Устройство для гидроимпульсного воздействия на горный массив и способ его использования

 

Цель: повышение эффективности гидрообработки горного массива и надежность работы. Сущность изобретения: Конструкция предусматривает наличие виброформирующего элемента, состоящего из виброисточника, поддерживающих его манжет и герметизатора. Внутри герметизатора проложены три трубопровода для питания виброисточника и подачи нагнетаемой жидкости в пласт. Для герметизации скважины используются упругие элементы. Последние сцепляются со стенками скважины и осуществляется вибровоздействие на массив не только посредством жидкости, но и гидрозатвором. 2 с.п. ф-лы, 2 з.п.ф. 4 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для гидрообработки виброопасных угольных пластов в качестве мероприятий для выполнения противовыбросного мероприятия.

Цель изобретения заключается в повышении эффективности гидрообработки горного массива и надежности конструкции устройства.

Достигается это тем, что в известном из прототипа устройстве, состоящем из гидрозатвора с расположенным в торце виброформирующим элементом и виброисточником, двух трубопроводов внутри гидрозатвора для подачи рабочего и отвода отработанного агента. Корпус виброформирующего элемента выполнен в виде цилиндра и снабжен саморасширяющимися упругими элементами для закрепления самого виброформирующего элемента на стенках скважины. В конструкции устройства предусмотрены регулирующие гайки для сжатия упругих элементов, проставку выполненную в виде перфорированной трубы, одетой с зазором на корпус виброисточника. Корпус виброисточника имеет продольные каналы для подхода жидкости к забою скважины. Кроме этого, трубопровод для подвода рабочего агента, питающего виброисточник расположен внутри трубопровода для отвода отработанного агента и вместе эти два трубопровода расположены внутри трубопровода для подачи нагнетаемой жидкости в скважину. Трубопровод для подачи нагнетаемой жидкости в скважину выполнен в виде втулки, на которую одеты резиновые упругие элементы для герметизации скважины и фиксации в ней данного устройства.

Содержащаяся в заявке на предполагаемое изобретение совокупность признаков авторами в исследованной научно-технической и патентной литературе не обнаружена. Следовательно, предложенная совокупность признаков обладает новизной.

Вполне очевидно, что использование отмеченных в заявке признаков позволит в значительной мере повысить эффективность работы устройства при нагнетании жидкости в пласт с помощью скважин, за счет образования в торце гидрозатвора гидропульсационного потока жидкости. Последнее формируется за счет установки в торце гидрозатвора виброформирующего элемента, причем подача питания при работе виброисточника, входящего в состав виброформирующего элемента, позволяет осуществлять его атомное включение. Что касается признаков, приведенных в последующих пунктах формулы изобретения, то они направлены на то, чтобы нагнетание жидкости в пласт с применением предлагаемого устройства осуществлялось более эффективно и производительно. То есть, они в целом развивают и уточняют совокупность признаков по решению предлагаемой технической задачи. Данная в заявке совокупность признаков, изложенных в Ф.И. является самостоятельным развитием технического решения и может рассматриваться только в комплексе с основным пунктом Ф.И. Таким образом, данное решение обладает существенными отличиями по сравнению с известными способами. Исходя из изложенного, можно считать, что решение соответствует критериям, предъявляемым к изобретению.

На фиг. 1 приведен продольный разрез устройства; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез по Б-Б; на фиг. 4 устройства по В-В на фиг. 1.

