Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при скважинной гидродобыче полезных ископаемых, в частности, из маломощных продуктивных пластов. Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых устанавливается в скважине, ствол которой перекрыт обсадной колонной, выполняющей функции пульпоподъемной колонны. На верхней муфте обсадной колонны размещен оголовок в виде тройника. Внутри оголовка соосно установлены наружная воздухоподающая и внутренняя водоподающая колонны, верхние концы которых обвязаны посредством коллектора с отводами для подачи воды и воздуха. На оголовке размещен уплотнительный узел, а на коллекторе - сальниковый узел. На нижнем конце воздухоподающей колонны установлен аэрирующий узел, а к нижнему концу водоподающей колонны присоединены вертлюжный узел, удлинитель и гидромониторная головка с разрушающими соплами. Вертлюжный узел включает Y-образный тройник с двумя входными и выходным патрубками, ствол с соосными радиальными каналами и опорную пяту. Входные патрубки размещены в радиальных каналах ствола. К выходному патрубку присоединен удлинитель, который состоит из установленных в чередующимся порядке реактивных толкателей и шланговых секций со штуцерными обоймами. Реактивный толкатель включает корпус, ротор и инжектор. Ротор установлен в корпусе на подшипниковых опорах с возможностью свободного осевого вращения. Инжектор, закрепленный на роторе, выполнен с поворотными и промывочными соплами. Оси поворотных сопел расположены в плоскости, перпендикулярной оси инжектора, тангенциально по отношению к его центральному осевому каналу. Ось каждого промывочного сопла расположена в одной плоскости с осью инжектора и образуют с ней угол β=15-45°. Шланговая секция состоит из высоконапорных шлангов одинаковой длины, переплетенных между собой в косу. Концы шланговой секции оборудованы штуцерными обоймами, дополнительно связанными между собой гибкой тягой. Техническим результатом является повышение производительности и надежности работы устройства. 8 ил.

 

Изобретение относится к горному делу и может найти применение при скважинной гидродобыче полезных ископаемых, в частности, из маломощных продуктивных пластов.

Выбор оптимальных технологических решений и используемых технических средств при скважинной гидродобыче полезных ископаемых определяется совокупным влиянием таких горно-геологических факторов, как мощность и степень обводненности продуктивного пласта, устойчивость пород кровли, механическая прочность и валунистость пород продуктивного пласта, плотность извлекаемого полезного ископаемого и др.

Разрушение продуктивного пласта при гидродобыче осуществляется, как правило, при помощи высоконапорных гидромониторных струй. Однако, в условиях затопленной камеры, их эффективность достаточно низка. Причина заключается в том, что затопленная гидромониторная струя эффективно воздействует на продуктивный пласт лишь на весьма ограниченном расстоянии, с увеличением которого энергия струи резко ослабевает. Поэтому, при сохранении неизменных параметров промывки (т.е. давления и расхода воды, прокачиваемой через гидромониторную насадку), для увеличения эффективности размыва продуктивного пласта необходимо обеспечить возможность приближения гидромониторной насадки к поверхности забоя, в частности, путем ее размещения на конце гибкого выдвижного напорного трубопровода.

Известен ряд подобных устройств для скважинной гидродобычи полезных ископаемых, используемых, преимущественно, при разработке пластов средней и большой мощности в условиях затопленной камеры, достаточно разнообразных по своей конструкции (к примеру, авторские свидетельства СССР №№488012, 653394, 711295, 825966, 1059185, 1059186, 1089267, 1448055, 1479650, 1550142, 1776797, патенты РФ №№2001273, 2123111, 2294435, 2635928). Транспортировка полезного ископаемого на поверхность осуществляется у этих устройств при помощи гидроэлеватора или эрлифта. Характерным негативным признаком упомянутых устройств является недостаточная надежность механизма, который обеспечивает возможность принудительного приближения гидромониторной головки к забою.

