УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН В ХОЛОДНОМ ЛЬДУ

Полезная модель относится к устройствам для электротермического бурения скважин во льду и может быть использована для исследования ледников и нагромождений морского льда - торосов и стамух. Способ определения структуры торосов и стамух, свойств льда и границы льда и грунта путем теплового бурения скважин, на который получен Патент России №2153070 от 20.07.2000, описан в [1]. При бурении скважин в торосах и стамухах на компьютер записываются скорость бурения, подводимая мощность, температура и давление талой воды на забое.
Известно устройство для бурения льда струей горячей воды, например, термобур Ковакса или термобур фирмы Polar Alpine Inc., в которых горячая вода по шлангу подается в корпус бура и выпускается из конического наконечника на другом конце бура. Достоинством водяного термобура является высокая скорость бурения. Недостатком является то, что при использовании его для исследования внутреннего строения ледяных образований невозможно фиксировать пустоты размером менее 15 см из-за большой длины конической части термобура, на которой происходит зависание бура при выходе сопла в пустоту.
Известно устройство для электротермического бескернового бурения скважины во льду ЭТИ-1 [2], которое является вариантом устройства по а.с. №350945. Устройство представляет собой металлический снаряд с нагревательной коронкой в форме усеченного конуса, установленного малым основанием вниз, на одном конце и питающим электрокабелем на другом. При работе устройства часть тепла, выделяемого нагревательным элементом коронки, поступает в торец, где расходуется на плавление скважины, а другая часть поступает к боковой стенке коронки и расходуется на расширение скважины
Известно устройство для электротермического бескернового бурения скважины во льду ЭТИ-40 [3]. Устройство представляет собой металлический снаряд с нагревательной коронкой в форме цилиндра с закругленной рабочей поверхностью на одном конце и питающим электрокабелем на другом. При работе устройства все тепло, выделяемое нагревательным элементом коронки, поступает в нижнюю закругленную часть коронки, где расходуется на плавление скважины.
Наиболее близким, принятым прототипом, является электротермобур ЭТИ-3М, нагревательная коронка которого является устройством по патенту на полезную модель №52068 [4]. Электротермобур ЭТИ-ЗМ представляет собой металлический снаряд с корпусом в виде трубы из нержавеющей стали, внутри которого проложена изолированная токопроводящая жила, к нижнему концу которой подсоединяется нагревательная коронка с помощью водонепроницаемого штепсельного разъема. Нагревательная коронка жестко соединяется с корпусом с помощью накидной гайки, а к верхнему концу корпуса подсоединяется питающий кабель с помощью влагозащищенного кабельного замка. Общий вид рабочей части устройства схематически изображен на фигуре 1. Накидная гайка имеет диаметр, соответствующий диаметру нагревательной коронки в ее верхней части, но превышает диаметр корпуса бура. Для уменьшения горизонтальной полки на верхнем торце накидной гайки имеется фаска. Такие устройства используются для бурения скважин в исследованиях внутреннего строения торосов и стамух. Во время бурения скважин был выявлен следующий недостаток:
В ледяных образованиях встречаются полости, заполненные шугой, которая попадает в скважину. Отмечались трудности при извлечении бурового снаряда из скважины Причиной являлась намерзающая в районе уровня моря в консолидированном слое тороса шуговая пробка, которая отмечалась почти повсеместно при достаточно больших вертикальных размерах ледяных образований и низкой температуре льда. При извлечении термобура из скважины накидная гайка своей выступающей частью уплотняет шуговую пробку и препятствует извлечению термобура.
Цель изобретения - повышение надежности работы во время бурения холодных крупных ледяных образований, облегчение извлечения термобурового снаряда из скважины.
Указанная цель достигается тем, что в конструкции убрана накидная гайка, из-за низкой теплопроводности которой тепло от нагревательной коронки медленно поступало к шутовой пробке. Диаметр корпуса бура увеличен, а резьба на нагревательной коронке уменьшена с тем, чтобы нагревательная коронка ввинчивалась напрямую в корпус бура. Герметизация этого соединения обеспечивается применением резинового кольца. При вытаскивании бура из скважины не происходит уплотнения шуговой пробки буртиком накидной гайки (фигура 1А), а верхняя часть нагревательной коронки за счет хорошей теплопроводности ее корпуса легко расплавляет шуговую пробку (фигура 1Б), и бур легко извлекается из скважины.
ЛИТЕРАТУРА
1. Патент России №2153070 от 20.07.2000. Бюллетень №20.
2. Морев В.А. Электротермобуры для бурения скважин в ледниковом покрове. В сб. «Материалы гляциологических исследований. Хроника, оборудование.», М., вып. 28. 1976 г., с. 118-120
3. http://www.ecoshelf.ru/rus/nauka/term.php
4. Патент на полезную модель №52068 от 03.10.2005 г. Бюллетень №7