Свердловинний пристрій для руйнування монолітних об’єктів високим імпульсним тисненням рідини

1. СКВАЖИННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ ОБЪЕКТОВ ВЫСОКИМ ИМПУЛЬСНЫМ ДАВЛЕНИЕМ ЖИДКОСТИ, включающее взрывную камеру с зарядом взрывчатых веществ и инерционным приспособлением, и сообщенную непосредственно с взрывной камерой, жидкостную камеру, с отверстиями для истечения жидкости под давлением, о т л и ч а ю щ е е с я тем, ч т о , с целью повышения эффективности р а з рушения монолита, инерционное приспособление выполнено в виде плунжера, размещенного в корпусе взрывной к а меры с возможностью осевого перемещения, и расширительной полости в корпусе взрывной камеры^ при этом плунжер со стороны заряда выполнен с глухим концом, расположенным ниже расширительной полости, и имеет р а диальную и осевую проточки, сообщающие расширительную полость с атмосферой. 2. Устройство по п. ^ о т л и ч а ю щ е е с я тем, что плунжер выполнен с регулятором массы и соплом Лаваля на выходе из осевой проточки в атмосферу. со to J . Изобретение относится к сважинным устройствам для разрушения монолитных объектов, в частности негабаритов горных пород и бетонных фундаментов высокими импульсным давлением жидкости - с использованием гидравлического давления в скважине. Известно скважинное устройство для разрушения монолитных объектов высоким импульсным давлением жидкости, содержащее камеру с зарядом ВВ и к а меру с жкдкостью в имеющую отверстия для ее истечения под давлением. Нижняя часть камеры с жидкостью снабжена приспособлением, предназначенным для удержания устройства в скважине в момент создания импульса давления жидкости. Наличие приспособления для удержания устройства в скважине приводит также к необходимости выполнять камеру с жидкостью в виде трубы с отверстиями в стенках, что снижает эффективность действия устройства и з - з а уменьшения зоны воздействия высокого давления на стенки скважины, так как такая зона расположена, в основном, против отверстий» а в других местах экранируется стенками трубы. Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сква •> :Л 925152 жинное устройство для разрушения монолитных объектов высоким импульсным давлением жидкости, включающее взрывную камеру с зарядом взрывчатых веществ и инерционным приспособлением, и, сообщенную непосредственно с взрывной камерой, жидкостную камеру, с отверстиями для истечения жидкости под давлением, при этом инер- 10 ционное приспособление выполнено в виде открытого стакана, заполненного жидкостью, площадь поверхности торца которого под зарядом ЕВ больше ппощади поверхности торца жидкостной ка-15 меры. Для обеспечения оптимального вре мени действия разрушающего импульса из-за малого удельного веса жидкости возникает необходимость значительно 20 увеличивать объеминерционного элемекта, что, в свою очередь, повышает его упругость и резко снижает величину давления жидкости. В результате сам принцип-выполне- 25 ние инерционного элемента в виде объема жидкости, заключенного в открытый сверху и расположенный над устьем с скважины стакан, снижает эффективность действия устройства. 30 Целью настояцего изобретения является повышение эффективности раз-рушения монолита. Указанная цель достигается тем, что инерционное приспособление вьшол- 35 нено в виде плунжера, размещенного в корпусе взрывной камеры с возможностью осевого перемещения, и расширительной полости в корпусе взрывной камеры, при этом плунжер со стороны заряда выполнен с глухим концом, расположенным ниже расширительной полос-: ти и имеет радиальную и осевую проточки, сообщающие расширительную полость с атмосферой. Кроме того, плунжер выполнен с регулятором массы и соплом Лаваля на выходе из осевой проточки в атмосферу. На чертеже представлено предлагавмое устройство, размещенное в скважине, продольный разрез. Устройство содержит корпус 1 с камерой 2 для размещения заряда ВВ 3 в герметичной упаковке, расширитель« ную полость 4 и направляющую часть 5,размещенную над камерой 2, Ниже заряда ВВ 3 расположена установленная в устье скважины 6 и сообщенная с камерой 2 заполняемая жидкостью камера 7, диаметр которой меньше диаметра камеры 2. Нижняя часть камеры • 7 снабжена отверстием