В случае использования при разработке маломощных пластов устройств, оборудованных выдвижным гибким трубопроводом с гидромониторной головкой, область их практического применения ограничивается, главным образом, величиной предельного (т.е. минимального допустимого) радиуса изгиба трубопровода. В подавляющем большинстве случаев, именно указанное обстоятельство исключает возможность эффективного использования подобных устройств при разработке перспективных пластов малой мощности, к примеру, золотосодержащих. Именно такие пласты, преимущественно с неустойчивой обводненной кровлей, характерны, в частности, для погребенных прибрежно-морских талых россыпей золота.

В качестве типичного примера упомянутых россыпей, может быть рассмотрен расположенный на полуострове Чукотка лицензионный участок, на котором гидроскважинную добычу золота с глубины 12-20 м осуществляет ООО «Пролив Лонга». С позиции организации рентабельной гидроскважинной добычи золота, этот участок, имеет достаточно сложные горно-геологические параметры: талое состояние пород продуктивного пласта и непосредственной кровли, мощность которой достигает 5 м; мерзлое и вяло-мерзлое состояние кровли в интервале 3-10 м; глубина сезонного оттаивания до 3-4 м, что связано с периодическим затоплением поверхности участка морем из-за ветровых нагонных явлений; значительные водопритоки по породам продуктивного пласта и непосредственной кровли, что в течение суток приводит к заплыванию скважин до верхней границы непосредственной кровли и восстановлению уровня воды на 1-2 м ниже поверхности; мощность продуктивного золотосодержащего пласта от 0,2 до 1,2 м (в среднем по россыпи - 0,4 м) при среднем содержании золота - 2 г/м³.

Указанный выше диапазон изменения мощности продуктивного пласта жестко ограничивает величину предельного радиуса изгиба выдвижного трубопровода устройств, которые могут быть использованы при гидроскважинной добыче.

Известно односкважинное секционное гидродобычное оборудование [1], содержащее установленные на обсадной колонне поворотный механизм, коллектор с магистралями для подвода воды, воздуха и со сливом для отвода пульпы, став в виде последовательно соединенных секций пульпоподъемных, воздухоподающих и водоподающих труб, шарнирно присоединенное к нижней водоподающей трубе поворотное колено со сменным стволом и головкой с разрушающей и транспортирующими гидромониторными насадками, гидроцилиндр с тросовым управлением стволом. Отдельные секции става сочленяются между собой посредством различных (три варианта) типов соединений.

Недостатки известного односкважинного секционного гидродобычного оборудования обусловлены, главным образом, сложностью и громоздкостью конструкции, что негативно отражается на показателях его надежности и эффективности работы.

Известно устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых [2], включающее внешнюю колонну, на нижнем конце которой размещена гильза с отклонителем, имеющим сквозные каналы, и внутреннюю гибкую колонну, оснащенную оголовком и гидромониторной насадкой. Для увеличения жесткости внутренняя гибкая колонна снабжена полыми цилиндрическими элементами, установленными на ее наружной поверхности с возможностью осевого перемещения относительно друг друга. В стенках цилиндрических элементов выполнены диаметрально противоположно расположенные каналы для размещения в них гибких тяг, концы которых прикреплены к гидромониторной насадке и к оголовнику. При натяжении гибких тяг происходит осевое смещение цилиндрических элементов. Вывод внутренней колонны в рабочее положение осуществляется путем приложения вертикальной нагрузки на оголовник и натяжения гибкой тяги. При этом внутренняя колонна изгибается, что позволяет выдвинуть гидромониторную насадку через сквозной канал отклонителя в сторону забоя. Через оголовок во внутреннюю колонну закачивается водо-воздушный рабочий агент, а пульпа поступает на поверхность по межколонному пространству.

К недостаткам известного устройства следует отнести сложность азимутального ориентирования гидромониторной головки, недостаточную надежность и низкую эффективность работы при гидроскважинной разработке маломощных пластов.

