Устройство для создания пульсирующего потока жидкости, нагнетаемой в пласт
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для воздействия пульсирующим потоком жидкости на массив угля или пород Целью изобретения является расширение технологических возможностей и повышение стабильности параметров импульсов колебаний жидкости в скважине Устройство содержит насосную станцию 1, водоподающий 2 и воздухоподающий 3 трубопроводы, пульсатор и герметизатор 4 скважины. Пульсатор состоит из корпуса, разделенного диафрагмой 7 на проточную 16 и управляющую 10 полости, диафрагма взаимодействует с жесткой пластиной 8, толкателем и запорным элементом 9, который расположен в проточной полости с возможностью перекрытия входного канала корпуса, соединенного с водоподающим трубопроводом. В корпусе также имеется выходное отверстие, которое соединено с герметизатором. Управляющая касл с
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕ ННЫ И КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ГР17 09 3 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4803746/03 (22) 1 9.03,90 (46) 30.07.92. Бюл. ¹ 28 (71) Специальное конструкторско-технологическое, бюро Института геотехнической механики АН УССР (72) И,Ф.Чемерис, В.П.Кухаренко, Г,А.Крюков и С,П.Минеев (56) Оборудование и приборы для комплексного обеспыливания угольных шахт, разрезов и обогатительных фабрик, Каталог-справочник, М.: ЦНИЭИ уголь 1975, с. 18, 19, Авторское свидетельство СССР № 945473, кл, Е 21 F 5/00, 1980. Авторское свидетельство СССР ¹ 1191626, кл. В 21 В 9 / 0,6 1972. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ПОТОКА ЖИДКОСТИ, НАГНЕТАЕМОЙ В ПЛАСТ Ы 1751358 А1 (57) Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для воздействия пульсирующим потоком жидкости на массив угля или пород. Целью изобретения является расширение технологических возможностей и повышение стабильности параметров импульсов колебаний жидкости в скважине. Устройство содержит насосную станцию i, водоподающий 2 и воздухопода.ющий 3 трубопроводы, пульсатор и герметизатор 4 скважины. Пульсатор состоит из корпуса, разделенного диафрагмой 7 на проточную 16 и управляющую 10 полости, диафрагма взаимодействует с жесткой пластиной 8, толкателем и запорным элементом 9, который расположен в проточной полости с возможноСтью перекрытия входного канала корпуса, соединенного с водоподающим трубопроводом. В корпусе также имеется выходное отверстие, которое соединено с герметизатором, Управляющая ка1751358 го взаимодействует с жестким центром диафрагмы, Выходы пневмораспределителей соединены с воздухоподающим трубопроводом. Устройство обеспечивает возможность управления процессом нагнетания жидкости в пласт. 2 ил. мера соединена с выходом пневмораспределителя 12 с пневматическим управлением. управляющая, камера которого соединена через дроссель с обратным клапаном с выходом пневмораспределителя 11 с механическим управлением, шток котороИзобретение относится к горному делу стей и снабжен запорным элементом, рази может быть использовано для воздейст- мещенным в проточной полости с возможвия пульсирующим потоком жидкости на ностью взаимодействия со штоком и массив угля или пород с целью нарушения перекрытия входного канала, при этом устего сплошности, ослабления, снятия внут- 5 ройство снабжено системой управления, реннего напряжения, повышения эффек- имеющей два трехлинейных пневмораспретивности дегазации и увлажнения-;: делителя с механическим и пневматичепредотвращения внезапных выбросов и ским управлением и пневмодроссель с горных ударов.. обратным клапаном, причем толкатель Известны устройства, например, гидро- 10 пневмораспределителя с механическим упзатворй типа ГАС, йредназначенные для равлением связан с жесткой пластиной, а герметйзации скважин при нагнетании жид- его выход соединен через пневмодроссель кости в пласт. Гидрозатвор состоит из рези- с управляющим входом пневмораспределиновото упругорасширяющего рукава, теля с пневматическим управлением, выход ниппелей и подпружиненного устройства, 15 которого сообщен с управляющей полостью выполненного в вйде клапана с подпружи- пульсатора, при этом входы обоих пневмоненным уплотненным штоком. При выпал- распределителей сообщены с воздухоподанении