Устройство для термического бурения скважин

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1511 4 Е 21 В 7 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ЕЛЬСТ Н АВТОРСКОМ,К С институт динова,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(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 гоЯО 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 ус- уу тойчивого горения закрывают клапан 11 и Мф выключают свечу 8. 17 з и. Ф-лы, 9 ил. (1Изобретение относится к устройствам для термического бурения скважин путем воздействия на разрушаемую породу струями раскаленного газа.Цель изобретения - повышение эф. фективности 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 которомразмещены 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 трубопроводу 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 металло- керамическая 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 электрического5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 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 не. посредственно на подложке 15. Средний учас. ток 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 пленкии 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 эле 1452912мент 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). Этот 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 изобретения1. 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, отличающеесятем, что трубчатый элемент выполнен с цилиндрической подложкой, на внутренней поверхности которой размещен нагреватель свечи зажигания.3. Устройство по п. 2, отличающеесятем, что нагреватель выполнен в виде проводящей пленки.4. Устройство по п. 3, отличающеесятем, что проводящая пленка вполнена из металла.5. Устройство по и. 4, отличающееся20 тем, что пленка выполнена из металлаплатиновой группы.6. Устройство по п. 4, отличающеесятем, что на поверхности металлическойпленки выполнена дополнительная пленка изметалла платиновой группы.7. Устройство по п, 6, отличающеесятем, что между металлической пленкойи дополнительной пленкой размещен слойдиэлектрика.8. Устройство по пп, 4, 6 и 7,30 отличающееся тем, что металлическая пленка выполнена из резистивного сплава.9. Устройство по и. 2, отличающеесятем, что цилиндрическая подложка выполнена из керамики,10. Устройство по и. 9, отличающее 35 ся тем, что цилиндрическая подложкавыполнена из окиси алюминия.11. Устройство по и. 9, от.гичающеесятем, что цилиндрическая подложка выполнена из окиси кремния.12. Устройство по и. 2, отличающеесятем, 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 по и. 13, отличающееся тем, что спираль выполнена многозаходной.15. Устройство по п. 3, отличающеесятем, что проводящая пленка выполнена изметаллокерамического материала,16. Устройство по п. 15, отличающеесятем, что металлокерамический материал содержит по меньшей мере один металлплатиновой группы.55 17. Устройство по п. 15, отличающеесятем, что на металлокерамической пленкеразмещена дополнительная пленка из металла платиновой группы.5 18. Устройство по п. 17, отличающееся теМ, что между металлокерамической плен кой и дополнительной пленкой размеПенслой диэлектрика./5 ЯУ Я 2 Х Со Тех Тир комит а,ж ическоетавитель С.ед И. Вересж 514та СССР по- 35, Раушспредприяти КорректорПодписноеелани изобретенийая наб., д. 4/5г. Ужгород, ул. П Л. Обручар и открытий оектиая, 4