для истечения из нее жидкости под давлением, а верхняя - уступом 8, образованным ее торцом со стенками камеры 2. В направляющей части 5 телескопически с возможностью осевого перемещения установлен массивный плунжер 9, нижний торец которого размещен непосредственно над зарядом 3 ниже полости 4. В теле плунжера 9 выполнен глухой снизу осевой канал10, сообщенный в верхней части с атмосферой через сопло Лаваля 11 и соединенный через радиальные сквозные отверстия 12 с расширительной полостью 4, Верхняя часть плунжера 9 снабжена сменными элементами 13, позволяющими изменять его массу, а, значит, и инерционные свойства в зависимости от величины заряда ВВ. В верхней части корпуса 1 установлен упор 14, взаимодействующий с продольным пазом 15 на теле плунжера 9 и предотвращающий возможность самопроизвольного выхода плунжера из корпуса 1 под действием сил инерции. Образующиеся при взрыве заряда 3 газы разрушают его герметичную упаковку и резко повышают давление в камере 2,инициируя через жидкость в камере 7 гидравлический удар в скважине 6 9 вызывающий образование отколь^ ных трещин в разрушаемом объекте, Назначение герметичной упаковки заряда 3 состоит в создании условий для предварительного сгорания заряда ВВ с тем^чтобьіі при ее разрушении получить возможно более высокое начальное давление в камере 2 и повысить амплитуду гидравлического удара в скважине 6, Одновременно с развитием гидравлического удара давление газов в камере 2 воздействует на уступ 8, прижимая корпус 1 к устью скважины, и на нижний торец плунжера 9, сообщая ему направленное вверх ускорение, обеспечивающее поглощение энергии направленного вверх давления газов. Площадь уступа 8, а следовательно, и разность диаметров камер 2 и 7 выбирается такой, чтобы сила, прижимающая устройство к устью скважины и возникающая при воздействии давления газа в камере 2 на площадь усту 6 925152 ную вниз реактивную силу, противодейпа 8, была больше, чем сила, выбрасыствующую дальнейшему движению плунжевающая устройство из скважины и возра 9 вверх. Это приведет к плавному никающая от давления жидкости в снижению давления газов в камере 2, скважине на площадь нижнего торца камеры 7. Это обеспечивает удерживание Данная система динамического торустройства в скважине в момент создаможения плунжера 9 в конце импульса ния импульса давления жидкости. позволяет полезно использовать остаточное и еще весьма высокое давление Инерционность плунжера 9 со сменными элементами 13 выбирается в заю газов в камере 2 для гашения накопленной кинетической энергии плунжера виснмости от величины заряда ВВ таи снижения инерционных нагрузок на кой, чтобы обеспечить минимальное детали устройства без каких-либо спесмещение его нижнего торца до выхода циальных приспособлений или дополнив расширительную полость 4 за время необходимое для полного развития фа- 15 тельного увеличения массы плунжера, что также повышает эффективность дейзы гидравлического удара в скважине ствия устройства. и процесса трещинообразования в разрушаемом объекте. Устройство позволит более полно использовать энергию образующихся при Поскольку длительность указанных процессов составляет- тысячные доли 20 взрыве ВВ газов за счет ликвидации непроизводительных потерь давления секунды, вес плунжера 9 с элементами газов на упругую деформацию жидкости 13 для зарядов с массой пороха 8-Ю г вне скважины и за счет увеличения достигает примерно 20 кг. времени действия импульса путем повыКогда нижний торец плунжера 9 при своем движении вверх достигнет расши- 25 шения инерционности системы, обеспечивающей необходимые условия сгорания рительной полости 4, основная работа заряда ВВ. по разрушению объекта будет уже заЭто устройство позволит также утивершена, и в дальнейшем часть газов лизировать остаточную энергию взрыва пройдет в осевой канал 10 через полость 4 и отверстия 12 и далее - че- 30 газов, использовав ее для снижения динамических нагрузок на детали устрез сопло Лаваля 11 со сверхзвуковой ройства в конце 'импульса. скоростью вверх, создавая направлен11 . 925152 Редактор Н.Сильнягина Составитель О.Попов Техред л.Олийнык Корректор И.Муска Заказ 1857 Тираж 449 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101