Известно устройство для скважинной гидродобычи [3], которое включает размещенные на поверхности поворотный механизм, магистрали подвода воды и воздуха, а также отвода пульпы, гибкий став с водоподающим, воздухоподающим и пульпоподъемным шлангами, рабочий орган с всасывающим узлом и гидромониторной головкой, которые гидравлически связаны соответственно с пульпоподъемным и водоподающим шлангами, а также гибкую тягу става, связывающую рабочий орган с поворотным механизмом. Гибкая тяга става выполнена в виде цепи из шарнирно соединенных пластинчатых звеньев с продольным желобом. Воздухоподающий и пульпоподъемный шланги, а также гибкая тяга размещены внутри водоподающего шланга. Пульпоподъемный шланг расположен в продольном желобе пластинчатых звеньев. Гибкий став собран из последовательно соединенных отдельных звеньев, каждое из которых содержит отрезки водоподающего, воздухоподающего, пульпоподъемного шлангов и пластинчатой цепи соответствующей длины, а также концевые скрепляющие элементы, выполненные, предпочтительно, в виде муфт.

Главным недостатком известного устройства следует считать конструктивную сложность гибкого става и рабочего органа. Из-за этого в практических условиях затрудняется выполнение спуско-подъемных операций и снижается вероятность безаварийной эксплуатации устройства, что в итоге негативно отражается на надежности его работы. Кроме того, наличие крупнообломочного материала в продуктивном пласте может привести к заклиниванию рабочего органа при повороте гибкого става, а также к забиванию незащищенного всасывающего узла.

Известен гидродобычной снаряд [4], который может быть предложен в качестве прототипа. Указанный гидродобычной снаряд включает обсадную колонну с верхней муфтой, пульпоподъемную колонну, установленный на верхнем конце последней оголовок в виде тройника, а также воздухоподающую и водоподающую колонны, соосно размещенные в пульпоподъемной колонне. Сверху на оголовке установлен сальниковый узел для герметизации кольцевого пространства между водоподающей и пульпоподъемной колоннами. Верхние концы водоподающей и воздухоподающей колонн присоединены к коллектору, имеющему патрубки для подачи соответственно воды и воздуха. Водоподающая и воздухоподающая колонны имеют возможность осевого перемещения и поворота относительно оголовка и пульпоподъемной колонны. Нижний конец воздухоподающей колонны снабжен аэрирующим узлом, направляющим поток воздуха из воздухоподающей колонны в кольцевое пространство между пульпоподъемной и воздухоподающей колоннами. К нижнему концу водоподающей колонны присоединены отклонитель, удлинитель и породоразрушающий инструмент в виде гидромониторной головки.

Основным недостатком известного гидродобычного снаряда является низкая производительность добычи полезного ископаемого, которая обусловлена использованием жесткой компоновки для отклонения породоразрушающего инструмента. Данное обстоятельство усложняет процесс формирования в продуктивном пласте камеры достаточного радиуса, а также затрудняет условия транспортировки добытого полезного ископаемого к нижнему концу пульпоподъемной колонны. В случае отработки маломощного продуктивного пласта конструктивные особенности известного гидродобычного снаряда не способны обеспечить его эффективную и надежную работу.

Задачей предложенного изобретения является получение технического результата, выражающегося в повышении производительности и надежности работы устройства для гидроскважинной добычей полезных ископаемых из маломощных продуктивных пластов.

