Устройство для извлечения материала из подземных формаций через скважины

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА ИЗ ПОДЗЕМНЫХ ФОРМАЦИЙ ЧЕРЕЗ СКВАЖИНЫ, включающее напорную внешнюю колонну с телескопическим хвостовиком, гидромонитор, приемньге окна для гидросмеси, гидрозлеватор с приемной камерой, пульповьздачную колонну, жестко соединеиную с хвостовиком и смонтированную с возможностью вращения и осевого смещения, и пакер, установленный ниже приемных окон, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы и снижения потерь полезного ископаемого, пакер выполнен в виде стакана с отверстием в стенке с наружной зластичной оболочкой 1 становленного внутри стакана с возможностью вращения и осевого смещения, подпружиненного поршня с сообщенным с внешней колонной и жестко соединенным с хвостовиком полым штоком с отверстием в стенке, при зтом отверстие в стенке стакана расположено с возможностью обеспечения сообщения полости эластичной оболочки со штоковой полостью стакана при крайнем нижнем положении поршня и обеспечения сообщения полости оболочки с полостью скважины при крайнем верхнем положении поршня, a отверстие в стенке штока расположено с возможностью обеспечения сообщения полости штока с полостью стакана при крайнем нижнем положении поршня и с возможностью перекрытия указанного отверстия днищем стакана при крайнем верхнем положении поршня. 2.Устройство по п. I, о т л ичающееся тем, что шток вьшолйен с дополнительным каналом, сообщающим полость штока со штоковой. О полостью стакана, при зтом в канале :л :п :установлен обратный клапан. 3.Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что днище стакана выполнено по крайней мере с одним отверстием, сообщающим штоковую полость стакана с полостью скважины.

СОЮЗ СООЕТСКИХ

ОИ НЛ

РЕСПУБЛИК

09I (11) y g Е 21 С 45/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛВСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬГГИЙ (2!) 3575890/22"03 (22) 06.04.83 (46) 15.09,84. Бюл. Р 34 (72) Д.П.Лобанов, E.Ã.Ôîíáåðùòeéí, Э.И.Черней, В.А.Тарасов, В.В.Петрищев, М.М.Смирнов, А.В.Юройц, А.В.Халецкий и В.С.Кузнецов (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени геологоразведочный .,институт им. Серго .Орджоникидзе (53) 622.234.4(088.8) (56) 1. Патент США,М 4035023, кл, 299-17, опублик, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 3572998/03, кл. Е 21 С 45/00, 1983. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА ИЗ ПОДЗЕМНЫХ ФОРМАЦИЙ

ЧЕРЕЗ СКВАЖИНЫ, включающее напорную внешнюю колонну с телескопическим хвостовиком, гидромонитор, приемные окна для гидросмеси, гидроэлеватор с приемной камерой, пульповыдачную колонну, жестко соединенную с хвостовиком и смонтированную с возможнос" тью вращения и осевого смещения, и пакер, установленный ниже приемных окон, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы и снижения потерь полезного ископаемого, пакер выполнен в виде стакана с отверстием в стенке с наружной эластичной оболочкой иустановленного внутри стакана с возможностью вращения и осевого смещения. подпружиненного поршня с сообщенным с внешней колонной и жестко соединенным с хвостовиком полым штоком с отверстнем в стенке, при этом отверстие в стенке стакана расположено с возможностью обеспечения сообщения полости эластичной оболочки со штоковой полостью стакана при крайнем нижнем положении поршня и обеспечения сообщения полости оболочки с полостью скважины при крайнем верхнем положении поршня, а отверстие в стенке штока расположено с возможностью обеспечения сообщения полости штока с полостью стакана при крайнем нижнем положении поршня и с возможностью перекрытия указанного отверстия днищем стакана при крайнем верхнем положении поршня.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что шток выполнен с дополнительным каналом, сообщающим полость штока со штоковой. полостью стакана, при этом в канале установлен обратный клапан.

