Устройство для образования направленных трещин в скважинах

 

Изобретение относится к разрушению горных пород. Цель - повышение эффективности работы устройства за счет сужения зоны концентрации напряжений в направлении образуемой трещины. Корпус (К) 1 устройства выполнен в виде стакана с кольцевым упорным буртом на наружной поверхности у днища и радиальными выходными отверстиями и заполнен рабочим телом. На К 1 с возможностью продольного перемещения насажено нажимное кольцо 3. Соосно между упорным буртом и кольцом 3 на К 1 насажены кольцевые герметизаторы (КГ) 4 и 5 трапецеидального поперечного сечения с образованием между ними кольцевой щели 6 треугольного поперечного сечения с прилегающим к отверстиям 2 основанием. Соосно К 1 установлена и связана с ним резьбой 9 труба 7 с поворотной рукояткой 8. В трубе 7 установлен и связан с ней резьбой 13 поршень 10 со штоком 11 с дополнительной поворотной рукояткой 12. На образующих щель 6 поверхностях КГ 4 и 5 соосно установлены тарельчатые пружины (ТП) 14 и 15 с радиальными прорезями по периферии. Между торцом 7 и ТП 14 расположена трубчатая втулка 17 и охватывает К 1 на уровне расположения кольца 3 и КГ 5. На наружной поверхности К 1 выполнен выступ для упора в него внутреннего края ТП 15 со стороны упорного бурта. Вращением трубы 7 с помощью рукоятки 8 навинчивают ее на К 1. При этом КГ 4 и 5, расширяясь, герметизируют пространство между стенками шпура и устройством. Одновременно втулка 17 сдавливает ТП 14 и 15, внедряя их в породу и образуя начальную трещину. Затем рукояткой 12 вращают шток 11, который перемещает поршень 10, подавая под давлением флюид через отверстия 2 в пространство между ТП 14 и 15. За счет их радиальных прорезей флюид раздвигает КГ 4 и 5, повышая герметизацию в зоне щели 6, и воздействует на породу. Это приводит к ее разрыву по линии концентрации напряжения с образованием трещины, перпендикулярной оси шпура. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Е 21 С 37/06, E 21 В 43 26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 цом 3 на К 1 насажены кольцевые герметизаторы (КГ) 4 и 5 трапецеидального поперечного сечения с образованием между ними кольцевой щели 6 треугольного поперечного сечения с прилегающим к отверстиям основанием. Соосно К 1 установлена и связана с ним резьбой 9 труба 7 с поворотной рукояткой 8. В трубе 7 установлен и связан с ней резьбой !3 поршень

10 со штоком 1! с дополнительной поворотной рукояткой 12. На образующих щель

6 поверхностях КГ 4 и 5 соосно установлены тарельчатые пружины (ТП) 14 и !5 с радиальными прорезями по периферии.

Между торцом трубы 7 и ТП 14 расположена трубчатая втулка 17, которая охватывает К 1 на уровне расположения кольца

3 и КГ 5. На наружной поверхности К выполнен выступ для упора в него внутреннего края ТП 15 со стороны упорного бурта. Вращением трубы 7 с помощью рукоятки 8 навинчивают ее на К 1. При этом

КГ 4 и 5, расширяясь, герметизируют пространство между стенками шпура и устройством. Одновременно втулка 17 сдавливает

ТП 14 и 15, внедряя их в породу и образуя начальную трещину. Затем рукояткой

Ыиг 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4426865/23-03 (22) 13.05.88 (46) 23.06.90. Бюл. № 23 (71) Институт горного дела СО АН СССР (72) Н. Г. Кю, О. И. Чернов, И. В. Шабалин и Л. Н. Шепелев (53) 622.234 (088.8) (56) Авторское свидетел ьст во ССС P № 964140, кл. E 2! С 37/04, 198!.

Авторское свидетельство СССР № 1346783, кл. Е 21 С 37/04, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ

НАПРАВЛЕННЫХ ТРЕЩИН В СКВАЖИНАХ (57) Изобретение относится к разрушению горных пород. Цель — повышение эффективности работы устройства за счет сужения зоны концентрации напряжений в направлении образуемой трещины. Корпус (К)

1 устройства выполнен в виде стакана с кольцевым упорным буртом на наружной поверхности у днища и радиальными выходными отверстиями и заполнен рабочим телом. На К 1 с возможностью продольного перемещения насажено нажимное кольцо

3. Соосно между упорным буртом и коль (.)ю 1573171 А1

1573171

12 вращают шток 11, который перемещает поршень 10 подавая под давлением флюид через отверстия 2 в пространство между ТП 14 и 15. За счет их радиальных прорезей флюид раздвигает КГ 4 и 5, Изобретение относится к разрушению горных пород и может быть использовано для отделения горной породы от массивов, раскалывания негабаритов, добычи и обработки строительного камня.

Цель изобретения — повышение эффективности работы устройства за счет сужения зоны концентрации напряжений в направлении образуемой трещины.

На фиг. 1 представлено устройство в шнуре, продольный разрез; на фиг. 2 — сечение А — А на фиг. 1.