Задача решается и технический результат достигается тем, что устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых снабжено вертлюжным узлом со стволом, Y-образным тройником и опорной пятой, реактивными толкателями с корпусами, роторами и инжекторами, шланговыми секциями со штуцерными обоймами, сальниковым узлом для герметизации кольцевого пространства между водоподающей колонной и коллектором, причем водоподающая колонна размещена внутри воздухоподающей, а сальниковый узел установлен на коллекторе, при этом вертлюжный узел размещен между нижним концом водоподающей колонны и удлинителем, а последний выполнен в виде последовательно и соосно установленных в осевом направлении реактивных толкателей и размещенных между ними шланговых секций с концевыми обоймами, причем Y-образный тройник состоит из двух входных и выходного патрубков, при этом оси входных и выходного патрубков размещены в одной плоскости, а входные патрубки расположены симметрично относительно выходного патрубка, причем в стволе выполнены два соосных радиальных канала, расположенных диаметрально противоположно друг другу и предназначенных для размещения в них входных патрубков Y-образного тройника, при этом к нижнему концу водоподающей колонны последовательно прикреплены ствол и опорная пята, а к выходному патрубку Y-образного тройника - удлинитель, при этом Y-образный тройник шарнирно присоединен к стволу с возможностью поворота относительно оси радиальных каналов в последнем, причем внутренние полости водоподающей колонны, ствола и Y-образного тройника гидравлически связаны между собой, при этом шланговая секция состоит из нескольких высоконапорных шлангов одинаковой длины, заплетенных в косу, а концы шланговой секции оборудованы штуцерными обоймами, выполненными в виде утолщенного фланца с равномерно расположенными по его окружности сквозными осевыми каналами, в которых герметично закреплены концы высоконапорных шлангов, причем штуцерные обоймы каждой шланговой секции дополнительно соединены между собой посредством гибкой связи, длина которой соответствует длине косы, при этом корпус, ротор и инжектор реактивного толкателя выполнены с центральными осевыми каналами и установлены соосно, боковые наружные поверхности ротора и инжектора имеют цилиндрическую форму, а боковая наружная поверхность корпуса - цилиндрическую форму, переходящую в коническую, причем ротор при помощи подшипниковых опор размещен в центральном осевом канале корпуса с возможностью осевого вращения относительно последнего, при этом на наружной поверхности ротора закреплен инжектор, в котором выполнены равномерно размещенные по окружности поворотные и промывочные сопла, причем ось каждого промывочного сопла расположены в одной плоскости с осью инжектора и наклонена в сторону конической боковой наружной поверхности корпуса, а оси поворотных сопел расположены в плоскости, перпендикулярной оси инжектора, и размещены тангенциально по отношению к его центральному осевому каналу, причем каждая шланговая секция установлена между двумя реактивными толкателями таким образом, что ее штуцерные обоймы присоединены к корпусу одного из них и к инжектору другого.

Конструкция предложенного устройства для скважинной гидродобычи полезных ископаемых поясняется чертежами, где: на фиг. 1 приведен общий вид устройства в транспортном положении; на фиг. 2 - общий вид устройства в рабочем положении (начало размыва продуктивного пласта); на фиг. 3 -общий вид устройства в рабочем положении (зачистка плотика перед подъемом устройства на поверхность); на фиг. 4 - общий вид реактивного толкателя, размещенного между шланговыми секциями; на фиг. 5 - общий вид реактивного толкателя с присоединенной гидромониторной головкой; на фиг. 6 - сечение А-А на фиг. 5; на фиг. 7 - общий вид вертлюжного узла; на фиг. 8 - фото шланговой секции со штуцерными обоймами.

Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых устанавливают в скважине, ствол которой предварительно перекрывают обсадной колонной 1. В процессе последующей добычи полезного ископаемого обсадная колонна 1 выполняет функции пульпоподъемной колонны. На верхней муфте 2 обсадной колонны 1 смонтирован оголовок 3 в виде тройника, боковой отвод 4 которого предназначен для вывода пульпы в бункер промприбора (на чертежах не показан).

Внутри оголовка 3 соосно размещены наружная воздухоподающая 5 и внутренняя водоподающая 6 колонны. Верхние концы воздухоподающей 5 и водоподающей 6 колонн обвязаны между собой посредством коллектора 7, имеющего отводы для подачи воды и сжатого воздуха. Воздухоподающая колонна 5 подвешена в коллекторе 7 при помощи подшипниковых опор и имеет возможность осевого вращения. Это вращение может быть осуществлено на поверхности вручную или с помощью ротора 8 буровой установки.

Для возможности подвески на крюке грузоподъемного механизма (например, грузоподъемного крана) коллектор 7 снабжен рым-болтами или приварными ушами.

На оголовке 3 размещен уплотнительный узел 9, обеспечивающий возможность герметизации кольцевого пространства между оголовком 3 и воздухоподающей колонной 5 при осевом перемещении и вращении последней.