противовыбросного мероприятия, ющим трубопроводом. нагнетания жидкости в пласт с использова- Известен пульсатор, содер>кащий корнием ГАС не достигается равномерность 20 пус с нагрузочным клапаном, выполненным пропитки угля вследствие наличия в нем в виде поршня, имеющего шток с закреппрочных включений... ленным на нем запорным элементом и устаИзвестно устройство, которое состоит новленного в корпусе с образованием из насосной станции, герметизатора; уста- управляющей полости, связанной с систе навливаемого в скважине, водоподающего 25 мой управления, и подпружиненный толкаи воздухоподающего трубопроводов, пуль- тель, установленный в корпусе с сатора.:,: ".. возможностью взаимодействия, с запорОднакодчнноеустройствонеобеспечи- ным элементом нагрузочного клапана и с вает оперативное изменение параметров образованием проточной полости, непосимпульсов, частоты и амплитуды, при его 30 редственно связанной.с исполнительным работе в производственных. условиях, что органом и напорной магистралью и через снижает интенсивность нагнетания жидко- нагрузочный клапан с атмосферой, и постй в пласт; снижает технологические воз- лость управления, причем напорная магистможности устройства. раль связана с управляющей полостью Целью изобретения является повыше- 35 толкателя через регулируемый дроссель и ние стабильности параметров колебаний обратный клапан. жидкости в скважине и расширение техно- Прямое использование этого устройстлогических возможностей устройства. ва не обеспечивает стабильность параметПоставленнаяцельдостигаетсятем,что ров импульсов колебаний жидкости в в устройстве, содержащем насосную стан- 40 скважине ввиду невозможности соединецию, водоподающий и воздухоподающий ния водоподающеготрубопроводасатмострубопроводы„герметизатор скважины и ферой, так как слив жидкости на почву пульсатор, входной канал которого сообщен выработки не только значительно ухудшает с водоподающим трубопроводом, а выход- условия работы и безопасности для рабоной — с герметизатором. 45 чих, но и приводит к ухудшению экономичеКорпус пульсатора разделен посредст- ских показателей, непроизводительному вом диафрагмы, имеющей в центральной расходу нагнетаемой под давлением жидкочасти жесткую пластину со штоком, с обра- сти. Система управления пульсатором, резованием проточной и управляющей поло- шаемая в гидравлической части, ввидутого, 1751350 что в качестве нагнетаемой жидкости используется весьма агрессивная и абразив. ная шахтная вода, не позволяет обеспечить эффективное использование и расширение технологических параметров при оперативном изменении их, что также снижает интенсивность нагнетания жидкости в пласт, На фиг.1 изображено устройство для создания пульсирующего потока жидкости, нагнетаемой в пласт; на фиг,2 — пульсатор с. системой управления. Устройство включает насосную станцию 1, водоподающий 2 и воздухоподающий 3 трубопроводы, герметизатор 4, устанавливаемый в скважине, и пульсатор 5, вход которого соединен с водоподающим 2 трубопроводом от насосной станции 1, а выход соединен с герметизатором 4. Пульсатор содержит корпус 6 с нагрузочным клапаном, выполненным в виде диафрагмы 7, жесткую пластину со штоком 8, взаимодействующую с запорным элементом, выполненным, например, в виде шарика 9. Корпус 6 и диафрагма 7 образуют управляющую полость 10, связанную с системой управления, состоящую иэ двух трехлинейных пневмораспределителей с механическим управлением 11, с пневматическим управлением 12, а также пневмодросселя с обратным клапаном 13, Эти элементы закреплены на корпусе 6 и соединены между собой. Выход пневмодросселя с механическим управлением 11 соединен с входом пневмодросселя с обратным. клапаном 13, выход которого с управляющей камерой пневмораспределйтеля -с пневматическим управлением 12, выход последнего соединен с управляющей полостью 10. Выход пневмораспределителя соединен с воздухоподающим трубопроводом 3. Толкатель пневмораспределителя 11 связан с жесткой пластиной со штоком 8. В корпусе 6 имеется входной канал 14, соединенный с водоподэющим трубопроводом 2, и выходной канал 15, соединенный с гарметизатором 4, между ними образована проточная полость 16;" а которой установлен запорный элемент в виде шарика 9 с возможностью перекрытия входного