Способ электрогидравлической разработки скважин и устройство для его осуществления

Номер патента: 1838607

Авторы: Гурковский, Панов

ZIP архив

Текст

(я)з Е 21 В 7/15 НИЯ ОПИСАНИК ПАТЕНТУ П1 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССР М 699839, кл. Е 21 С 37/18, 1968.Авторское свидетельство СССР М 1019890, кл. Е 21 С 37/18, 1981.Авторское свидетельство СССР М 882065, кл. Е 21 С 37/18, 1978.(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ РАЗРАБОТКИ СКВАЖИН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: изобретение относится к области горной промышленности и строительства, а именно к кумулятивной разработке буровых скважин с использованием струи направленного действия, например, струйный долотам. Сущность изобретения; предлагаемый способ предусматривает с Изобретение относится к области горной промышленности, в частности к способам и устройствам для разработки скважин,Целью изобретения является повышение эффективности разработки скважин за счет кумулятивной направленности рабочей струи.Указанная цель достигается тем, что согласно способу злектрогидравлической разработки скважин в жидкой среде коаксиально размещают электроды и подают на электроды электрические импульсы, при этом разряд на коаксиальных электродах сопровождают дополнительным разрядом, который осуществляют по отношению 1838607 АЗ целью обеспечения направленности действия разрушительного эффекта от электро- гидравлического разряда в скважине сопровождение разряда на коаксиальных электродах дополнить еще одним разрядом от еще одной пары электродов, размещенных выше по потоку жидкой среды с пространственным сдвигом по фазе, близким к полупериоду в резонансных условиях в присутствии вращающегося магнитного поля, Устройство, реализующее предлагаемый способ, включает в качестве коаксиального электрода трубопровод и электроизолирующего материала для подачи жидкой электропроводящей среды, представляющего собой жидкий абсолютно расходуемый и самовосстанавливающийся электрод, позволяющий существенно увеличить срок службы подобных устройств. 2 с. и 3 з.п, ф-лы, 1 ил. к основному разрядус пространственным сдвигом фаз. близким к .злупериоду.Кроме этого, дополнительный разряд сопровождают по крайней мере еще одним разрядом с разностью фаз следования, оп- С ределяемой расстоянием между сечениями, в которых размещены дополнительные электроды, причем последовательность следования разрядов определяют, начиная с пары электродов, находящейся выше по высоте разрабатываемой скважины.Кроме этого, длительность электрического импульса на коаксиальных электродах близка либо кратна длительности сопровождающего его импульса, 1838607Кроме этого, на электрический стример, возникающий во время разряда, воздействуют внешним вращающимся магнитным полем,Используя принцип заявляемого способа, может быть построено устройства электрогидравлической разработки скважин, содержащее кааксиальный электрод, выполненный в виде трубопровода для подачи электропроводящей среды и размещенный внутри полого металлического элемента, являющегося вторым электродом, при этом устройство снабжено по крайней мере еще одним дополнительным электродом, выполненным, например, в виде пористой втулки, установленной на коаксиальнам электроде с вазможностью ограниченного перемещения относительно средств сообщения ее с электропровадящей средой, например, перфорации на поверхности коаксиального электрода, при этом коаксиальный электрод выполнен из электроиэолированного материала, а на боковой поверхности полого металлического элемента, в части, близкой к торцу коаксиального электрода, выполнены сквозные окна,Способ заключается в следующем, При подаче электрического импульса на коаксиальные электроды, размещенные в г 1 атоке движущейся жидкой средь 1 происходит двухфазный процесс образования и схлопывания кавитационной каверны образовавшейся за фронтом ударной волны, распространяющейся от канала стримера, в области возникшего разряжения. Форма такой каверны в результате динамической направленности течения жидкой среды, в которой она образуется, будет каплеобразной с расширением сечения в направлении потока, Поэтому ударная волна от другого электрического разряда, инициированного выше па потоку, достигнув поверхности растущей кавернь 1 в момент ее максимального размера, соответствующий примерно полупериаду разряднога импульса, схлопнет ее параболическую каплеабразную поверхность с образованием кумулятивного выброса, направленного по аси образования каверны в сторону разрушаемой преграды. Такая последовательность действий позволяет создать высокоэнергетическую кумулятивную струю, фокусирующую в себе энергию по крайней мере двух разрядов,При условии разнесения нескольких пар электродов вверх по потоку, так чтобы фронт ударной волны