3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что днище стака. на выполнено по крайней мере с одним отверстием, сообщающим штоковую полость стакана с полостью скважины.

lll355l

Изобретение относится к горному делу и геологии и может быть использовано при опробовании продуктивных пластов и скважинной гидродобыче полезных ископаемых, в частности 5 при разведке и разработке вечномерэ. лых россыпей.

Известно устройство для извлечения материала иэ подземных формаций через скважины, включающее напорную IO колонну, гидромонитор, пульпоподъемную колонну с приемными окнами, гидрозлеватор с приемной камерой flj .

Известно также устройство для извлечения материала иэ подземных формаций через скважины, включающее напорную внешнюю колонну с телескопическим хвостовиком, гидромонитор, приемные окна для гидросмеси, гидрозлеватор с приемной камерой, .пульповыдачную колонну, жестко соединенную с хвостовиком и смонтированную с воэможностью вращения и осевого смещения, и пакер, установленный ниже приемных окон )2) .

2$

Однако при отработке или отборе проб верхних слоев известными устрой ствами нижняя часть скважины постоянно зашламовывается; в нее попадают частицы полезного компонента, которые не извлекаются на поверхность что снижает надежность работы и влияет на степень достоверности при опробовании.

Целью изобретения является повышение надежности работы и 1нижение

35 потерь полезного ископаемого.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для извлечения материала из подземных формаций через скважины, включающем напорную внешнюю колонну с телескопическим хвостовиком, гидромонитор, приемные окна для гидросмеси, гидроэлеватор с приемной камерой, пульповыдачную колонну, жестко соединенную с хвос- 4 товиком и смонтированную с возможностью вращения и осевого смещения, и пакер, установленный ниже приемных окон, пакер выполнен в виде стакана с отверстием в стенке с наружной эластичной оболочкой и установленного внутри стакана с возможностью вращения и осевого смещения подпружиненного поршня с сообщенным с внеш. ней колонной и жестко соединенным с хвостовиком полым штоком с отверстием в стенке, при этом отверстие . в стенке стакана расположено с возможностью обеспечения сообщения полости эластичной оболочки со штоко-! вой полостью стакана при крайнем нижнем положении поршня и обеспечения сообщения полости оболочки с полостью скважины при крайнем верхнем положении поршня, а отверстие в стенке штока расположено с возможностью обеспечения сообщения полости штока с полостью стакана при крайнем нижнем положении поршня и с возможностью перекрытия указанного отверстия днищем стакана при крайнем верхнем положении поршня.

Шток выполнен с дополнительным каналом, сообщающим полость штока со штоковой полостью стакана, при этом в канале установлен обратный клапан.

Кроме того, днище стакана выполнено по крайней мере с одним отверстием, сообщающим штоковую полость стакана с полостью скважины, На фиг. I изображено устройство для извлечения материала из подземных формаций, расположенное в скважине, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. I на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. I; на фиг. 4 — разрез В-В на фиг. 1 (при крайнем нижнем положении поршня); на фиг. 5 — то же, при крайнем верхнем положении поршня.

Устройство в одном из возможных вариантов исполнения состоит из напорной внешней колонны 1 труб, сообщенной с источником напорной воды (не показан), расположенной в ней пульповыдачной центральной колонны

2, расположенных в, интервале концевой части хвостовика 3 напорной внешней колонны 1 встроенного гидромонитора 4 с насадкой, сообщенной с полостью напорной внешней колонны

1, гидроэлеватора с приемной камерой 5 и насадкой б, установленной соосно с пульповыдачной центральной колонной 2 и сообщенной с полостью напорной внешней колонны l приемных окон 7, сообщенных с полостью приемной камеры 5 гидроэлеватора, Концевая часть 3 хвостовика 3 напор. ной внешней колонны i выполнена телескопически выдвижной, установлена с возможностью вращения относительно напорной внешней колонны

I посредством сальниковых уплотнений 8 и жестко связана с пульповыдачной центральной колонной Z

1113551 которая установлена с возможностью вращения и осевого перемещения относительно напорной внешней колонны

I что может быть обеспечено, например, установкой центральной колон- 5 ны 2 на фонарях с сальниками или подшипниками(не показаны). Полость напорной внешней колонны 1 в интервале расположения приемных окон

7 отделена от остальной части полости перегородками 9 и 10, а насадка

6 гидроэлеватора сообщена с полостью напорной внешней колонны 1 посредством каналов ll через камеру 12.

