Устройство для гидравлической обработки массива через скважины

 

Использование: для воздействия гидравлической средой и гадравлическими волнами на массив для нарушения его сплошности, ослабления, снятия внутреннего напряжения, образования внутренних полостей, повышения дегазации и увлажнения , предотвращения внезапных выбросов и горных ударов. Сущность изобретения: устройство содержит полый корпус, охватывающий его коллектор, установленный с возможностью вращения вокруг корпуса. Корпус и коллектор имеют в торце по выходному отверстию и ряды сквозных радиальных боковых отверстий с соплами. В торце корпуса выполнены ДогШЛнйт. отверстия, которые расположены в рядах концентрич окружностей, удаленных от продольной оси корпуса и друг от друга на расстояние не менее диаметра выходного отверстия корпуса . В хвостовике выполнены дополнит, выходные каналы по одному для каждого ряда, имеющие разгонный участок с формой образующей поверхности, определяемой из уравнения трактрисы1. Ряды концентрических окружностей расположены соосно с выходными отверстиями ко рпуса. 9 ил. сл с

(Ж,1 17496О9 Al

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РеспУБлИк (и)э Е 21 F 5/02

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Изобретение относится к горному делу личного диаметра, концентрически распои может быть использовано для iîçäåéñò- ложейных"одйа в другой. 4 ф

0

О

0 вия гидравлической средой и гидравлическими волнами на массив угля или других пород с целью нарушения его сплошности, Недостатком устройства является низкая эффективность размыва стенки и забоя ослабления, снятия внутреннего напряже- " скважины, обусловленная наличием одного . .ния, образования внутренних полостей, по- выходного отверстия в томице корпуса; по вышения эффективности дегазации и "зволяющего обеспечить стационарное, без пульсации, истечейие-жидкости, что не дает увлажнения, предотвращения внезапных выбросов и горных ударов; возможности осуществить эффективное

Известно устройство для образования разупрочнение массива во -всех направлеразгрузочных полостей в массиве, включаю- ниях или размыв его до образования полости больших размеров, так как воздействию щее гидрозатвор и полый корпус, представляющий собой тело вращения, Корпус выполнен в виде цилиндра и снабжен кластруей жидкости, выходящей из устройства. подвергается сравнительно небольшая плопаном, соединенным с гидрозатвором щадь поверхности скважины - забоя. Кроме дросселем, выполненным в виде труб раз- того, суммарная мощность энергии импуль1 (21) 4842568/03 (22) 02.04.90 (46) 23.07.92, Бюл, ЬЬ 27 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Института геотехнйческой

: механики АН УССР (72) В. Н. Потураев, А. А. Взоров, С. П. Ми-, неев, H. А. Друпов, А. И. Молчанов и Н. H.

Иноземцева (56) Авторское свидетельство СССР

М 947438, кл; Е 21 F 5/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

1Ф 1305391, кл. Е 21 F 5/00, 1985. (54) УСТР,ОЙСТВО ДЛЯ ГИ ДРАВЛИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МАССИВА ЧЕРЕЗ

СКВАЖИНЫ (57) Использование: для воздействия гидравлической средой и гадравлическими волнами на массив для нарушения его.сплош ности, ослабления, снятия внутренне° го напряжения, образования внутренних

2 полостей, повышения дегазацйи и увлажнения, предотвращейия внезапных выбросов и горных ударов, Сущность изобретения; устройство содержит полйй корпус, охватывающий его коллектор; установленный с возможностью вращения вокруг корпуса;

Корпус и коллектор имеют в торце по выходйому отверстию и ряды сквозных радиальных боковых отверстий с соплами. В торце корпуса выполнены д6полни г;"отверстия, которые расйоложень1 в-рядах-концентрич, окружностей, удаленных от продольной оси корпуса и друг от друга йа расстояние не менее диаметра выходного отверстия корпуса, В хвостоаике выполнены дополнит, выходные каналй по одному для каждого ряда, имеющие разгонный участок с формой образующей поверхности, определяемой из уравнейия трактрисы . Ряды концентрических окружностей расположены соосно с выходными отверстиями корпуса. 9 ил, 1749609

25 са колебаний жидкости, создаваемая этим устройством, недостаточно высока.

Известно устройство для гидравлической обработки горного массива через скважины, полый корпус которого выполнен в виде тела вращения с выходным отверстием в его торце и рядами сквозных радиальных боковых отверстий и охватывающий корпус коллектор с хвостовиком, имеющий наклонные сопла на боковой поверхности и выходной камал в хвостовике и установленный с

:: возможностью вращения вокруг продольной оси.