от разряда на каждом из них приходил в заданную коаксиальными электродами область образования каверны в одно время, определенное выше названными условиями, получаемый эффект кумуляции может быть усилен и управляем эадействованием только части из приведенной цепи пар электродов. Близость либократность длительности электрического импульса на коаксиальных электродах длительности сопровождающего его импульсаобеспечивает резонансное взаимодействиеударной волны от сопровождающего импульса с поверхностью пульсирующей ка 1 О верны, что существенно повышаетинтенсивность и направленность разрушения от образовавшейся в результате такоговзаимодействия кумулятивной струи. Причем под сопровождающим импульсом пони 15 мается одиночный импульс либо суммарныйрезультат выше рассмотренной последовательностии разрядов.Воздействие на электрическую дугустример) вращающимся магнитным полем20 позволяет изменить пространственнуюформу стримера, возникающего в моментпробоя, расширяя или концентрируя электрическое поле разряда в плоскостях параллельных или перпендикулярных оси2 Б электродов, а кроме того, позволяет получать тороидальный стример. Это обеспечивает равномерность направленногоударною поля и способствует более интенсивному развитию разрушающей кумуляЗО тивнай струи,Используя принцип заявляемого способа, может быть построено устройство электрогидравлической разработки скважин.На чертеже представлена схема заявляЗ-" емого устройства, осуществляющего и иллюстрирующего заявляемые способы.Устройство содержит металлическуютрубу 1, охватывающую электроизолированный трубопровод 2, с пористой втулкой 3,4 О размещенной в области отверстий 4 в поверхности трубопровода 2. В торцевой части трубы 1 прорезаны сквозные окна 5,наиболее отстоящее от торца трубы сечение которых совпадает с торцом трубопро 45 вода 2. Электрическая обмотка б при этомохватывает трубу 1.Буквами обозначены: а - свободная ламинарная струя-электрод; в - каверна отпервого разряда; с - каверна от второго50 разряда.Устройство работает следующим образом.В металлическую трубу 1 подается рабочая жидкость, циркулирующая между внут 55 ренней полостью трубы 1 и образуемойбурением поверхностью скважины. В алек.траизолированный трубопровод 2 подаютэлектрапроводящую жидкость, которая привытекании из торца трубопровода 2 образует свободно текущую ламинарную струю а в5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 потоке рабочей жидкости, При этом пористая втулка 3 через отверстия 4 в трубопроводе 2 равномерно запитывается электропроводящей жидкостью, При подаче первого электрического импульса разряд проходит в ближайшей к источнику паре электродов: пористая втулка с электропроводщей жидкостью и внутренняя поверхность металлической трубы. В момент образования каверны в, имеющей несимметричную е продольном сечении Форму, вытянутую по направлению динамической направленности рабочей жидкости, подается торой импульс с близкими к первому частотными характеристиками.В сечении пористой втулки 3, охваченной, кавитирующим полем и насыщенной двухфазной средой повторный разряд в этот момент пройти не может, т.к. требуется вре 14 я на повторное заполнение осушенных первым разрядом пор втулки 3 электропроводящей средой иэ трубопровода 2. Поэтому разряд от второго импульса проходит менарду струей а и торцевой частью трубы 1, образуя каверну с, также как и в имеющую вытянутую каплевидную форму.Волна сжатия от первого разряда в сечении пористой втулки 3 распространяется со Скоростью около 2500 м/с, а скорость распространения электрического импульса по Электропроводной жидкости составляет 10 м/с. Поэтому, прежде чем волна сжатия от первого разряда дойдет до торца трубопровода 2, из которого берет начало струя а, являющаяся положительным электродом второго коаксиального разрядника, между струей а и торцевой частью трубы 1 успевает пройти круговой стример с образованием волны сжатия, воздействующей через окна 5 и свободный торец трубы 1 на обрабатываемый объект, деструктурируя его.Расстояние между пористой втулкой 3 и торцом трубопровода 2, а также свойства обеих жидкостей подобраны таким образом, чтобы волна сжатия разряда первого импульса на пористой втулке 3 достигла поверхности каверны с в момент ее максимального размера, Такое наложение обеспечивает образование кумулятивной струи, направленной в сторону обрабатываемогообъекта, скумуляцией энергии отдвух . раэрядов, что позволяет существенно повысить эффективность разработки скважин кумулятивными струями.