×
10.03.2013
216.012.2e3f

ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНЫЙ ПОГРУЖНОЙ БУР

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Электроимпульсный погружной бур предназначен для бурения скважин и проходки стволов в крепких горных породах, разрушаемых развивающимися в них высоковольтными разрядами, и может найти применение в горной промышленности. К нижнему фланцу корпуса бура (2) прикреплен буровой наконечник (6). В корпусе бура (2) коаксиально установлен промывочный трубопровод (1), который пропущен через крышку бура (3) и высоковольтный изолятор (5), выполненный с изоляционными ребрами (8), которые наклонены в сторону бурового наконечника (6), что обеспечивает сбор загрязнений в кольцевом грязесборнике (9) и удаление их из бура через сбросной клапан (10) путем повышения в нем давления газа, тем самым кратно увеличивая срок службы изоляционных элементов бура. Этому же способствует превышение диаметра высоковольтного нижнего изолятора (5) над его опорным ребром (7) по сравнению с внутренним диаметром прижимного фланца (11). Для увеличения срока службы бура и сокращения времени на его обслуживание источник импульсов высокого напряжения выполнен по схеме Аркадьева-Маркса, конденсаторы (17) которого размещены вокруг промывочного трубопровода (1) и собраны в съемные конденсаторные секции, каждая из которых включает в себя один или несколько конденсаторов (17), две шины (19), два зарядных элемента и опорный изолятор (20). Изобретение позволяет увеличить срок службы устройства, упростить его техническое обслуживание, оперативно извлекать и ставить на место отдельные съемные детали без полной разборки генератора. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к техническим средствам для бурения скважин и проходки стволов с помощью высоковольтных импульсных разрядов, развивающихся непосредственно в горной породе, и может найти применение в горной промышленности для проходки скважин и стволов в крепких горных породах глубиной сотни метров. Изобретение может быть использовано также для бурения скважин в нефте- и газодобывающих отраслях.

Известен электроимпульсный погружной бур, рассмотренный в описании магнитно-тиристорного генератора импульсов (патент на изобретение RU №2315421, МПК 8 Н03К 3/00, опубл. 20.01.2008), включающий в себя корпус генератора импульсов, являющийся одновременно корпусом бура, к нижнему концу которого прикреплен буровой наконечник с искровыми промежутками между разнополярными электродами, трубу для подачи на забой скважины промывочной жидкости, установленную по осевой линии корпуса и отделенную от него высоковольтным изолятором, и погруженный в электроизоляционную среду генератор импульсов, содержащий магнитные звенья сжатия и соединенные последовательно первичный емкостной накопитель, тиристорный ключ, входной импульсный трансформатор; источник питания генератора импульсов (не показан) подключен параллельно тиристорному ключу, первое звено сжатия образовано из двух последовательно включенных конденсаторов и входного импульсного трансформатора. Генератор содержит также выходной импульсный трансформатор с ферромагнитным сердечником, первичная обмотка которого образована корпусом, а вторичные секторные обмотки уложены по спирали, и однослойную конусообразную катушку размагничивания, подключенную одним выводом к общей точке секторных обмоток, а другим выводом - к первичной обмотке входного импульсного трансформатора.

Одним из недостатков этого устройства является низкая надежность высоковольтного изолятора из-за расположенной в нем однослойной конусообразной катушки размагничивания, т.к. витки катушки создают высокие градиенты электрического поля, что вызывает быстрое ухудшение свойств материала изолятора и ускоряет его электрический пробой. Кроме того, генераторы, подобные тому, который применен в этом устройстве, формируют импульсы высокого напряжения с параметрами, недостаточными для эффективного электроимпульсного бурения.

Наиболее близким к предложенному устройству по конструктивным особенностям и достигаемому положительному эффекту является электроимпульсный погружной бур, приведенный в описании погружного электроразрядного генератора (патент на изобретение RU №2340081, МПК 8 Н03К 3/53, опубл. 27.11.2008), включающий в себя корпус генератора с рубашкой, являющийся одновременно корпусом бура, к нижнему концу которого прикреплен рабочий инструмент (буровой наконечник) с искровыми промежутками, центральный канал (трубу) для подачи промывочной жидкости на забой скважины, отделенный от корпуса верхним (внутри него электроды разрядника) и нижним (над рабочим инструментом) изоляторами, а также размещенный в корпусе генератор импульсов, содержащий полосковую формирующую линию, соединенную с многоканальным неуправляемым искровым разрядником и импульсным трансформатором, ко вторичной обмотке которого через согласующую коаксиальную линию подключен рабочий инструмент, причем многоканальный разрядник выполнен с радиально-сходящимися электродами-анодами, охваченными ферромагнитными сердечниками и расположенными вокруг цилиндрического катода, ферромагнитные сердечники охвачены встречно-параллельно короткозамкнутыми витками, электроды полосковой формирующей линии разделены на несколько частей-обкладок (каждая с выводом по центру обкладок), уложены по спирали Архимеда вокруг центрального канала на основание, выполненное из диэлектрика, потенциальные обкладки подключены к катоду разрядника, а другие - к общей точке подключения первичной и вторичной обмоток импульсного трансформатора, внутренняя полость разрядника заполнена газом под давлением, а пространство в корпусе под этим разрядником от нижнего изолятора заполнено диэлектрической жидкостью (трансформаторным маслом).