Устройство снабжено также пакери t5 рующим элементом 13, выполненным н виде стакана 14 с отверстиями 15 в его стенке и эластичной оболочки !6, расположенной на его внешней поверхности, и расположенным в полости стакана 14, установленным с нозможнос20 тью вращения и осевого перемещения относительно стакана, обеспечиваемых при помощи сальников 17, и подпружиненным пружиной 18 относительно

25 стакана 14 поршнем 19 с полым штоком

20, выполненным с отверстием 21 в его стенке, пропущенным через отверстие н днище 22 стакана 14, жестко связанным с концевой частью хвостовика

3 внешней колонны 1 и гидравлически сообщенным своей полостью 23 с полостью напорной внешней колонны 1 через камеру 12. Отверстие 15 в стенке стакана 14 расположено с воэможностью обеспечения гидравлического сооб-35 щения полости 24, ограниченной оболочкой 16, со штоковой полостью

25 стакана 14 при крайнем нижнем положении поршня 19(фиг. 4) и обеспечения сообщения полости 24 с ннеш- 40 ней средой (полостью скважины 26) при крайнем верхнем положении поршня

19(фиг. 5).

Отверстие 21 в стенке штока 20

45 расположено с возможностью обеспече ния гидравлического сообщения полос-, ти 23 штока 20 со штоковой полостью

25 стакана 14 при крайнем нижнем положении поршня 19(фиг. 4) и с возможностью перекрытия отверстия 21

50 днищем 22 стакана 14 при крайнем верхнем положении поршня 19(фиг. 5) .

При другом варианте исполнения днище стакана 14 может быть выполне. но с отверстиями 29, сообщающими штоковую полость 25 стакана !4 с внешней средой(полостью скважины 26, расположенной в интернале между торцом концевой части хностовика 3 внешней колонны I и, днищем стакана

14) .

Устройство работает следующим образом.

Устройство опускается в скважину 26,.вскрывающую с перебуром продуктивный пласт 30, иэ которого предполагается, например, отобрать пробу слагающего его материала. Нижний конец неподвижной части колонны 1 устанавливают на уровне кровли продуктивного пласта или слоя пласта 30, а концевую, телескопическую часть хвостоника 3 вьдвигают путем приложения осевого усилия на центральную колонну 2 с помощью спуско-подъемного механизма таким образом, чтобы насадка гидромонитора 4 находилась на уровне подошвы отрабатываемого пласта 30 или одного из слоев указанного пласта. При этом пакетирующий элемент 13, поршень в котором под действием пружины 18 находится н крайнем нижнем положении относительно стакана 14, располагается в скважине 26 ниже предполагаемого к отработке слоя. С помощью источника напорной воды, например высоконапорного насоса, в полость напорной внешней колонны I подают под давлением воду, поступающую в гидромонитор 4, и через канал 1 и камеру !

2 — в насадку 6 гидроэлеватора.

Формируемая насадкой гидромонитора 4 высоконапорная струя ноздейству. ет на пласт.30, размывая материал, слагающий его, и переводя н гидросмесь с образованием в пределах пласта 30 полости 31. Образующаяся гидросмесь транспортируется по днищу. полости 31 и поступает через приемные окна 7 в приемную камеру

5 гидроэлеватора и далее под воздействием струи, истекающей .иэ насадки 6, по пульпоньдачной центральной колонне 2 вьдается на поверхность.