Сверху на коллекторе 7 установлен сальниковый узел 10, обеспечивающий возможность герметизации кольцевого пространства между коллектором 7 и водоподающей колонной 6 при вращении последней.

На нижнем конце воздухоподающей колонны 5 установлен аэрирующий узел 11, направляющий сжатый воздух в кольцевое пространство между обсадной 1 и воздухоподающей 5 колоннами. Аэрирующий узел 11 жестко связывает между собой нижние концы воздухоподающей 5 и водоподающей 6 колонн, обеспечивая тем самым возможность их совместного осевого перемещения и вращения.

Длина водоподающей колонны 6 превышает длину воздухоподающей колонны 5, поэтому нижний конец водоподающей колонны 6 выступает за пределы воздухоподающей колонны 5 и располагается ниже места установки аэрирующего узла 11.

К нижнему концу водоподающей колонны 6 последовательно присоединены вертлюжный узел, удлинитель и гидромониторная головка 12 с разрушающими соплами 13.

Вертлюжный узел состоит из ствола 14, опорной пяты 15 и Y-образного тройника 16. Ствол 14 имеет форму заглушенного снизу полого цилиндра. В стволе 14 выполнены два радиальных канала, расположенных соосно и диаметрально противоположно друг другу. Верхний конец ствола 14 присоединен к нижнему концу водоподающей колонны 6, а заглушенный нижний конец ствола 14 жестко связан с опорной пятой 15.

Y-образным тройник 16 состоит из двух входных 17 и выходного 18 патрубков. Входные патрубки 17 выполнены в форме изогнутого колена и расположены симметрично по отношению к выходному патрубку 18. Оси входных 17 и выходного 18 патрубков размещены в одной плоскости. Свободные концы входных патрубков 17 шарнирно размещены в радиальных каналах ствола 14. Данное конструктивное решение обеспечивает Y-образному тройнику 16 возможность поворота относительно оси радиальных каналов, выполненных в стволе 14. Внутренние полости водоподающей колонны 6, ствола 14 и Y-образного тройника 16 гидравлически связаны между собой.

К выходному патрубку 18 присоединен удлинитель, который состоит из соосно установленных в чередующимся порядке реактивных толкателей 19 и шланговых секций 20 со штуцерными обоймами 21.

Каждый реактивный толкатель 19 состоит из корпуса 22, ротора 23 и инжектора 24, которые выполнены с центральными осевыми каналами. У ротора 23 и инжектора 24 боковые наружные поверхности имеют цилиндрическую форму, а у корпуса 22 - цилиндрическую форму, переходящую в коническую. В центральном осевом канале корпуса 22 при помощи подшипниковых опор соосно установлен ротор 23, имеющий возможность свободного осевого вращения относительно корпуса 22. Ротор 23 частично выступает за пределы корпуса 22 со стороны конической боковой наружной поверхности последнего, а с противоположной стороны в корпусе 22 выполнена внутренняя присоединительная резьба.

Снаружи на роторе 23, на его выступающей за пределы корпуса 22 части, соосно закреплен инжектор 24. Он выполнен с внутренней присоединительной резьбой, а также с равномерно размещенными по окружности поворотными 25 и промывочными 26 соплами.

Оси поворотных сопел 25 расположены в плоскости, перпендикулярной оси инжектора 24, и размещены тангенциально по отношению к его центральному осевому каналу. Ось каждого промывочного сопла 26 расположена в одной плоскости с осью инжектора 24, образуют с ней угол β=15-45° и наклонена в сторону конической боковой наружной поверхности корпуса 22.

Каждая шланговая секция 20, гибкая в осевом направлении, состоит из нескольких высоконапорных шлангов 27 одинаковой длины, переплетенных между собой в косу. Оба конца шланговой секции 20 оборудованы штуцерными обоймами 21. Концы высоконапорных шлангов 27 снабжены накидными гайками для возможности присоединения к штуцерным обоймам 21.