Одним из недостатков этого электроимпульсного погружного бура-прототипа является низкая надежность его работы. Это связано с тем, что продукты, образующиеся при срабатываниях многоканального неуправляемого искрового разрядника, оседают на нижней внутренней поверхности изолятора разрядника и приводят к развитию электрических разрядов по его поверхности. Удаление этих продуктов без разборки бура невозможно. Кроме того, продукты загрязнения, имеющиеся в трансформаторном масле и образующиеся при развитии в нем единичных электрических разрядов, оседают на всей поверхности нижнего изолятора и приводят к пробою этого изолятора. Такие загрязнения можно удалить также лишь при полной разборке бура. Другой недостаток бура-прототипа заключается в сложности его технического обслуживания, т.к. для осмотра, регулировки, замены любой детали, кроме деталей рабочего инструмента, необходимо каждый раз полностью сливать трансформаторное масло и извлекать из корпуса все детали (в сборке).

Основной технический результат предложенного решения заключается в том, что срок службы этого бура без его аварийной разборки многократно выше, чем бура-прототипа, т.к. в нем конструктивно предусмотрен сбор продуктов загрязнения в кольцевом грязесборнике и их периодическое удаление без разборки бура. При этом сбор продуктов загрязнения в буре происходит на максимальном расстоянии от его элементов, находящихся под высоким напряжением. Другим техническим результатом является упрощение технического обслуживания бура, т.к. проще стравливать газ, чем выливать, собирать и очищать масло для многократного его использования. Кроме того, конструкция бура позволяет оперативно извлекать и ставить на место отдельные съемные конденсаторные секции или конденсаторы без полной разборки генератора.

Новый технический результат достигается тем, что в электроимпульсном погружном буре, содержащем коаксиально расположенные промывочный трубопровод и корпус бура, к нижнему концу которого механически и электрически присоединен буровой наконечник, над которым в зазоре между корпусом бура и промывочным трубопроводом, между высоковольтным нижним изолятором и крышкой бура размещен источник импульсов высокого напряжения, помещенный в электроизоляционную среду, согласно предложенному решению, в качестве электроизоляционной среды источника импульсов высокого напряжения применен газ под давлением, а часть высоковольтного нижнего изолятора, находящегося в электроизоляционной среде над его опорным ребром, выполнена с наклоненными в сторону бурового наконечника изоляционными ребрами, под которыми расположен кольцевой грязесборник, причем источник импульсов высокого напряжения выполнен по схеме Аркадьева-Маркса, и его конденсаторы размещены вокруг промывочного трубопровода в виде съемных конденсаторных секций, а зарядные элементы, включенные между конденсаторами, выполнены в виде индуктивных катушек с ферромагнитными сердечниками.

Целесообразно кольцевой грязесборник выполнять съемным, а бур снабжать одним или несколькими сбросными клапанами.

Целесообразно также высоковольтный нижний изолятор выполнять так, чтобы диаметр изолятора над его опорным ребром был больше внутреннего диаметра прижимного фланца, расположенного под опорным ребром.

Пример конкретного выполнения. На фиг.1 приведен продольный разрез предложенного электроимпульсного погружного бура, на фиг.2 изображено его поперечное сечение, проходящее по конденсаторам секции, а на фиг.3 представлена фотография съемной конденсаторной секции.

