Устройство для образования щелей на стенках скважин

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (594 Е 21 С 37 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3784732/22-03 (22) 28.06.84 (46) 15.03.86. Бюл. Ф 10 (71) Институт горного дела СО AH СССР и Специальное конструкторское бюро прикладной геофизики СО АН СССР (72) В.Г, Хомяков, В.К. Водолажский и О.И. Чернов (53) 622.235(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 907247. кл. E 21 С 37/00, 1980, Авторское свидетельство СССР

Р 1177479, кл. Е 21 С 37/00, 1984. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВА

НИЯ ЩЕЛЕЙ НА СТЕНКАХ СКВАЖИН, включающее полый корпус с входным.. и выходным. торцовыми каиалами,два вала, установленных на корпусе параллельно и симметрично относительно его продольной оси, рабочие органы, установленные на валах в плоскости, перпендикулярной их продольной оси, и привод поворота валов, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повьппения надежности работы устройства за счет обеспечения возможности управления подачей рабочих органов в процессе образования щелей в нем, привод поворота валов выполнен в виде установленных в полости корпуса соответственно со стороны входного и выходного торцовых каналов с воэможностью осевого перемещения натяжной подпружиненной шайбы и поршня со сквозными осевыми каналами и парных гибких тяг, противонаправленно намотанных на валы по обе стороны рабочих органов и соответственно связывающих валы с натяжной шайбой и поршнем.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения контроля sa полнотой раз. ворота рабочих органов, в корпусе выполнены сквозные радиальные сигнальные отверстия, расположенные с воэможностью сообщения с полостью между натяжной шайбой и поршнем по достижении последним выходного торца корпуса, 3. Устройство по п,l о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности удаления шлама из образуемых щелей, в корпусе на уровне расположения рабочих органов выполнены сквозные радиальные промывочные отверстия.

1217521 2

Изобретение относится к горному делу, предназначено для образования полостей в породном массиве с целью инициирования трещин раэрыва при последующем разрыве взрывным способом или жидкостью под давлением и может быть использовано для других целей, когда в твердотельном массиве требуется образовать полость, например в строительстве при сооружении фунда-. ментов опор в зоне вечной мерзлоты

I или в машиностроении при механичес" кой обработке.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности работы устройства за счет обеспечения возможности управления подачей рабочих органов в процессе обра" эования щелей. Кроме того, целью изобретения является повышение эффективности удаления шлама иэ образуемых щелей и облегчение контроля за полнотой разворота рабочих органов.

На фиг.1 изображено устройство в исходном положении, общий вид с частичным разрезом, на фиг,2 — то же, в конце рабочего хода яоршня; на фиг,3разрез А-А на фиг,1; на фиг.4 — разрез Б-Б на фиг.2.

Устройство для образования полостей на стенках вырабо гок состоит из полого корпуса 1 с входным и выходным торцовыми каналами, в котором параллельно оси и в диаметральной плоскости симметрично размещены валы

2, на которых в плоскости, нормальной оси, закреплены неподвижно рабочие органы 3. В одном из торцов корпуса

1 имеется углубление для размещения гибкой тяги 4, один конец которой за" креплен неподвижно на одном из валов, образуя в нем 3-4 витка, Другой конец гибкой тяги 4 также неподвижно зак" реплен на втором валу 2, образуя на нем также 3-4 витка, Средняя часть гибкой тяги 4, огибая перемычку 5, накинута на ролик 6, прикрепленный неподвижно к поршню 7, раэмещенном в цилиндре 8. Цилиндр 8 одним концом присоединен к корпусу 1 посредством переходного стакана 9, а на другом конце имеет резЬбу для возможного присоединения к другим устройствам, например к якорю (не показан), В дру. гом торце корпуса 1 также имеется уг лубление, в котором размещена вторая гибкая тяга 10, концы которой по аналогии с гибкой тягой 4 закреплены на валах 2, а средняя часть гибкой тяги 10, огибая перемычку 11, накинута на ролик 12, закрепленный в прорези полого подпружиненного штока 13.

Различие состоит в том, что, например, при сматывании гибкой тяги 4 с валов

2, что соответствуег повороту валов 2 в сторону вывода рабочих органов 3, гибкая тяга 10 должна наматываться

1р на валы 2, и наоборот при сматывании гибкой тяги 10, что соответствует повороту валов 2 в обратном направлении, гибкая тяга 4 должна наматываться на валы 2. На полом штоке

15 13 размещена пружина сжатия 14, которая с одной стороны упирается в торец корпуса 1, с другой поджата натяжной шайбой 15 и гайкой 16. Пру" жина 14 осуществляет постоянное на2р тяжение гибких тяг 4 и 10 и, при отсутствиии избыточного давления рабочего тела в системе удерживает валы 2 с рабочими органами 3 в ис" ходном положении. Пружина 14 вместе

25 с полым штоком 13 находится внутри ста кана 17,имеющего резьбы с обоих концов для соединения с одной стороны с корпусом 1, с другой стороны — c колонной труб, (не пока- зана) посредством которой устройство подается в выработку и приводится во вращение и по которой к устройству подается рабочее тело, например жидкость (не показана).