Штуцерная обойма 21 представляет собой утолщенный фланец, в котором выполнены осевые резьбовые каналы для размещения в них штуцеров, ответных накидным гайкам на высоконапорных шлангах 27, и наружная присоединительная резьба. Осевые резьбовые каналы для размещения штуцеров равномерно расположены по окружности утолщенного фланца.

В каждой шланговой секции 20 штуцерные обоймы 21 дополнительно соединены между собой посредством гибкой связи 28 (например, троса или цепи), длина которой соответствует длине косы. Наличие указанной гибкой связи 28 предотвращает вероятность обрыва высоконапорных шлангов 27 в случае аварийного извлечения устройства из скважины (например, из-за прихвата или заклинивания удлинителя и/или гидромониторной головки 13).

Гидромониторная головка 12 имеет полусферическую форму и выполнена с разрушающими соплами 13, равномерно и симметрично размещенными в ее лобовой части, а также с наружной присоединительной резьбой.

С целью обеспечения удобства выполнения монтажно-демонтажных работ и обслуживания, внутренние присоединительные резьбы корпуса 22 и инжектора 24 выполнены ответными по отношению к наружным присоединительным резьбам штуцерной обоймы 21 и гидромониторной головки 12.

Удлинитель состоит из нескольких последовательно и соосно установленных в осевом направлении реактивных толкателей 19, между которыми размещены шланговые секции 20, оборудованные штуцерными обоймами 21.

Каждый реактивный толкатель 19 размещен между шланговыми секциями 20 таким образом, что его инжектор 24 присоединен к штуцерной обойме 21 одной шланговой секции 20, а его корпус 22 - к штуцерной обойме 21 другой шланговой секции 20.

У реактивного толкателя 19, установленного между вертлюжным узлом и шланговой секцией 20, корпус 22 присоединен к выходному патрубку 18, а инжектор 24 - к штуцерной обойме 21 шланговой секции 20.

У реактивного толкателя 19, размещенного между шланговой секцией 20 и гидромониторной головкой 12, корпус 22 присоединен к штуцерной обойме 21 шланговой секции 20, а инжектор 24 - к гидромониторной головке 12.

Известно, что для высоконапорных шлангов, особенно армированных, при увеличении площади проходного сечения характерен резкий рост величины предельного (минимального) радиуса изгиба. Это обстоятельство существенно ограничивает возможность широкого использования высоконапорных шлангов в конструкциях устройств для скважинной гидродобычи полезных ископаемых из продуктивных пластов малой мощности. По указанной причине, замена одного шланга с большим проходным диаметром на несколько шлангов с меньшим проходным диаметром (при условии сохранения общей площади проходного сечения) представляется рациональным конструкторским решением. Именно за счет переплетения высоконапорных шлангов 27 в косу обеспечивается, во-первых, равномерность распределения в них растягивающих и сжимающих напряжений, возникающих при изгибе шланговой секции 20, а, во-вторых, уменьшение величины предельного радиуса изгиба последней.

Таким образом, использование нескольких высоконапорных шлангов 27, имеющих одинаковую длину и заплетенных в косу, позволяет значительно уменьшить величину предельного радиуса изгиба шланговой секции 20, что обеспечивает возможность эффективного применения устройства при скважинной гидродобыче полезных ископаемых при разработке продуктивных пластов малой мощности.

Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых работает следующим образом.

Ствол скважины бурят до кровли продуктивного пласта, после чего в стволе устанавливают обсадную колонну 1, которая в дальнейшем выполняет функции пульпоподъемной колонны. Глубину спуска обсадной колонны 1 выбирают с учетом мощности продуктивного пласта и допустимой (минимальной) величины радиуса изгиба шланговой секции 20 в процессе формирования кольцевой подземной камеры. На верхней муфте 2 обсадной колонны 1 устанавливают оголовок 3, а на последнем - уплотнительный узел 9.