Учитывая схожесть частотных характеристик обоих импульсов, такое схлопывание с образованием кумулятивной струи происходит в резонансном режиме взаимодействия импульса сжатия от первого разряда и пульсирующей поверхностью каверны с, что вносит дополнительную долю усиления эффекта,Пористая втулка 3 при этом получает импульс поступательного движения, пропорциональный степени рассогласования взаимодействия волновых процессов первичного и вторичного разрядов, автоматически устраняя, таким образом, также рассогласование от разряда к разряду, что обеспечивает самонастраиваемость процесса,При достаточно близком расположении пористой втулки от торца трубопровода 2 35 мм) процесс может быть осуществлен в один импульс, В этом случае существенную роль играет вводимая статорная обмотка асинхронного двигателя 6, охватывающая любую часть трубы 1. При подключении ее фаз А, В, С. по трубе 1, как по стальному сердечнику, распространяется вращающееся магнитное поле, взаимодействуя с электрическим полем стримеров разрядов, увеличивая и закручивая траектории последних, интенсифицируя этим процесс кумуляции еще больше за.счет упорядочения и развития поля действия стримеров. А при близком расположении пористой втулки 3 и торца трубопровода 2 вращающееся магнитное поле удерживает развитие стримеров в сбласти пористой втулки 3, т.к, торец трубогровода 2 совпадает с сечением, ограничивающим сквозные окна 5 со стороны внутреннего объема трубы 1, а окна 5 служат как бы магнитным прерывателем, не позволяющим вращающемуся магнитному полю распространяться даль - торца трубопровода 2. Это обстоятельство предотвращает перекрестное взаимодействие стримеров двух разных разрядников даже при их непосредственной близости.При использовании жидкого осесимметричного электрода, помимо решения проблемы его расходуемости, существует дополнительный эффект. выраженный в саморегуляции зазора между таким подвижным электродом и неподвижным, окружающем его периферию нмеханическим" электродом (металлическим полым элементом).Использование заявляемых способов и устройств позволяет значительно унифицировать и ускорить работы, связанные с разработкой прочных грунтов,Формула изобретения1. Способ электрогидравлической разработки скважин, согласно которому размещают коаксиально электроды в жидкой среде и подают на электроды электрические импульсы, при этом разряд накоаксиальных1838607 Составитель П.ГурковскийРедактор Л, Волкова Техред М. Моргентал Коррект сина зказ 2915 . Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго,Гагарина, 10 электродах сопровождают дополнительным разрядом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности разработки скважин за счет кумулятивной направленности рабочей струи, 5 дополнительный разряд осуществляют по отношению к основному разряду с пространственным сдвигом фаз, близким к полупериоду.2. Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я 10 тем, что дополнительный разряд сопровождают по крайней мере еще одним разрядом с . разностью фаз следования, определяемой расстоянием между сечениями, в которых размещены дополнительные электроды,. 15 причем последовательность следования разрядов определяют, начиная с пары электродов, находящейся выше по высоте разрабатываемой скважины.3, Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я 20 тем, что длительность электрического импульса на коаксиальных электродах близка, либо кратна длительности сопровождающего его импульса.4. Способ по пп.1-3, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что на электрический стример, воэникающий во время разряда, воздействуют внешним вращающимся магнитным полем. 5. Устройство для электрогидравлической разработки скважин, содержащее коаксиальный электрод, выполненный в виде трубопровода для подачи электропроводящей среды и размещенный внутри полого металлического элемента, являющегося вторым электродом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что устройство снабжено по крайней мере еще одним дополнительным электродом, выполненным, например, в виде пористой втулки, установленной на коаксиальном электроде с возможностью ограниченного перемещения относительно средств сообщения ее с злектропроводящей средой, выполненных, например, в виде перфорации на поверхности коаксиального электрода, при этом коаксиальный электрод выполнен из злектроизоли. рованного материала, а на боковой поверхности полого металлического элемента в части, близкой к торцу коаксиального электрода, выполнены сквозные окна,

Смотреть

Заявка

4913174, 09.01.1991

П. П. Гурковский и С. А. Панов

ГУРКОВСКИЙ ПАВЕЛ ПЕТРОВИЧ, ПАНОВ СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

МПК / Метки

МПК: E21B 7/15, E21C 37/18

Метки: разработки, скважин, электрогидравлической

Опубликовано: 30.08.1993

Код ссылки

<a href="https://patents.su/4-1838607-sposob-ehlektrogidravlicheskojj-razrabotki-skvazhin-i-ustrojjstvo-dlya-ego-osushhestvleniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ электрогидравлической разработки скважин и устройство для его осуществления</a>

Похожие патенты