Термомеханическое бурение, страница 7

Термомеханическое колонковое бурение является одним из перспективных направлений повышения эффективности геологоразведочных работ.

Устройство может найти экономически целесообразное практическое применение для бурения твердых горных пород не только малых, но и больших диаметров скважин с выбуриванием гранитных валов, используемых в камнедобывающей промышленностях. Бурение любой крепости пород, а также большой диаметр бурения. Тепловой поток, генерируемый термомеханической коронкой, реально снижает прочность горной породы в прогреваемом слое впереди движущегося забоя и энергоемкость ее разрушения - КПД теплового генератора достигает 50%. Термомеханический породоразрушающий инструмент имеет преимущество при бурении твердых пластичных горных пород, малоабразивных упруго-пластичных пород, мягких и твердых перемежающихся пород, где алмазный инструмент имеет более низкую эффективность.         Недостатком является то, что разупрочнение прослойки горной породы осуществляется трением при больших скоростях вращения породоразрушающего инструмента, что влечет за собой преждевременный износ бурильных штанг при трении их о стенки скважины, износ фрикционных элементов и резцов.

Недостатком является энергоемкость процесса бурения, обусловленная повышенным расходом сжатого воздуха при генерации адсорбента и интенсивным его истиранием из-за пропускания через адсорбер всей массы воздуха, поступающего на продувку скважины, а также нерациональным расходом энергии в этот период на привод компрессора. А также шум и пылеобразование в области проведения бурильных работ. Недостатком установки электродугового плазмобура является отсутствие породоразрушающих элементов для механического разрушения горной породы и нагрев ее до температуры плавления. Бурение скважин плавлением скальных горных пород с удалением избытка расплава с забоя с переводом его за счет охлаждения в твердый шлам, выносом последнего из устья скважины является достаточно сложным техническим решением, поскольку даже раздробленные части расплава имеют значительный вес и, кроме того, при плавлении горной породы будут оплавляться стенки скважины, при этом ствол скважины будет иметь каверны, образующиеся за счет плавления различных включений, температура плавления которых значительно отличается от других составляющих горную породу.

Глава 4. Кинематическая схема, инструменты и др.

      На чертеже дана кинематическая схема устройства для термомеханического бурения скважин.

Устройство включает буровой орган в виде бурового става 1, на конце которого установлены породоразрушающие элементы и огнеструйная горелка 2, к которой присоеденены магистраль 3 для подачи топлива, магистраль 4 для подачи воды, магистраль 5 для подачи воздуха через теплообменник 6 и адсорбер 7 по магистральному патрубку 8 от компрессора 9, связанного посредством всасывающего патрубка 10 с фильтром 11. Привод 12 компрессора 9 снабжен регулятором скорости вращения, например, в виде блока порошковых электромагнитных муфт 13. Внутри адсорбера 7 установлены датчик 14 давления, подключенный к регулятору давления 15, который содержит блок сравнения 16, к которому подключен блок задания 17. Выход блока сравнения 16 соединен с входом электронного усилителя 18, оборудованным блоком 19 нелинейной обратной связи, а выход электронного усилителя 18 соединен с входом магнитного усилителя 20 с выпрямителем на выходе, который подключен к порошковой электромагнитной муфте 13 привода 12 компрессора 9. Кроме этого параллельно теплообменнику 6 и адсорберу 7 между магистралью 5 для подачи сжатого воздуха и магистральным патрубком 8 установлен трубопровод 21 с регулирующими клапанами 22 и 23.

Устройство работает следующим образом.