Полную сборку устройства, включающую монтаж гидромониторной головки 12, удлинителя, вертлюжного узла, водоподающей 6 и воздухоподающей 5 колонн, аэрирующего узла 11 и коллектора 7, осуществляют на поверхности. После этого устройство с помощью рым-болтов, установленных на коллекторе 7, подвешивают на крюке грузоподъемного крана. Далее устройство спускают через проходной канал уплотнительного узла 9 в ствол скважины на расчетную глубину, при этом гидромониторная головка 12 должна быть размещена над кровлей продуктивного пласта.

При помощи уплотнительного узла 9 герметизируют кольцевое пространство между оголовком 3 и воздухоподающей колонной 5, а при помощи сальникового узла 10 - кольцевое пространство между коллектором 7 и водоподающей колонной 6. Соответствующие отводы коллектора 7 присоединяют к гибким магистралям подачи воды и сжатого воздуха, а боковой отвод 4 оголовка 3 направляют в бункер промприбора. После этого организуют подачу в коллектор 7 воды и сжатого воздуха с расчетной производительностью.

Поток воды из коллектора 7 последовательно поступает в водоподающую колонну 6, вертлюжный узел, удлинитель и гидромониторную головку 12, откуда в виде высоконапорных струй вытекает из разрушающих 13, поворотных 25 и промывочных 26 сопел, после чего по обсадной колонне 1 направляется в оголовок 3, а из него - в бункер промприбора.

Поток сжатого воздуха поступает из коллектора 7 в воздухоподающую колонну 5, а затем через аэрирующий узел 11 - в межтрубное пространство между обсадной 1 и воздухоподающей 5 колоннами, где смешивается с восходящим потоком воды и вместе с ним направляется в оголовок 3, а из него - в бункер промприбора.

После организации циркуляции воды и воздуха в стволе скважины, при помощи грузоподъемного крана осуществляют плавное осевое перемещение коллектора 7 в направлении сверху-вниз с периодическим осевым вращением устройства (при помощи ротора 8 или вручную). Гидромониторная головка 12, после размыва толщи продуктивного пласта, упирается в плотик и под действием возрастающей осевой нагрузки начинает отклоняться в радиальном направлении и скользить по нему. В результате осевого перемещение и вращения удлинитель постепенно переходит из транспортного положения в рабочее.

Высоконапорные водяные струи, вытекающие из разрушающих сопел 13 гидромониторной головки 12, размывают породу продуктивного пласта. При этом частицы разрушенной породы смываются водяными струями из промывочных сопел 26 от периферии к стволу скважины.

За счет энергии струй воды, которые под напором вытекают из поворотных сопел 25, осуществляется независимое осевое вращение каждой шланговой секции 20 в одном и том же (конструктивно заданном) направлении. При осевом вращении шланговая секция 20 способна совершать самостоятельное круговое перекатывание по плотику. Возможность самостоятельного перекатывания шланговых секций 20, входящих в состав удлинителя, в одинаковом направлении позволяет уменьшить усилие, затрачиваемое на поверхности для вращения устройства в скважине. В процессе кругового перемещения удлинителя по плотику осуществляется постепенный круговой размыв продуктивного пласта, в котором формируется кольцевая подземная камера.

Независимое осевое вращение шланговых секций 20 значительно снижает вероятность их заклинивания при встрече с крупнообломочным материалом, поскольку шланговые секции 20 способны изгибаться и перекатываться через встреченное препятствие.

Периодически осуществляемое с поверхности вращение устройства в скважине позволяет практически полностью исключить вероятность заклинивания удлинителя крупнообломочным материалом.

Плавное осевое перемещение коллектора 7 вместе с водоподающей 6 и воздухоподающей 5 колоннами в направлении сверху-вниз прекращают после упора опорной пяты 15 в плотик. При этом вращение удлинителя в скважине продолжают в течение некоторого времени с целью окончательной зачистки плотика подземной камеры от частиц разрушенной породы. После окончательной зачистки плотика переходят к плавному извлечению устройства на поверхность при помощи грузоподъемного крана.

В момент окончательного перехода удлинителя из рабочего положения в транспортное, процесс подъема устройства на поверхность приостанавливают. Прекращают подачу воды и сжатого воздуха в коллектор 7, отсоединяют от него соответствующие гибкие магистрали, боковой отвод 4 оголовка 3 извлекают из бункера промприбора, освобождают проходной канал уплотнительного узла 9.