Шток 20 может быть выполнен с каналом 27, сообщающим полость 23 указанного штока 20 со штоковой полостью 25 стакана 14, а в канале ?7 установлен обратный клапан 28.

В процессе подачи напорной ноды в полость напорной внешней колонны

1 вода через каналы 11, камеру 12 поступает в полость 23 штока 20, проходит через отверстие 21 н штоко1113551 вую полость 25 стакана 14 и далее через отверстия 15 — в полость 24, ограниченную эластичной оболочкой

16, в результате чего укаэанная оболочка раздувается и пакетирующее устройство распирается в скважине

26, перекрывая последнюю и предотвращая переток гидросмеси из полости 31 в нижележащую часть скважины 26.

Перемещение струи, истекающей из !О насадки гидромонитора 4, вдоль забоя на установленном уровне осуществляется вращением пульповыдачной центральной колонны 2, например, с помощью механизма вращения, включающе- !5 го двигатель и передаточный механизм(не показаны). Центральная колонна 2 передает вращение на концевую телескопическуючасть хвостовика 3 внешней напорной колонны l которая 20 вращается вместе с гидромонитором

4. При этом вращается и шток 20 с поршнем 19, а пакерирующий элемент

13 остается неподвижным.

После размыва пласта 30 на одном уровне гидромониторную насадку 4 перемещают на следующий, вышележащий уровень путем подъема центральной колонны 2 вместе с концевой частью хвостовика 3 внешней колонны l и штока 20 с поршнем 19 введением в дейст вие спуско-подъемного механизма при неподвижной внешней колонне 1, и цикл размыва повторяют..

После размыва всего слоя, мощность которого соответствует длине хода телескопической части хвостовика 3 и поршня 19, гидромонитор 4 оказывается на уровне кровли отрабатываемого слоя, поршень 19 — в крайнем верхнем положении, отверстие 21 пере-4О крывается днищем 22 стакана 14, а отверстие 15 сообщает полость 24 с внешней средой(полостью скважины 26, расположенной ниже пакерирующего элемента 13). К этому моменту подачу 4 напорной воды в устройство прекращают. Вода из полости 24 выходит в полость скважины 26 и пакерирующее устройство выводится из распертого состояния, обеспечивая возможность б перемещения всего устройства вместе с пакерирующим элементом 13.

При подъеме в процессе работы поршня !9 объем полости 25 уменьшается, и при перекрытии отверстий 15 поршнем 19 вода из полости 24 истекает через канал 27, вводя в действие клапан 28.

При другом исполнении устройства вода из полости 24 в процессе передвижения поршня 19 снизу вверх истекает из отверстий 29. Зти же отверстия служат для создания противотока жидкости в полости скважины, ограниченной днищем 22 стакана 14 и торцом концевой части хвостовика 3 внешней колонны l для предотвращения зашламования указанной полости.

Предложенное устройство может быть выполнено и со сплошной, а не телескопической концевой частью внешней колонны. В этом случае манипуляции производятся не с помощью центральной колонны, а с помощью внешней колонны путем спуска-подъема и вращения ее.

Предложенное устройство может быть выполнено в варианте, когда в качестве напорной колонны используются центральная колонна, а в качест. ве пульповыдачной — внешняя. В этом случае в устройстве применяется гидроэлеватор не центрального, а

I кольцевого типа. При данной конструкции функции пульповыдачной несет на себе внешняя колонна, а функция напорной — центральная колонна. В указанном случае шток 20 жестко связывается с внешней пульповыдачной колонной, а его полость

23 сообщается с полостью центральной напорной колонны,которая в свою очередь сообщена с источником напорной воды.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить надежность его работы и сократить потери полезного компонента при отборе проб материала из продуктивных пластов.

I I !355!

1113551

Фиг, Я

Фиг. 3 Риг. 4 г„ z (о o)

i o с т

1113551

Составитель Н. Руденко

Техред С . Ле гез а Корректор В. Гирняк.Редактор М.Бандура

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 6543/28 Тираж 563 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

II3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5