Устройство работает следующим образом, В твердотельном массиве выполняют выработку, например скважину (не показана) . Затем присоединяют устройство к колонне труб и опускают в эту скважину с таким расчетом, чтобы рабочие органы 3 находились на отметке, где требуется создать полость, При этом никаких дополнительных операций по удержанию рабочих органов 3 в габарите устройства не требуется. После этого колонну труб фиксируют от осевых смещений, например, посредством якорей и приводят во вращение вместе с устройством. Одновременно с вращением по колонне труб с устья подают под избыточным давлением. рабочее тело, например жидкость, для осуществления вывода рабочих органов 3 и их п ижатия к стенкам скважины, Вывод рабочих органов 3 происходит следующим образом. Поступающее в устройство рабочее тело, проходя через по12!7521

1О

40 лый шток 13 полый корпус 1 и стакан 9,давит на поршень 7,перемещая его в цилиндре 8 (фиг.2) . При этом поршень 7 посредством ролика 6 вытягивает гибкую тягу 4 и тем самым поворачивает валы 2 с жестко закрепленными на них рабочими органами 3 в сторону вывода этих рабочих органов иэ габарита устройства и прижимает их к стенкам скважины. Такое прижатие с одинаковой силой в проти воположных точках диаметра исключает радиальное отклонение устройства в целом и обеспечивает получение четкой полости. Одновременно с вытягива кием гибкой тяги 4 и ее сматыванием с валов 2 происходит наматывание гибкой тяги 10 на валы 2, которая через ролик 12 тянет полый шток 13, сжимая при этом пружину 14 посредством натяжной шайбы 15 и гайки !6.

Таким образом, вращение устройства, рабочие органы 3 которого постоянно поджимаются к стенкам скважины постоянно присутствующим избыточным давъжнием рабочего тела в течение всего цикла образования полости, обеспечивает образование четкой полости, полностью соответствующей профилю рабочих органов.3. Прекращение подачи рабочего тела под давлением к устройству приводит к ослаблению давления на поршень 7. Пружина 14, ранее сжатая поршнем 7 через гибкие тяги 4 и 10 и валы 2, разжимается, воздействуя через натяжную шайбу 15 на полый шток 13 и смещая его в обратном направлении, Полый шток 13 через ролик 12 вытягивает гибкую тягу 10, а через нее поворачивает валы 2 в обратном направлении и выводит, таким образом, рабочие органы 3 автоматичшски из полости в исходное поло«жение фиг.3) и возвращает поршень 7 в исходное положение. После этого устройство в составе колонны труб может быть поднято на поверхность либо пере-, мещено на другой уровень в скважине для создания новой полости.

Таким образом, конструкция устройства позволяет выводить рабочие органы 3 иэ исходного положения посредством создания избыточного давления рабочего тела в колонне труб, а это дает возможность активно управлять их подачей в процессе образования полости. Кроме того, пружина 14 устройства обеспечивает автоматический возврат указанных рабочих органов после снижения давления в колонне труб.

Для получения информации о завершении процесса образования полости в цилиндре устройства предусмотрены сигнальные отверстия 18 для сообщения полости цилиндра с эатрубным пространством. После того, как поршень продвинется в цилиндре настолько, что откроет эти отверстия фиг.2), а это должно соответствовать максималь. ному выводу рабочих органов в зону образуемой полости и, следовательно, образованию полости максимально возможного диаметра, рабочее тело через них быстро уходит в затрубное прост;ранство. В результате избыточное давление рабочего тела падает, что можно зарегистрировать, например, с помощью манометров на насосных агрегатах на устье и прекратить подачу рабочего тела по колонне труб к уст-. .ройству, Для более эффективного удаления .шлама из образуемой щели, а также с целью обеспечения терморегулирования рабочих органов в процессе выработки полости, в нее через отверстия в корпусе подается рабочее тело.

12)7521

1217521 фсМ 3

Составитель О,Попов

Техред А.Ач Корректор Т.Колб

Редактор Н;Швыдкая филиал ППП "Патент", г. У кгород. ул. Проектная, 4

Закаэ 1034/13 Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5