После выполнения упомянутых операций продолжают процесс извлечения устройства из ствола скважины на поверхность.

Источники информации

1. В.Ж. Арене и др. Скважинная гидродобыча полезных ископаемых. - М.: Изд-во «Горная книга», 2011, с. 272-276.

2. SU №1828922 A1, Е21С 45/00, опубл. 23.07.1993.

3. RU №2018670 С1, Е21С 45/00, опубл. 30.08.1994.

4. RU №52925 U1, Е21С 45/00, опубл. 27.04.2006.

Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающее обсадную колонну с верхней муфтой, установленный на ней оголовок в виде тройника, размещенный на оголовке уплотнительный узел, коллектор с патрубками для подачи воды и воздуха, обвязанные верхними концами с коллектором воздухоподающую и водоподающую колонны, соосно размещенные внутри оголовка с возможностью осевого перемещения и вращения относительно него, аэрирующий узел, установленный в нижней части воздухоподающей колонны, гидравлически связанный с водоподающей колонной удлинитель и присоединенную к его нижнему концу гидромониторную головку с разрушающими соплами, отличающееся тем, что оно снабжено вертлюжным узлом со стволом, Y-образным тройником и опорной пятой, сальниковым узлом для герметизации кольцевого пространства между водоподающей колонной и коллектором, причем водоподающая колонна размещена внутри воздухоподающей, а сальниковый узел установлен на коллекторе, при этом вертлюжный узел размещен между нижним концом водоподающей колонны и удлинителем, удлинитель выполнен в виде последовательно и соосно установленных в осевом направлении реактивных толкателей с корпусами, роторами и инжекторами и размещенных между ними шланговых секций со штуцерными обоймами, Y-образный тройник состоит из двух входных и выходного патрубков, при этом оси входных и выходного патрубков размещены в одной плоскости, а входные патрубки расположены симметрично относительно выходного патрубка, причем в стволе выполнены два соосных радиальных канала, расположенных диаметрально противоположно друг другу и предназначенных для размещения в них входных патрубков Y-образного тройника, при этом к нижнему концу водоподающей колонны последовательно прикреплены ствол и опорная пята, а к выходному патрубку Y-образного тройника - удлинитель, при этом Y-образный тройник шарнирно присоединен к стволу с возможностью поворота относительно оси радиальных каналов в последнем, причем внутренние полости водоподающей колонны, ствола и Y-образного тройника гидравлически связаны между собой, при этом шланговая секция состоит из нескольких высоконапорных шлангов одинаковой длины, заплетенных в косу, а концы шланговой секции оборудованы штуцерными обоймами, выполненными в виде утолщенного фланца с равномерно расположенными по его окружности сквозными осевыми каналами, в которых герметично закреплены концы высоконапорных шлангов, причем штуцерные обоймы каждой шланговой секции дополнительно соединены между собой посредством гибкой связи, длина которой соответствует длине косы, при этом корпус, ротор и инжектор реактивного толкателя выполнены с центральными осевыми каналами и установлены соосно, боковые наружные поверхности ротора и инжектора имеют цилиндрическую форму, а боковая наружная поверхность корпуса - цилиндрическую форму, переходящую в коническую, причем ротор при помощи подшипниковых опор размещен в центральном осевом канале корпуса с возможностью осевого вращения относительно последнего, при этом на наружной поверхности ротора закреплен инжектор, в котором выполнены равномерно размещенные по окружности поворотные и промывочные сопла, причем оси каждого промывочного сопла расположены в одной плоскости с осью инжектора и наклонены в сторону конической боковой наружной поверхности корпуса, а оси поворотных сопел расположены в плоскости, перпендикулярной оси инжектора, и размещены тангенциально по отношению к его центральному осевому каналу, причем каждая шланговая секция установлена между двумя реактивными толкателями таким образом, что ее штуцерные обоймы присоединены к корпусу одного из них и к инжектору другого.