Устройство для создания горизонтальных выработок в каменной соли

 

Изобретение относится к созданию геотехнологическим способом горизонтальных выработок в каменной соли. Устройство включает технологическую скважину, дополнительно оборудованную колонной, на внешней поверхности которой в нижней части установлены насадки. Телескопический ствол при помощи шарнира укреплен на колонне и установлен между насадками. Сопловая головка ствола выполнена с возможностью самовыдвижения и имеет центральное и противоположно направленные профилированные отверстия. Нижняя часть центральной колонны соединена с выдвижным телескопическим патрубком с поршнем в верхней части и пружиной на нем. Выше заглушенного конца патрубка имеются отверстия. Верхняя насадка на дополнительной колонне установлена выше сопловой головки телескопического ствола, а нижняя насадка - ниже поворотного шарнира. Насадки и сопловая головка телескопического ствола расположены на одной вертикальной оси. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение касается создания геотехнологическим способом горизонтальных выработок в каменной соли и может быть использовано при сбойке подземных резервуаров, используемых в качестве технологических аппаратов, а также при создании горизонтальных резервуаров для хранения жидких и газообразных углеводородов.

Известно устройство для создания горизонтальных выработок в каменной соли, включающее вертикальную скважину, направляющий контейнер, телескопический многосекционный ствол, сопло, механизм поворота телескопического ствола [1].

Недостатком рассматриваемого устройства является сооружение горизонтальной выработки без предварительного создания опережающей выработки под телескопический ствол, что затрудняет эксплуатацию устройства на начальном этапе и увеличивает технологическое время строительства выработки.

Наиболее близким к предлагаемому технической сущности является устройство, включающее вертикальную скважину, нагнетательный трубопровод, многосекционный телескопический ствол, сопловую головку, механизм поворота телескопического ствола, перфорированную трубу на нижней образующей внешней секции телескопического ствола, сообщенную с полостью нагнетательного трубопровода [2].

Недостатками указанного устройства являются: сложность управления телескопическим стволом при выдвижении телескопических секций; невысокая интенсивность процесса создания горизонтальной выработки одним потоком растворителя.

Целью изобретения является повышение надежности эксплуатации устройства и интенсификация процесса создания выработки.

Достигается это тем, что технологическая скважина дополнительно оборудована колонной, на внешней поверхности которой в нижней части установлены насадки, причем телескопический ствол при помощи шарнира укреплен между насадками, а сопловая головка ствола выполнена с возможностью самовыдвижения и снабжена центральным и противоположно направленными профилированными отверстиями, при этом нижняя часть центральной колонны соединена с выдвижным телескопическим патрубком с поршнем в верхней части и пружиной на нем, выше заглушенного конца патрубка имеются отверстия, а поршень механически связан с фиксатором, удерживающим телескопический ствол в нерабочем положении, причем верхняя насадка на дополнительной колонне установлена выше сопловой головки телескопического ствола, а нижняя насадка - ниже поворотного шарнира.

Новым в устройстве является то, что скважина оборудована дополнительной колонной, на внешней поверхности которой в нижней части установлены насадки, между ними при помощи шарнира укреплен телескопический ствол, а сопловая головка ствола снабжена центральным и противоположно-направленными профилированными отверстиями. Нижняя часть центральной колонны соединена с выдвижным телескопическим патрубком с поршнем в верхней части и пружиной на нем, выше заглушенного конца патрубка имеются отверстия, а поршень механически связан с фиксатором, удерживающим телескопический ствол в нерабочем положении.

В результате проведенного нами поиска не были обнаружены технические решения, обладающие сходными с отличительными признаками заявляемого устройства, т. е. предложенное устройство отвечает критерию "Существенные отличия".

На чертеже схематично изображен общий вид предлагаемого устройства.

Устройство включает обсадную 1, внешнюю 2 и центральную 3 колонны труб. В нижней части внешней колонны 2 при помощи шарнира 9 укреплен телескопический ствол 7, состоящий из нескольких секций 6 с герметизирующими направляющими кольцами. На последней секции смонтирована самовыдвигающаяся головка 5, имеющая центральное 20 и периферийные профилированные отверстия 19 для выхода струй растворителя. Внешний кожух телескопического ствола 7 выполняет функции поплавка, изготовлен в виде двойной оболочки, полое пространство которой заполнено воздухом или жидкостью с плотностью легче плотности строительного рассола.

Внутреннее пространство телескопического ствола 7 при помощи гибкого шланга 12 и штуцера 13 на внешней колонне связано с межтрубным пространством внешней 2 и центральной 3 колонн. На внешней колонне 2 выше сопловой головки 5 и ниже поворотного шарнира 9 установлены сопла 4 и 11. На нижней части центральной колонны 3 телескопически установлен цилиндрический полый якорь 15 с поршнем 18 в верхней части. Поршень 18 соединен при помощи штанги с фиксатором 8. На телескопический якорь 15 под поршнем 18 установлена пружина 16. На боковой поверхности цилиндрического якоря 15 выше заглушенного конца имеются входные отверстия 14 для отвода строительного рассола. На внешней колонне 2 выше забоя трубы смонтирован механический фиксатор 17.