Наличие радиальных боковых отверстий корпуса и отверстий коллектора с закрепленными над ними соплами, вращающегося вокруг корпуса, обеспечивает пульсирующее воздействие струй жидкости на стенку скважины, что повышает эффективность обработки горного массива.

Недостатком устройства является низкая эффективность обработки забоя скважины в горном массиве, обусловленная тем, что на забой скважины. воздействует стационарное, без пульсации, истечение жидкости из отверстия на торце устройства.

Цель изобретения — повышение эффективности обработки горного массива за счет.. обеспечения омывания забоя скважины пульсирующими струями жйдкости, Цель достигается тем, что в устройстве, включаЮщем пол и корпус с выходным отверстйем в его торце и рядами сквозных радиальных боковых отверстий и охватывающий корпус коллектор с хвостовиком, имеющий наклонные сопла на боковой поверхности и выходной канал в хвостовике и установленный с возможностью вращения вокруг продольной оси, в торце корпуса выполнены дополнительнйе отверстия, расположенные не менее чем по два в каждом ряду концентрических окружностей, удаленных от продольной оси корпуса и друг от . друга на расстояние не менее диаметра выходного отверстия корпуса, при этом в хвостоаике выполнены дополнительные выходные каналы, по одйому для каждого ряда уйомянутых.концентрических окружностей, расположенные соосно выходным отверстиям корпуса, причем выходные каналы хвостовика имеют разгонный участок, форма.образующей поверхности которого определяется из уравнения трактрисы, а его длина составляет 0,45 от диаметра выходного канала хвостовика, Вйполнейие в торце корпуса дополнительных отверстий не менее чем по два в каждом ряду концентрических окружностей, удаленных от продольной оси корпуса и друг от друга на расстояние не менее диаметра выходного отверстия корпуса, в хвостовике дополнительных выходных каналов по одному для каждого ряда упомянутых концентрических окружностей, расположенных соосно выходным отверстиям корпуса, обеспечивает равномерное омывание забоя скважины пульсирующими струями жидкости с торца устройства, что способствует увеличению воздействия струй жидкости на всю площадь забоя сква.жины и повышение эффективности обработки горного массива.

Выполнение выходных каналов хвостовика с разгонным участком, форма образующей поверхности которого определяется из уравнения трактрисы, обеспечивает значительное снижение сопротивления истечению и турбулентности потока струи жидкости, увеличение энергоемкости ее удара на забой скважины, а также снижение износа поверхности выходного канала от абразивного воздействия твердых частиц, содержащихся в жидкости. Длина разгонного участка составляет 0;45 от диаметра выходного канала хвостовика, определяемая из уравнения трактрисы: . х - ala ((a+ "а — ya)/y) — аг — ya, где а — максимальный радиус разгонного участка, мм; у — значение. координаты разгонного участка, мм, Основным определяющим параметром конструкции устройства является диаметр выходного канала хвостовика коллектора d. характеризующий величину расхода жидкости и энергоемкость воздействия струи жидкости на забой скважины, Размещение

40 дополнительных отверстий в торце корпуса на концентрических окружностях, удален.ных от продольной оси корпуса и друг от друга на расстояние не менее выходного отверстия корпуса, осуществимо при усло-.

45 вии, что максимальный радиус разгонного участка равен основному параметру — диаметру выходного канала хвостовика коллектора и при условии, что 0 < у d/2, На фиг. 1 изображено устройство, про50. дольный разрез; на фиг, 2 — вид А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б на фиг, 1; на фиг. 4 — сечение В-В на фиг, 1; на фиг. 5 — сечение

Г-.Г на фиг. 1; на фиг 6- сечение Д-Д на фиг. 1; на фиг, 7 — узел 1 на фиг, 1 (сопряжение ,55 выходного отверстия корпуса и разгонного участка выходного канала хвостовика коллектора}; на фиг. 8, 9 — то же, варианты.