Электроимпульсный погружной бур содержит коаксиально расположенные промывочный трубопровод 1, выполненный из стеклопластика, и стальной корпус бура 2. Верхний конец бура закрыт крышкой 3, через которую пропущен промывочный трубопровод 1 и на которой укреплен высоковольтный ввод 4, через который осуществляется зарядка конденсаторных секций. В нижней части корпуса бура 2 в него вставлен верхним концом высоковольтный нижний изолятор 5, а нижний конец этого изолятора является изолятором бурового наконечника 6, изготовленного из материала Сталь 20 по патенту на изобретение (RU №2409735, МПК Е21В 7/15, Е21С 37/18, опубл. 20.01.2011, Бюл. №2). Возможно применение буровых наконечников и других конструкций. Часть высоковольтного нижнего изолятора 5, находящаяся над его опорным ребром 7, выполнена с наклоненными в сторону бурового наконечника 6 изоляционными ребрами 8, под которыми расположены кольцевой грязесборник 9 и один или несколько сбросных клапанов 10. Диаметр высоковольтного нижнего изолятора 5 над его опорным ребром 7 больше внутреннего диаметра прижимного фланца 11, выполненного в виде кольца и расположенного под опорным ребром 7. Это предотвращает разрушение (срезание) опорного ребра 7 вертикальными нагрузками. Прижимной фланец 11 расположен над опорным фланцем 12, входящим в заземленную электродную систему бурового наконечника 6, которая прикреплена шпильками к нижнему фланцу 13, жестко соединенного (электросваркой) с призабойным концом корпуса бура 2. Высоковольтный нижний изолятор 5 снабжен трубчатым высоковольтным тоководом 14, надетым на нижний конец промывочного трубопровода 1. Для обеспечения герметичности зазора между тоководом 14 и промывочным трубопроводом 1 под тоководом расположено уплотнительное кольцо 15, а верхний конец токовода снабжен гайкой 16, служащей для сжатия уплотнительного кольца. В зазоре между корпусом бура 2 и промывочным трубопроводом 1, между высоковольтным нижним изолятором 5 и крышкой бура 3 размещен источник импульсов высокого напряжения, выполненный по схеме Аркадьева-Маркса (В.В.Кремнев, Г.А.Месяц. Методы умножения и трансформации импульсов в сильноточной электронике. Глава 2.1. Генераторы, собранные по схеме Аркадьева-Маркса. Новосибирск, Наука, 1987. С.33, рис.2.1). Конденсаторы 17 этого источника размещены вокруг промывочного трубопровода 1, между конденсаторами включены зарядные элементы 18 (фиг.2), выполненные в виде индуктивных катушек с ферромагнитными сердечниками. Детали источника импульсов высокого напряжения скомпонованы в виде съемных конденсаторных секций (фиг.1-3), каждая из которых содержит две шины 19, между которыми закреплены один или несколько конденсаторов 17, два зарядных элемента 18 и опорный изолятор 20, свободно надетый на промывочный трубопровод 1, что позволяет легко монтировать каждую конденсаторную секцию на промывочный трубопровод и снимать с него. В каждой конденсаторной секции с помощью шин 19 (шины изображены на фиг.1) параллельно включено пять конденсаторов (фиг.2). Это связано с тем, что емкость одного конденсатора 17 составляет 0,022 мкФ. Чтобы получить в каждой секции 0,11 мкФ, в них использовано по пять одинаковых конденсаторов 17. Электроды разрядников 21, выполненные из вольфрамокобальтового сплава, укреплены на вертикально расположенных изоляционных (из стеклотекстолита) штангах 22, которые позволяют регулировать величину разрядного промежутка путем перемещения (вращения) одной из этих штанг без нарушения герметичности бура. Под нижней (последней) конденсаторной секцией для выравнивания электрического поля на выходе источника импульсов высокого напряжения дополнительно размещен экран 23. В качестве электроизоляционной среды во внутренней полости между корпусом бура 2 и промывочным трубопроводом 1 применен газ под давлением 24, в частности азот. Возможно применение, например, осушенного воздуха под давлением.