Устройство состоит из виброисточника 1, в корпусе которого выполнены каналы 2 для прохода жидкости, упругих элементов 3 посредством которых виброисточник прикреплен к стенкам шпура, накидной гайки 4, накручиваемой на конце виброисточник с отверстиями 5 для прохода жидкости, распорной втулки 6 с отверстиями 7 для прохода жидкости, трубопровода 8, соединенного с виброисточником для подвода сжатого воздуха к виброисточнику, трубопровод 9, соединенный с корпусом виброисточника для отвода отработанного воздуха из виброисточника; герметизатора, состоящего из корпуса 10, имеющего каналы для прохода жидкости 11, упругого элемента 12, состоящего из резины, армированной стальной пружиной 13 и накидной гайки 14, накрученной на корпус герметизатора для зажима упругого элемента. Виброисточник 1 имеет также уплотнение 15 для предотвращения попадания жидкости в него.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно собранные виброисточник 1 с упругими элементами 3, накидной гайкой 4, распорной втулкой 6 и трубопроводами 8 и 9 помещают в шпур, пробуренный в пласте. После этого специальным ключем, используя отверстия 5 накидной гайки 4, производят затягивание гайки 4 и разжим упругих элементов 3 до сцепления их со стенками шпура. Ключ извлекают из шпура и в шпур помещают герметизатор (10,12), оставляя конец герметизатора с накидной гайкой 14, у устья шпура, после чего полость шпура заполняют водой под давлением не более 1,5 атм. Как только из полости шпура выйдет воздух и между его стенками и герметизатором начнет сочиться вода, производят затягивание гайки 14, что обеспечивает разжатие упругих элементов 12 и плотное соприкосновение упругих элементов со стенками шпура и его (шпура) герметизацию. После этого давление воды, подаваемой в шпур, доводят до требуемого значения нагнетания и открывают подачу сжатого воздуха. Сжатый воздух поступает по трубопроводу 8 к виброисточнику 1, который начинает работать. Отработанный воздух по трубопроводу 9 выбрасывается в атмосферу выработки.

При работе виброисточника 1 поток жидкости виброактивируется, в результате этого воздействие гидропульсационного потока на горный массив осуществляется более эффективно, за счет воздействия гидроволн со скелетом горного массива. Волны взаимодействия с забоем и стенками скважины отражаются и частично направляются, в том числе и в направлении, противоположном движению потока жидкости из устройства. Кроме того, за счет упругих элементов виброисточник непосредственно передает колебания массиву, тем самым дополнительно повышая амплитуду колебаний массива в целом и этим повышает эффективность нагнетания жидкости в скважине.

Применение данного устройства в условиях реальных шахт позволяет значительно повысить эффективность его работы в сравнении с прототипом. 1

Формула изобретения

1. Устройство для гидроимпульсного воздействия на горный массив, включающее гидрозатвор, расположенный в торце гидрозатвора виброформирующий элемент с виброисточником внутри него и два трубопровода внутри гидрозатвора для подачи рабочего и отвода отработанного виброисточником агента, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности гидрообработки горного массива за счет воздействия гидроволн со скелетом массива и надежности работы, корпус виброформирующего элемента выполнен в виде цилиндра и снабжен саморасширяющимися упругими элементами для закрепления виброформирующего элемента на стенках скважины, регулирующей гайкой для сжатия упругих элементов, распорной втулкой, выполненной в виде перфорированной трубы, надетой с зазором на корпус виброисточника, при этом корпус виброисточника имеет продольные каналы для подхода нагнетаемой жидкости к забою скважины, трубопровод для подачи рабочего агента к виброисточнику расположен внутри трубопровода для отвода отработанного агента, и вместе они расположены внутри трубопровода для подачи нагнетаемой жидкости в скважину, причем трубопровод для подачи нагнетаемой жидкости в скважину выполнен в виде втулки, на которую надеты резиновые саморасширяющиеся упругие элементы для герметизации скважины и фиксации в ней устройства.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что виброисточник, установленный в виброформирующем элементе, имеет уплотнение для его герметизации от проникновения в него нагнетаемой жидкости, а корпус виброисточника имеет выемки для уплотнений, причем в торце виброисточника предусмотрены съемные герметичные муфты для подсоединения виброисточника к питающему его и отводящему от него рабочий агент трубопроводам.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что упругие саморасширяющиеся элементы плотно установлены по всей длине втулки нагнетательного трубопровода, на торцевой части втулки со стороны выработки предусмотрена резьба и установлена регулирующая гайка для зажатия упругих элементов, причем упругие элементы армированы металлической пружиной для восстановления формы элементов при разгерметизации скважины и облегчения извлечения устройства из скважины, при этом в торцевой части устройства со стороны выработки предусмотрен съемный узел для подключения устройства к нагнетаемой магистрали.

4. Способ гидроимпульсного воздействия на горный массив, включающий бурение скважины, введение в нее виброисточника, герметизацию скважины, подачу через скважину в пласт жидкости и вибровоздействие, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности гидрообработки горного массива за счет воздействия гидроволн со скелетом массива и надежности работы, виброисточник закрепляют на стенках скважины с помощью упругих элементов, через которые передают массиву колебания, а поток нагнетаемой жидкости направляют между стенками скважины и виброисточником.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4