Термическое бурение кто пробовал мысли вслух

Термическое бурение кто пробовал мысли вслух

Читаем правила

  

Re: Термическое бурение кто пробовал мысли вслух

Термическое бурение
termo_burenie.png
Термическое бурение - способ бурения выполняемый с помощью специальной огнеструйной горелки. На забое скважины с помощью высокотемпературных газовых струй выходящих со сверхзвуковой скоростью из сопел горелки, в результате сложного взаимодействия раскалённых струй и воды с разрушаемой породой происходит бурение.


Огнеструйная горелка состоит из форсунки эжекторного типа для подачи жидкого горючего в распылённом виде, камеры сгорания, корпуса, сопел. В камеру сгорания попадает топливо (керосин, бензин) и смешивается со сжатым воздухом поступившим другими каналами. После смешивания, полученное топливо выбрасывается со сверхзвуковой скоростью из сопел. Охлаждаются горелки, как правило водой (реже воздухом), которая подается в зарубашечное пространство камеры сгорания. Тепловые потоки, создаваемые горелками, до 42 кДж/м2•ч, скорость струй 1800-2200 м/с, температура 1800-2000оС при окислении сжатым воздухом и до 3500оС при окислении кислородом. В результате работы горелки, струя газов ударяет в породу, вызывая в ее наружной зоне большие напряжения, достигающие предела ее прочности. Факторы вызывающие напряжения в породе: очень быстрый нагрев поверхностного слоя; динамическое воздействие струи газа. В результате верхний слой породы растрескивается, также возможен расплав отдельных участков. Продукты термического бурения удаляются из забоя восходящим газовым потоком, образуемым из смеси продуктов сгорания и паров воды, которые вентилятором выбрасываются в атмосферу.


Хорошо бурятся термически те породы, которые имеют кристаллическую структуру с плотным цементом, массивной структурой, с незначительным количеством низкоплавких минералов, глинистых включений.


Установки термического бурения бывают с вращающимся рабочим органом, применяемые при бурении крепких, трещиноватых пород, и станки с невращающимся рабочим органом, применяемые при бурении монолитных пород.

  

Re: Термическое бурение кто пробовал мысли вслух

Плазменное бурение
plazmen_burenie.png
Плазменный способ разрушения материалов находит применение в промышленности. Принцип действия плазменного бурения: струя холодной плазмы с температурой от 5000 до 50000 oC используется для получения отверстий, резки, расплавления, сварки и др. Плазма индуцируется плазмотроном, его также называют электродуговой плазменной головкой.


На рисунке показана принципиальная схема плазмотрона.

1 - электрод;

2 - охлаждающая жидкость;

3 - столб дуги

4 - электрод;

5 - струя плазмы.


Получаемая струя плазмы имеет большой диапазон технологических свойств, зависящих от температуры и скорости истечения плазменной струи, параметров электрического тока, материала электродов, свойств подаваемого газа, а также от физических качеств обрабатываемого объекта.


Струя плазмы создается электрическим дуговым разрядом между изолированными электродами. Первый электрод изготавливается в виде стержня, второй - в виде диска с отверстием являющимся - соплом. Диаметр канала соответствует диаметру дуги. Через канал вдоль электрической дуги, со стороны первого электрода, подается газ по направлению к соплу. Проходя через столб электродуги, газ ионизируется, образуя струю плазмы выходящую из сопла в виде факела. Газ с меньшей степенью ионизации имеющий меньшую температур обволакивает столб электродуги, изолируя стенки канала и сопла от теплового воздействия плазмы.


Плазменными генераторами создается температура до 16650 oC, при такой температуре струей плазмы могут разрушаться любые породы. Плазма образуется при прохождении электрического тока через поток гелия или аргона, пропускаемого между электродами со скоростью 180-7330 м/с. Для получения плазмы достаточно напряжение используемого тока равное 10-500 В, при силе тока 100-1000 А. В дугу поступает от 60 до 80% подводимой энергии. Породе передается около 50% энергии плазмы, часть энергии уносится охлаждающей жидкостью. Таким образом, КПД плазменного бура составляет 30-40%.

  

Re: Термическое бурение кто пробовал мысли вслух

Чисто теоретически. Разрушение породы ультразвуком.
Камни в почках дробят? Дробят! Почему в бурении не использовать ? Излучателем можно создать узко направленный поток звука. Дополнительно компрессором подавать воздух в смеси с водой, который будет выносить шлам. Напор воды и сам по себе мегаразрушитель а тут вкупе с ультразвуковым дроблением просто бомба получится. По скалам должно отлично работать. Как по мягким породам - не знаю.
Плюс в том, что нет трущихся деталей. Экономия на инструменте.
Есть спецы физики? Возможно ли на практике создать компактный излучатель ультразвука? В ударопрочном корпусе. Подача в забой обычной штангой вместо шароги. Какая мощность нужна для быстрого разрушения породы монолита? Или получится штука размером с автомобиль каторая максимально способна разрушить небольшой булыжник? Есть право на жизнь?

  

Re: Термическое бурение кто пробовал мысли вслух

есть ...

Ультразвуковое бурение
ultrazvuk_burenie.png
Разрушение материалов ультразвуком широко используется в промышленности при резании, сверлении и долблении. Для нужд металлообработки серийно выпускаются универсальные ультразвуковые станки. Эксперименты подтвердили возможность использования ультразвука для разрушения горных пород в бурении.