Пример 1. Устройство для гидравлической обработки горного массива состоит

1749609 из несущего кожуха 1, в подшипниковых пуса 4 в выходные каналы 6 коллектора 3 и узлах 2 которого установлен коллектор 3. подается к груди забоя и к боковой поверхохватывающий полый корпус 4. В торце кор- ности скважины, При этом за счет реактивпуса 4 выполнены дополнительные выход- ных струй воды, выходящих из сопел 9, ные отверстия 5. В хвостовике коллектора 3 5 коллектор 3 вращается, перекрывая один и выполнен выходной канал 6 соосно выход- открывая другие выходные отверстия 5 в ным отверстиям 5 с разгонным участком 7, торце корпуса 4, от чего выход воды из выНа боковой поверхности полого корпуса 4 ходных каналов 6 хвостовика коллектора 3 имеются несколько рядов Сквозйых Радй- " "устройства носит ймпульсный характер и альных отверстий 8, а на боковой поверхно- 10 позволяет попеременно воздействовать на сти коллектора 3 — соответствующие им грудь забоя и стенки скважины по всему ее сопла 9. Дополнительные выходные отвеР- периметру, Регулируя посредством прямого .стия 5 расположены не менее. чем по два клапана насосной установки давление жидв каждом ряду 10 концентрических окруж- кости на входе в устройство, изменяют сконостей, удаленных от продольной оси кор- 15 рость вращения коллектора 3 (чем выше пуса 4 и друг от друга на расстояние не давление,тем большескоростьинаоборот). менее диаметра выходного отверстия кор- Наличие разгонного участка 7 в выходпуса, Разгонный участок 7 выходного кана- ных каналах 6, расположенных в хвостовике ла 6 имеет форму образующей поверхности, коллектора 3, вследствие снижения турбуопределяемую из уравнения трактрисы, а 20 лентности потока существенно повышает

его длина составляет 0,45 от диаметра вы- энергоемкость струи. ходного канала 6 хвостовика: . Техническими преимуществами предложенного устройства по сравнению с про-— к= aln ((a+ а — у )/у) — а — у

2 2 тотипом являются повышение зффектив25 ности обработки горного массива за счет где а = d и 0 < у d/2, равномерного и периодичеСкого омывания

В данном примере выполнен один ряд забоЯ скважины пУльсиРУющими стРУЯми

10 концентрических окружностей. Коллек- жидкости, а также производительности путор3 установлен с возможностью вращения тем интенсификации РазРУшен Я ЗабоЯ вокруг продольной оси корпуса 4. 30 скважины за счет снижения турбулентности

Пример 2, В торце корпуса 4 на двух рядах 10 концентрических окружностей (фиг. 9) выполнено по три выходных Отвер- Формула изобретения стия 5, Ряды 10 концентрических окружностей расположены от продольной оси 35 Устройство для гидравлической обракорпуса 4 и друг от друга на расстоянии не ботки маСсива через скважины, включаюменее диаметра выходного отверстия 5 кор- щее полый коРпУс с вых0Дным отвеРстием в пуса 4, При этом в хвостовике коллектора 3 его торце и РЯдами сквозных Радиальных

-выполнено по одному выходному каналу 6 боковых. отвеРстий и охватывающий коРпУс для каждого ряда 10 концентрических ок- 40 коллектор с хвостовикоМ, имеюЩий наклонружностей, расположенных соосно выход- ные сопла на боковой поверхности и выходным отверстиям 5 корпуса 4. Размещение ной канал в хвостовике и Установленный с дополнительных отверстий в торце корпуса возможностьк» вращениЯ вокРУг el 0 про4 на нескольких рядах 10 концентрических дальной оси, о т л и ч à ю щ Е e C Я тем, что, окружностей.удаленных от продольной оси 45 .с целью повышения эффективности обракорпуса 4 и друг от друга на расстояние не. ботки массива за счет обеспечениЯ омываменее диаметра выходного отверстия кор--: ния забоя пульсирующими струями пуса, осуществимо при условии, что макси- жидкости, в торце корпУса выполнены домальный радиус разгонного участка 7 полнительные отверстия, которые Располовыходного канала 6 равен основному пара 50 жены не менее чем по два в каждом РЯДУ метру конструкции — диаметру выходного конЦентрических окРУжностЕй, Удаленных канала 6 хвостовика коллектора 3 и при ус- от пРодольной оси коРпуса и друг от ДРУга ловии, что 0 < у d/2, на расстояние не менее диаметра выходноУстройство работает следующим обра- го отверстия корпуса, при этом в хвостовике зом, 55 выполнены дополнительные выходные каВода из пожарного става под давлени- налы, по одномУ ДлЯ кажДОго РЯда УпомЯнуем от насосной установки(не показана) по- тых концентрических Окружностей, ступает в полость корпуса 4 и через Расположенные соосно выхОДным ОтвеРрадиальные 8 и выходные отверстия 5 кор- стиЯм коРпУса, причем выходные каналы хвостовика имеют разгонный участок, фор1749609 ма образующей поверхности которого определяется из уравнения трактрисы, а его длина составляет 0,45 от диаметра выходного канала хвостовика.

1749609

l-б

Составитель Н,Иноземцева

Техред М.Моргентал Корректор Н.Бонкало "

Редактор Н,Гунько

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2582 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская на6„4/5