Ультразвуковое бурение

Термоплавильный метод бурения скважин

Государственным конструкторским бюро «Южное» (создатели ракетной техники) и Национальной горной академией Украины предложен принципиально новый универсальный метод бурения плавлением горных пород с помощью термоплавильных камер (ТПК) новой конструкции.

В них используется принцип работы камер сгорания ракетных двигателей с максимальными энергетическими возможностями:

- полнота сгорания;

- высокие давления;

- эффективное охлаждение;

- отработанные технологии изготовления;

- управление процессами горения, запуска и остановки.

При испытаниях ТПК скорость бурения скважин в блоках гранита составила до 17м/ч, бетона – до 12м/ч, огнеупорного кирпича – до 4,1м/ч.

Обычно ультразвуковые колебания (с частотой >20кГц), получают при помощи магнитострикционного излучателя (рис.1.16), который состоит из пластинчатого никелевого сердечника с электрической обмоткой, питаемой током высокой частоты.

Рис.1.16 – Схема снаряда для ультразвукового бурения

1 – никелевый сердечник с обмоткой

2 – цилиндр водяной рубашки

3 – опорная гильза

4 – вход охлаждающей жидкости

5 – выход охлаждающей жидкости

6 – концентратор с инструментом

7 – подвод суспензии с абразивом

8 – разрушаемый объект

Под влиянием переменного магнитного поля сердечник попеременно сжимается или растягивается, создавая колебания заданной частоты с амплитудой в несколько микрон. Для увеличения амплитуды применяют металлические концентраторы специальной формы.

При подведении к излучателю мощности до 90Вт плотность энергии в середине фокального пятна в воде может достигнуть 5000Вт/см², что соответствует давлению в 12МПа.

Обычно в суспензию добавляют абразивные частицы для более активного разрушения пород. Опытное бурение показало, что в диапазоне 8-20кГц мощность установки составляла 500Вт, механическая скорость по граниту 2-4мм/мин (рабочий инструмент – стальная труба диаметром 20мм (рис.1.17)).

Рис.1.17 – Ультразвуковой породоразрушающий инструмент

1 – электрический кабель

2 – магнитострикторный сердечник

3 – излучатель

4 – промывочная жидкость

5 – спираль

6 – абразив

Исследования показали, что существующая аппаратура не позволяет при ультразвуковых частотах получить большие амплитудные смещения с достаточной энергией единичного импульса, поэтому использование ультразвука для разрушения пород при бурении на данном этапе посчитали неперспективным.

Дата добавления: 2014-11-29