Устройство для создания горизонтальных выработок работает следующим образом.

В пробуренную технологическую скважину, снабженную обсадной колонной 1, опускают центральную 3 и внешнюю 2 колонны труб с телескопическим стволом 7, установленным на ней. При этом телескопический ствол 7 находится в вертикальном положении и удерживается в рабочем положении при помощи механического фиксатора 8. Через межтрубное пространство колонн 2 и 3 вода под избыточным давлением поступает к соплам 4 и 11. Рабочий агент истекает из насадок в виде горизонтальной и падающей струй, образуя при этом сходящийся поток, при помощи которого осуществляется растворение стенки каменной соли. После создания опережающей выработки, необходимой для приведения в рабочее положение телескопического ствола, давление нагнетания рабочего агента увеличивается. С увеличением давления воды на поршень 18 приходит в движение телескопический якорь 15, установленный на центральной колонне 3. Пружина 16 сжимается и якорь 15 входит в грунт.

При движении в нижнее положение поршня 18 открывается фиксатор 8, связанный тягой с поршнем, и ствол под действием собственной силы тяжести при помощи пружины кручения 10, установленной на шарнирном соединении 9, переводится в рабочее горизонтальное положение. В результате движения поршня 18 вниз открывается доступ рабочему агенту в телескопический ствол 7. Фиксация телескопического ствола в горизонтальном положении осуществляется упором поворотного шарнира 9 и при помощи поплавка, функции которого выполняет внешняя секция телескопического ствола 7, выполненная двухстенной. Внутреннее пространство внешней секции заполнено воздухом или жидкостью с плотностью меньшей, чем плотность рассола.

После фиксации телескопического ствола 7 в рабочем положении создание горизонтальной выработки осуществляют одновременно несколькими потоками. Вода для создания горизонтально выработки подается из сопловых насадок 4, 11 и 5. Выдвижение телескопических секций 6 на заданную рабочую длину осуществляется за счет увеличения давления жидкости, а также созданием дополнительного тягового усилия, образующегося при истечении реактивных струй из отверстий 19 самовыдвигающейся сопловой головки 5. Образующийся при строительстве горизонтальной выработки рассол отводится через отверстия 14 во внутреннее пространство цилиндрического якоря 15 и по центральной колонне 3 направляется на поверхность.

Практическая реализация предлагаемого устройства для создания горизонтальных выработок в каменной соли позволит: повысить надежность эксплуатации устройства; ускорить время строительства горизонтальных выработок; производить сбойку двух подземных резервуаров; получить экономию капитальных и эксплуатационных расходов.

Предлагаемое устройство может быть успешно применено при сбойке подземных резервуаров, используемых в качестве технологических аппаратов при подготовке нестабильного конденсата к транспорту на Астраханском и Оренбургском ГХК.

Экономический эффект от применения предлагаемого устройства по сравнению с прототипом заключается в сокращении сроков создания горизонтальных выработок. Так, при использовании внедряемого варианта концентрация получаемого рассола составляет Со= 309 г/л. По сравнению с базовым вариантом (Ср=280 г/л) время, затрачиваемое на создание горизонтальной выработки вместимостью 50 тыс. м3, сокращается на 33 сут.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК В КАМЕННОЙ СОЛИ, включающее обсадную и центральную колонны, многосекционный телескопический ствол с сопловой головкой, сообщенный с полостью для нагнетания рабочего агента, механизм поворота телескопического ствола, отличающееся тем, что, с целью интенсификации процесса создания горизонтальной выработки и повышения надежности эксплуатации, устройство дополнительно оборудовано колонной, в нижней части внешней поверхности которой установлены насадки, причем телескопический ствол при помощи шарнира укреплен на колонне и установлен между насадками, а сопловая головка ствола выполнена с возможностью самовыдвижения и имеет центральное и противоположно направленные профилированные отверстия, при этом нижняя часть центральной колонны соединена с выдвижным телескопическим патрубком с поршнем в верхней части и пружиной на нем, выше заглушенного конца патрубка выполнены отверстия, а поршень механически связан с фиксатором для удержания телескопического ствола в нерабочем положении.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верхняя насадка на дополнительной колонне установлена выше сопловой головки телескопического ствола, а нижняя насадка - ниже поворотного шарнира, причем насадки и сопловая головка телескопического ствола расположены на одной вертикальной оси.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внешняя секция ствола выполнена в виде поплавка.

РИСУНКИ

Рисунок 1