Звук - это упругие колебания среды. Увеличение частоты колебаний обусловливает рост мощности звуковой волны. При частоте около 1 000 000 000 ГЦ ультразвуковые колебания проходят на границе с тепловыми колебаниями. При распространении ультразвуковых колебаний в жидкости в ней возникают давления и разрежения, сопровождающиеся возникновением растягивающих усилий. В местах разрывов образуются многочисленные малые пустоты - кавитационные пузырьки, которые при смене разрежения давлением захлопываются, создавая гидравлический удар и развивая давление до нескольких тысяч атмосфер. При этом материал, подверженный кавитации, разрушается.


Для получения ультразвуковых колебаний используются механические, газоструйные, жидкостные, термические, электродинамические, электростатические, магнитострикционные и пьезоэлектрические излучатели ультразвука. На рисунке показан магнитостриктор, при использовании которого можно наблюдать следующее: сердечник под воздействием переменного магнитного поля сжимается и растягивается, создавая колебания нужной частоты, при амплитуде в несколько микрометров, разрушение материала происходит за счет ударов абразивных частиц, которые подаются в полость непрерывно, по разрушаемой поверхности, а также за счет явления кавитации в жидкой среде, где протекает процесс.

  

Re: Термическое бурение кто пробовал мысли вслух

Реактивно-турбинное бурение
reaktivnoe_burenie.png
Реактивно-турбинное бурение является перспективным способом проходки шахтных стволов и скважин большого диаметра.


Забойный агрегат для реактивно-турбинного бурения (показан на рисунке) представляет собой конструкцию из нескольких турбобуров жестко соединенных с помощью траверсы, хомутов и плит-утяжелителей. Забойный агрегат получает вращательный момент от ротора на устье. Реактивный момент создают потоки промывочной жидкости выходящие из турбобуров, они также помогают вращению агрегата.

Вращение долот обеспечивают турбобуры. Для более эффективного разрушения породы на забое, на агрегат реактивно-турбинного бурения монтируют плиты утяжелители.


Породоразрушающий инструмент агрегата реактивно-турбинного бурения, в результате вращения вокруг своей оси и общего вращения вокруг центра забоя ствола, приобретает планетарное движение. Режущие элементы долот движутся по отношению к плоскости забоя по сложным траекториям, разрушая породу у стенок ствола, на внутренней площади и у центра забоя. При подобном способе работы долот обеспечивается сравнительно равномерный износ зубьев, таким образом увеличивается срок работы долота и уменьшается время на смену изношенных долот.


Установками реактивно-турбинного бурения можно бурить стволы шахт диаметром до 6м за проход. Успешно бурятся шахты и скважины диаметром от 0.5 до 2м, глубиной 500-1000м. При бурении на большие глубины требуется более мощное и громоздкое оборудование, затрудняющее его эксплуатацию, особенно при больших диаметрах стволов шахт.


ВНИИБТ была создана установка УРТБ-6.2 для проходки стволов шахт в породах с коэффициентом крепости 10-12, при диаметре ствола 6.2м, глубиной до 1000м. Агрегат смонтирован из шести турбобуров, каждый развивает мощность до 900 л.с. Рабочим инструментом турбобуров являются шарошечные долота диаметром 1000мм специально разработанной конструкции.

В комплект установки входят буровая вышка, снабженная талевой системой грузоподъемностью 300т, три насоса с подачей по 720 м3/ч каждый, подающих промывочный раствор через колонну бурильных труб к турбобурам, а также эстакады для бурильных труб и раздвижной платформы, устанавливаемой над устьем шахты. Суммарная мощность электродвигателей УРТБ-6.2 составляет 13800 кВт, общая масса установки 880т.

Удаление разрушенной породы производится с помощью промывочного раствора, прошедшего через турбобуры и вымывающего разрушенные частицы породы на высоту агрегата. Выше агрегата пульпа откачивается и удаляется из ствола на поверхность с помощью двух эрлифтов. Проектная месячная скорость бурения ствола 250-400м.

Для крепления стволов наиболее часто применяются металлические тюбинги или кольца. Находят применение также железобетонные кольца. Опускание крепи в ствол шахты производят погружным или секционным способом.

Характерной особенностью реактивно-турбинного бурения является высокая вертикальность стволов (отсутствие искривлений). Установками реактивно-турбинного бурения пройдено много вентиляционных, вспомогательных и разведочных стволов шахт.

  

Re: Термическое бурение кто пробовал мысли вслух

Долото ИСМ
ism_doloto.png
В отдельную группу можно выделить долота ИСМ. ИСМ означает институт сверхтвёрдых материалов. Долота ИСМ имеют различную конструкцию, их выпускают трех видов: режущие, торцевые и истирающие. При этом, режущие похожи на лопастные, торцевые - на фрезерные, а истирающие - на алмазные! Отличие долот ИСМ от вышеперечисленных в том, что породоразрушающие элементы произведены из сверхтвердого материала - славутич.


Долото ИСМ используется для бурения пород от средней твердости до твердых, оно разрушает породу микрорезанием и истиранием.

Долота ИСМ в разы дешевле алмазных, менее чувствительны к динамическим нагрузкам и неоднородностям в горных породах. Для долота ИСМ не требуется подготовка ствола забоя скважины перед спуском. Все эти преимущества позволяют успешно конкурировать с долотами для бурения твердых пород.

  

Re: Термическое бурение кто пробовал мысли вслух

Николай, последнее предупреждение!

1. Если цитируете сторонние источники, делайте ссылку на них. Это - форум, а не сборник цитат.
2. Существует временной промежуток в полчаса, когда можно свои посты править и дополнять, а не гнаться за количеством постов.

Еще раз - прочтите Правила и Рекомендации