канала 14. Направляющей для шарика 9 служит пружина 17, поджимающая через втулку 18 уплотнения 19.,Водоподающий трубопровод соединен с насосной станцией 1. Устройство работает следующим обра- зом. Включают насосную станцию 1 и жидкость по водоподающему трубопроводу 2 поступает к входному каналу 14 пульсатора 5. При отсутствии усилия на диафрагме 7 жидкость перетекает из входного канала 14 через проточную полость 16 в выходной канал 15, Под действием усилия, возникающего на штоке жесткой пластины 8 от перепада давления в проточной 16 и управляющей 10 полостях, шарик 9 вместе с жесткой пластинкой со штоком 8 и диафрагмой 7 сдвигается вправо, обеспечивая наибольший расход жидкости из входного канал 14 через проточную полость 16 и выходной канал 15 в герметизатор 4 и далее в скважину. После подключения пульсатора 5 к воздухоподающему трубопроводу .3 сжатый воздух поступает на входы трехлинейных пневмораспределителей 11 и 12, При этом через пневмораспределитель 12 сжатый воздух поступает в управляющую полость 10, и под воздействием давления на диафрагму 7 переместит жесткую пластину со 1 штоком 8 и шарик 9 влево и последний перекроет входной канал 14. Одновременно жесткая пластина со штоком 8.нажмет на толкатель пневмораспределителя 11, при этом вход его соединится с выходом и через пневмодроссель с обратным клапаном 13, 15 сжатый воздух поступит в управляющую камеру пневмораспределителя 12, под действием управляющего сигнала выход пневмораспределйтеля 12 соединится с атмосферой и сжатый воздух из управляющей полости 16 выйдет в атмосферу. Усилие от давления жидкости перемещает шарик 9, жесткую пластину со штоком 8 и диафрагму 7 вправо, вследствие чего 20 точную полость 16 и выходной канал 15 поступает на вход герметизатора 4. Одновременно жесткая пластина со штоком 8 отходит от толкателя пневмораспредели30 35 теля 11, при этом управляющая камера пневмораспределителя 12 через пневмодроссель с обратным клапаном 13 и вход пневмораспределителя 11 соединяется с атмосферой. После снятия сигнала управления сжатый воздух через пневмораспределитель 12 поступает в управляющую полость 10 и цикл повторяется, Длительность цикла регулируется и невмодросселем с обратным клапаном 13. Подача пульсирующего потока жидко40 сти через скважину в пласт улучшает раскрытие трещин в угле, способствует удалению из трещин мелких частиц угля и газа, а изменение частоты и амплитуды 45 пул ьса ций интенсифицирует этот и роцесс. По сравнению с прототипом предлагаемое устройство обеспечивает возможность управления процессом нагнетания жидкости в пласт, опеоативно изменять частоту 25 жидкость из входного. канала 14 через про1751358 Составитель ехред М.Моргентал Корректор М.Демчик Редактор Н.Горват Заказ 2672 Тираж . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 пульсаций и амплитуду, а при определенных параметрах (ноухау) создавать гидродинамическое воздействие,на столб жидкости в скважине. Формула изобретения 5 Устройстводля создания пульсирующего потока жидкости, нагнетаемой в пласт, включающее насосную станцию, водоподающий и воэдухоподающий трубопроводы, герметизатор скважины и пульсатор, вход- 10 ной канал которого соединен с водоподающим трубопроводом, а выходной — с герметизатором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыщения стабильности параметров колебаний жидкости в скважине и 15 расширения технологических возможностей устройства, корпус пульсатора разде-. лен с помощью диафрагма, имеющей в центральной части жесткую пластину со 20 штоком с образованием проточной и управляющей полостей, и снабжен запорным элементом, размещенным в проточной полости с возможностью взаимодействия со штоком и перекрытия входного канала, при этом устройство снабжено системой управления, имеющей два трехлинейных пневмораспределителя с механическим и пневматическим управлением и пневмодроссель с обратным клапаном, причем толкатель пневмораспределителя с механическим управлением связан с жесткой пластиной, а его выход соединен через пневмодроссель с управляющим входом пневмораспределителя с пневматическим управлением, выход которого сообщен с управляющей полостью пульсатора, при этом входы обоих пневмораспределителей сообщены с воздухоподающим трубопроводом.