Работа предложенного электроимпульсного погружного бура осуществляется следующим образом. Бур заполняют азотом под давлением 10 атм и с помощью колонны бурильных труб (не показана) устанавливают на забой скважины. Для выноса шлама и газообразных продуктов, образующихся при развитии высоковольтных разрядов в горной породе (граните), по промывочному трубопроводу 1 (фиг.1) на забой скважины подают диэлектрическую промывочную жидкость, например дизельное топливо. Корпус бура 2 заземляют.Затем от зарядного устройства (не показано), расположенного на дневной поверхности или в скважине над буром, через высоковольтный ввод 4 на источник импульсов высокого напряжения через шины конденсаторов 19 подают выпрямленное напряжение 37 кВ. При этом как во всех генераторах, собранных по схеме Аркадьева-Маркса, происходит параллельная зарядка конденсаторов 17 через зарядные элементы 18 (фиг.2). При последующем последовательном пробое промежутков между электродами разрядников 21 происходит последовательное соединение емкостей конденсаторных секций, умножение напряжения (в зависимости от числа конденсаторных секций) и быстрый разряд всех конденсаторов на нагрузку, т.е. на горную породу между высоковольтными и заземленными электродами бурового наконечника 6. Быстрому заряду конденсаторов и повышению КПД источника импульсов высокого напряжения способствует выполнение зарядных элементов 18 в виде индуктивных катушек с ферромагнитными сердечниками. Продукты, образующиеся при электрических пробоях промежутков между электродами разрядников 21 и загрязняющие газ, оседают вниз в кольцевой грязесборник 9 и частично на наклоненные в сторону бурового наконечника изоляционные ребра 8, с которых они попадают в грязесборник при развитии электрических разрядов в горной породе, т.к. при каждом таком разряде весь бур вибрирует. Для удаления продуктов из грязесборника 9 давление газа 24 в буре поднимают выше рабочего: с 10 атм до 11 атм, отчего срабатывает сбросной клапан 10 или несколько таких клапанов, и загрязнения выдуваются из внутренней полости бура в затрубное пространство. При необходимости грязесборник снимают и очищают или заменяют другим.

С использованием бурового наконечника диаметром 360 мм при амплитуде импульсов высокого напряжения 360 кВ и емкости в разряде 0,011 мкФ в гранитных блоках пробурено несколько метров скважин. При подаче нескольких сот тысяч высоковольтных импульсов нижний изолятор 5 не вышел из строя, т.е. нет следов его электрического пробоя и развития разрядов на поверхности; нет и механических повреждений. Не наблюдались и электрические пробои газа 24. Бур-прототип выходил из строя уже при подаче нескольких десятков тысяч импульсов и требовал полной его разборки для замены вышедших из строя изоляторов.


ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНЫЙ ПОГРУЖНОЙ БУР
ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНЫЙ ПОГРУЖНОЙ БУР
ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНЫЙ ПОГРУЖНОЙ БУР
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 150.
10.01.2013
№216.012.195f

Электроимпульсное буровое долото

Изобретение относится к техническим средствам для электроимпульсного бурения с обратной внутренней промывкой скважин сплошного бурения или с отбором керна и может найти применение при геологоразведочных работах, в горнодобывающей промышленности, при строительных и других работах, где требуется...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471987
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.02.2013
№216.012.2493

Клавиатура электронного устройства

Изобретение относится к области создания устройств ввода информации в электронные технические устройства, такие как банкоматы, электронные кодовые замки и другие многопользовательские электромеханические системы и электроприборы. Технический результат заключается в повышении секретности ввода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474865
Дата охранного документа: 10.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c97

Способ получения радионуклида рений-188 без носителя и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области получения радиоактивных изотопов медицинского и научного назначения без носителя в радиохимически чистом виде. Способ включает реакторное облучение нейтронами матрицы из оксида вольфрама, ее термическую обработку в среде кислорода до выхода в газовую фазу и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476942
Дата охранного документа: 27.02.2013
20.03.2013
№216.012.2fdd

Способ подземной газификации

Способ подземной газификации твердых ископаемых топлив может быть применен для получения газообразного энергоносителя (горючего газа) из угля или сланца на месте залегания. Способ включает бурение скважин с поверхности земли в обрабатываемый интервал в подземном пласте, размещение в скважинах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477788
Дата охранного документа: 20.03.2013
10.06.2013
№216.012.4871

Способ изготовления топливных брикетов из биомассы

Изобретение относится к способу получения топливных брикетов из биомассы, включающему термическую обработку биомассы при температуре 200-500°C без доступа воздуха, подготовку связующего вещества, получаемого растворением декстрина в пиролизном конденсате в соотношении 1:(5÷20), смешивание...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484125
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.06.2013
№216.012.4c9b

Способ извлечения урана из руд

Изобретение относится к гидрометаллургии урана и может быть использовано для извлечения урана из руд. Способ включает выщелачивание урана и железа раствором серной кислоты с использованием в качестве окислителя трехвалентного железа, содержащегося в руде. После выщелачивания ведут извлечение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485193
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.06.2013
№216.012.5238

Способ формирования субнаносекундных свч импульсов и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для формирования серии мощных СВЧ импульсов субнаносекундной длительности с высокой частотой следования в пределах входного микросекундного СВЧ импульса, генерируемого в частотно-периодическом режиме. Технический результат - повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486641
Дата охранного документа: 27.06.2013
20.08.2013
№216.012.60f5

