около 10 мкм. После нанесения пленки на нагревателе выполняют спиральные канавки 18 в средней части нагревателя, образуя, тем самым, многозаходную спираль. Участки пленки 17, размещенные на противоположных концах нагревателя и на его торцах, обеспечивают параллельное соединение заходов спирали.

Предпочтительная величина электрического

l0

55 сопротивления спирали находится в пределах 0,5 до 2,0 Ом.

Нагреватель (фиг. 4) содержит цилиндрическую керамическую подложку 15, на внутреннюю поверхность которой нанесена первая проводящая пленка 19, служащая нагревательным элементом, изготовленная, например, из платины толщиной 0,1 — 10 мкм, на концевые участки цилиндрической поверхности и торцы подложки поверх пленки

19 нанесены дополнительные пленки 20, толщина которых больше толщины пленки

19. Пленки 20 имеют низкое электрическое сопротивление и образуют электроды нагревателя. Они могут быть изготовлены также из металлов платиновой группы. Участок, расположенный между пленками 20, образует нагревательный элемент.

В нагревателе (фиг. 5) первая проводящая пленка 21 нанесена на наружные цилиндрическую и торцовые поверхности подложки 15. Затем поверх пленки нанесен слой второго металла и на участке сплавлен с первой пленкой, в результате чего образован слой 22 сплава высокого сопротивления на средней части подложки

15. Второй металл выбирают так, чтобы образованный сплав имел более высокое сопротивление, чем первой пленки. Сопротивление слоя сплава также выполняют в пределах от 0,5 до 2,0 Ом. Нагревательные элементы предпочтительно выполняют из металлов или металлокерамики на основе металлов платиновой группы из-за их высокой коррозионной стойкости. Кроме того, эти металлы оказывают каталитическое действие на воспламенение топлива, имеют положительный температурный коэффициент сопротивления, что позволяет путем подбора сопротивления и конфигурации нагревательного элемента сделать нагревательный элемент самоограничивающимся по сопротивлению.

Для обеспечения каталитического действия запальной свечи не обязательно выполнять сам нагревательный элемент из металла платиновой группы.

Металлический пленочный нагреватель 23 (фиг. 6) выполнен из резистивного сплава, например нихрома, и расположен непосредственно на подложке 15. Средний участок нагревательного элемента между контактными торцами покрыт тонким слоем диэлектрика 24, например окиси алюминия. Диэлектрический слой покрыт тонкой пленкой 25 металла платиновой группы. Пленка 25 покрывает контактный торец, обеспечивая электрическое заземление пленки и предотвращение накапливания статических зарядов. Диэлектрический слой 24 может быть выполнен из полупроводникового материала, способного пропускать статические заряды, возникшие на планке 25, непосредственно к пленочному нагревателю 23.

Пленка 26 из металла платиновой группы нанесена на резистивный нагревательный эле1452912 мент 27 (фиг. 7). На поверхности контакта пленка 26 и элемент 27 частично сплавлены так, что открытая наружная поверхность нагревателя в основном покрыта мегаллом платиновой группы.

Для дополнительной защиты нагревательного элемента от жестких условий окружающей среды внутри камеры сгорания на поверхность нагревательного элемента 28 нанесен пористый керамический слой 29, выполненный из окиси алюминия, шпинели или другого керамического материала (фиг. 8).

Зтот пористый слой может быть использован в сочетании с любым из описанных нагревателей.

Для повышения конструктивных качеств нагреватель может быть выполнен с цилиндрической подложкой 30 (фиг. 9). На внутренней поверхности подложки имеется пленка из диэлектрика 31 в виде образованного химическим путем окисла или в виде нанесенного слоя из окиси алюминия или шпинели. На пленку 31 нанесена проводящая пленка 32.

Устройство работает следующим образом.

Перед запуском в камеру 2 сгорания подают окислитель по отверстиям 4, открывают клапан 11, включают свечу 8 зажигания и подают горючее через трубопровод

6 и форсунку 5. Распыленное горючее смешивается с воздухом, и образовавшаяся топливная смесь под действием перепада давления между камерой сгорания 2 и атмосферой (затрубным пространством) поступает через отверстие 9 в трубчатый элемент

7 к свече 8 зажигания. После воспламенения под действием нарастающих давления и температуры в трубчатом элементе 7 из отверстия 9 выбрасывается факел пламени в камеру 2 сгорания и воспламеняет находящуюся там топливную смесь.

По достижении устойчивого горения закрывают клапан 11 и выключают свечу 8 зажигания.

Предлагаемое устройство для термического бурения скважин по сравнению с известными обладает повышенной надежностью и эффективностью запуска в работу, особенно в условиях глубоких скважин с высоким исходным давлением в камере сгорания.

Формула изобретения

1. Устройство для термического бурения скважин, содержащее корпус с камерой сгорания, сопловой крышкой и распределительной головкой, в которой выполнены отверстия для прохода окислителя в камеру сгорания и встроена топливная форсунка, и систему запуска в виде расположенной в трубчатом элементе свечи зажигания, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы за счет повышения надежности дистанционного запуска устройства, система запуска выполнена в виде трубопровода с дросселем и нормально закрытым клапаном для сообщения полости трубчатого элемента с атмосферой, а свеча зажигания — с нагревателем, при этом трубчатый элемент закреплен на распределительной головке.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что трубчатый элемент выполнен с цилиндрической подложкой, на внутренней поверхности которой размещен нагреватель свечи зажигания.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что нагреватель выполнен в виде проводящей пленки.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что проводящая пленка вполнена из металла.

5. Устройство по и. 4, отличающееся

20 тем, что пленка выполнена из металла платиновой группы.

6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что на поверхности металлической пленки выполнена дополнительная пленка из металла платиновой группы.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что между металлической пленкой и дополнительной пленкой размещен слой диэлектрика.

8. Устройство по пп, 4, 6 и 7, 3Q отличающееся тем, что металлическая пленка выполнена из резистивного сплава.

9. Устройство по и. 2, отличающееся т м, что цилиндрическая подложка выполнена из керамики.

10. Устройство по и. 9, отличающее35 ся тем, что цилиндрическая подложка выполнена из окиси алюминия.

11. Устройство по и. 9, от.гичающееся тем, что цилиндрическая подложка выполнена из окиси кремния.

12. Устройство по и. 2, отличающееся тем, что цилиндрическая подложка выполнена из металла, а ее внутренняя поверхность покрыта пленкой из диэлектрика.

13. Устройство по п. 3, отличающееся

45 тем, что пленка выполнена в виде спирали.

14. Устройство ио и. 13, отличающееся тем, что спираль выполнена многозаходной.

15. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что проводящая пленка выполнена из металлокерамического материала, 16. Устройство по п. 15, отличающееся тем, что металлокерамический материал содержит по меньшей мере один металл платиновой группы.

17. Устройство по п. 15, отличающееся тем, что на металлокерамической пленке размещена дополнительная пленка из металла платиновой группы.

1452912

18. Устройство по п. 17, отличающееся теМ, что между металлокерамической пленкой и дополнительной пленкой размеП ен слой диэлектрика.

1452912

Z3

Я

28

Составитель С. Робатень

Редактор О. Головач Техред И. Верес Корректор Л. Обручар

Заказ 714! /2! Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4