Кавитационный способ бурения

Способ предложен А.Л. Островским и Е.Б. Коганом. Сущность - в скважину посылаются специальные герметичные оболочки, из которых до определенного вакуума откачен воздух. При разрушении оболочки в результате удара о забой происходит интенсивное смыкание (захлопывание) вакуумной полости, находящейся в контакте с горной породой. Жидкость, окружающая вакуумную полость, приобретает большую скорость, и порода разрушается от импульсов высоких давлений.

Энергия, выделяемая при смыкании полости равна:

где R₀ – радиус вакуумной сферы, мм;

P₀ – гидростатическое давление, МПа.

При P₀ =150МПа и R₀ =50мм получаем A =750кгм. Заметим, что энергия 1кг тротила равна 4∙10⁶кгм. Т.е. запас энергии вакуумной полости составляет 750∙1000/4∙10⁶ ≈ 2г тротила.

Существенная особенность этого процесса – при одних и тех же параметрах вакуумной полости запас энергии и импульс давления в жидкости при ее смыкании увеличивается с ростом ее гидростатического давления, т.е. по мере углубления скважины.

При сверхглубоком бурении на забое скважины, заполненной буровым раствором P₀ =100-200МПа. На глубине 15км при разрушении оболочки полого пластмассового или стеклянного шарика диаметром 50мм возникает давление до сотен тысяч МПа.

Если разрушение оболочки будет происходить при непосредственном ее контакте с забоем, то в период заполнения полости при наличии значительного P₀ произойдет мгновенная разгрузка поверхности забоя в зоне контакта с шаром и прилегающая к этой зоне порода сработает на отрыв (рис.1.14).

Рис.1.14 – Схема кавитационного способа бурения

Недостатки:

- низкая выходная мощность. Например, при закачивании 1000 капсул в час в скважину глубиной 3050м, заполненную водой, выходная мощность составит 4,5кВт;

- высокая стоимость капсул.

Эти недостатки сдерживают применение кавитационного способа.

Дата добавления: 2014-11-29