Устройство для подрезания блоков горных пород высоковольтными разрядами

Изобретение относится к горнодобывающей и строительной отрасли промышленности. Устройство для подрезания блоков горных пород высоковольтными разрядами имеет трубчатый канал для подачи промывочной жидкости в зазор между высоковольтным и заземленным электродами, выполненными в виде параллельных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490453
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.09.2013
№216.012.6784

Способ очистки подземных вод от устойчивых форм железа

Изобретение относится к области водоснабжения и может быть использовано в системах водоподготовки для улучшения качества питьевой воды. Способ очистки подземных вод от устойчивых форм железа включает регулирование pH очищаемой воды с последующей фильтрацией и восстановлением pH до нормативных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492147
Дата охранного документа: 10.09.2013
27.09.2013
№216.012.6e63

Цеолитсодержащий катализатор, способ его получения и способ превращения прямогонной бензиновой фракции в высокооктановый компонент бензина с низким содержанием бензола

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, в частности к способам получения катализаторов превращения прямогонной бензиновой фракции в высокооктановый компонент бензина с низким содержанием бензола. Описан катализатор, содержащий, мас.%: высококремнеземный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493910
Дата охранного документа: 27.09.2013
Показаны записи 1-10 из 247.
10.01.2013
№216.012.195f

Электроимпульсное буровое долото

Изобретение относится к техническим средствам для электроимпульсного бурения с обратной внутренней промывкой скважин сплошного бурения или с отбором керна и может найти применение при геологоразведочных работах, в горнодобывающей промышленности, при строительных и других работах, где требуется...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471987
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.02.2013
№216.012.2453

Способ мониторинга фундаментов электроприводов насосных агрегатов

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для мониторинга технического состояния фундаментов электроприводов насосных агрегатов. Способ заключается в измерении виброперемещений фундамента в процессе эксплуатации. При этом производят установку не менее двух...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474801
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.2493

Клавиатура электронного устройства

Изобретение относится к области создания устройств ввода информации в электронные технические устройства, такие как банкоматы, электронные кодовые замки и другие многопользовательские электромеханические системы и электроприборы. Технический результат заключается в повышении секретности ввода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474865
Дата охранного документа: 10.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c97

Способ получения радионуклида рений-188 без носителя и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области получения радиоактивных изотопов медицинского и научного назначения без носителя в радиохимически чистом виде. Способ включает реакторное облучение нейтронами матрицы из оксида вольфрама, ее термическую обработку в среде кислорода до выхода в газовую фазу и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476942
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2cb3

Электроэнергетическая система на возобновляемых источниках энергии

Изобретение относится к энергетике, в частности к электроснабжению потребителей, подключенных к электроэнергетической системе, работающей на возобновляемых источниках энергии, и может быть использовано при организации электроснабжения ответственных потребителей переменного тока. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476970
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2cc0

Способ определения оценки частоты вращения асинхронного двигателя

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для цифрового управления асинхронным двигателем. Техническим результатом является расширение арсенала средств аналогичного назначения. В способе определения оценки частоты вращения измеряют мгновенные величины токов и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476983
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2e9e

Способ количественного определения водорастворимых витаминов в и в методом вольтамперометрии на органо-модифицированных электродах

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано в фармакокинетических исследованиях, для контроля биологически активных добавок, в пищевой промышленности для определения фальсификации. В способе количественного определения водорастворимых витаминов B и B методом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477465
Дата охранного документа: 10.03.2013
20.03.2013
№216.012.2fdd

Способ подземной газификации

Способ подземной газификации твердых ископаемых топлив может быть применен для получения газообразного энергоносителя (горючего газа) из угля или сланца на месте залегания. Способ включает бурение скважин с поверхности земли в обрабатываемый интервал в подземном пласте, размещение в скважинах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477788
Дата охранного документа: 20.03.2013
10.04.2013
№216.012.32f1

Шихта для получения керамического пигмента муллитового состава бирюзового цвета

Изобретение относится к области производства керамических пигментов для декорирования фарфоро-фаянсовых и майоликовых изделий. Технический результат изобретения заключается в повышении огнеупорности пигмента. Шихта для изготовления керамического пигмента муллитового состава бирюзового цвета...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478584
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.04.2013
№216.012.3459

Способ определения висмута в водных растворах методом инверсионной вольтамперометрии по пикам селективного электроокисления висмута из интерметаллического соединения aubi

Изобретение может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для определения содержания в растворах различных концентраций ионов металлов. Способ определения висмута в водных растворах методом инверсионной вольтамперометрии по пикам селективного электроокисления висмута из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478944
Дата охранного документа: 10.04.2013
+ добавить свой РИД