Устройство включает заполненный рабочим телом корпус 1 в виде стакана с кольцевым упорном буртом на наружной поверхности у днища и радиальными выходными отверстиями 2. На корпусе 1 с возможностью продольного перемещения насажено нажимное кольцо 3. Кольцевые герметизаторы 4 и 5 трапецеидального поперечного сечения соосно насажены на корпус

1 между упорным буртом и нажимным кольцом 3 с образованием между собой кольцевой щели 6 треугольного поперечного сечения с основанием, прилегающим к радиальным отверстиям 2. Труба 7 с поворотной рукояткой 8 соосно корпусу связана с ним резьбой 9 и является узлом продольного перемещения нажимного кольца 3. Поршень

10 со штоком 11 с дополнительной поворотной рукояткой 12 установлен в трубе 7, связан с ней резьбой 13 и является узлом создания давления рабочего тела в корпусе 1. Тарельчатые пружины 14 и 15 с радиальными прорезями 16 по периферии соосно установлены на образующих кольцевую щель 6 поверхностях кольцевых герметизаторов 4 и 5. Трубчатая втулка 17 охватывает корпус на уровне расположения кольца 3 и герметизатора 5 и расположена между торцом трубы 7 и тарельчатой пружиной 14. На наружной поверхности корпуса 1 выполнен кольцевой выступ 18 для упора в него внутреннего края тарельчатой пружины 15 со стороны упорного бурта.

Устройство работает следующим образом.

Устройство заполняют рабочим телом— пластическим флюидом (специальной смесью) и навинчивают трубу 7 на корпусе 1 таким образом, чтобы устройство могло относительно свободно перемещаться вдоль шпура, а герметизаторы 4 и 5 при этом соприкасались с горной породой. Затем устройство опускают в шпур на требуемую глубину. С помощью рукоятки 8 вращают

2G

55 повышая герметизацию в зоне щели 6, и воздействует на породу. Это приводит к ее разрыву по линии концентрации напряжения с образованием трещины, перпендикулярной оси шпура. 2 ил. трубу 7, которая за счет трения герметизаторов 4 и 5 о стенки шпура навинчивается на корпус 1. При этом герметизаторы 4 и 5 расширяются, тем самым герметизируя пространство между стенками шпура и устройством и одновременно втулка 17 сдавливает тарельчатые пружины 14 и 15, пытаясь внедрить их в горную породу. В результате по линии контакта тарельчатых пружин и горной породы концентрируются напряжения, которые в ряде случаев могут даже образовывать начальную трещину в плоскости, перпендикулярной оси шпура, до подачи в зону разрыва флюида.

После этого с помощью рукоятки 12 вращают шток 11, который перемещает поршень 10, подавая тем самым флюид под давлением через отверстия 2 в пространство между тарельчатыми пружинами. 3а счет прорезей 16 флюид раздвигает герметизаторы, повышая герметизацию в зоне кольцевой щели, и воздействует на горную породу, что приводит к ее разрыву по линии концентрации напряжения (по линии ее контакта с тарельчатыми пружинами) с образованием трещины, перпендикулярной оси шпура. Дальнейшее развитие этой трещины происходит под действием проникающего в нее флюида под давлением. Размер трещины определяется количеством поданного в нее флюида, что зависит от числа оборотов штока 11 или расстояния, на которое перемещается поршень 10. Если устройство используется для разрушения блоков горных пород, то флюид подается в трещину до тех пор, пока блок не расколется на две части. Подав в трещину требуемый объем флюида, вра щением рукоятки 12 перемещают поршень 10 в сторону от отверстия 2, сбрасывая тем самым давление флюида. Затем вращением рукоятки 8 осуществляют разгерметизацию пространства между стенками шпура и устройством и последнее извлекают из шпура. Флюид для заполнения устройства должен обладать большим сопротивлением перемещению по щели, чтобы не выходить на боковую поверхность блока до разрушения последнего на отдельные части. В качестве флюида желательно использовать пластилин или смесь глины и дизельного топлива.

Устройство разработано для ориентированного разрушения горной породы, в которую могут внедряться тарельчатые пружины, образуя в ней выколы или трещины.

Оно предназначено для раскалывания в ос1573371 формула изобретения

A-4

Составитель О. Попов

Редактор Е. Папп Техред А. Кравчук Корректор Л бескид

Заказ )629 Тираж 403 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 45

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 новном сравнительно непрочных блоков, например, из полиметаллических руд, песчаника, известняка, каменной соли и т. д.

Пример. Устройство заполнили пластилином и подали в шпур диаметром 42 мм, пробуренный в блоке известняка с размерами 50Х60Х80 см. Вращением трубы 7 с помощью . рукоятки 8 внедрили тарельчатые пружины в известняк с одновременной герметизацией пространства между стенками шпура и устройством. Затем вращением рукоятки 12 перемещали поршень 10 в направлении к корпусу. На рукоятке 12 был установлен динамометр на расстоянии 30 см от оси устройства. При достижении усилия в месте установки динамометра 2,3 кг произошел начальный надрыв блока. Дальнейшее вращение рукоятки 12 происходило с постоянно убывающи м усилием. Когда в трещину было подано примерно 45 мл пластилина, блок раскололся на две части. Плоскость разрыва оказалась перпендикулярной к шпуру и проходила через место внедрения тарельчатых пружин в известняк.

След от тарельчатых пружин имел глубину примерно в 1 мм.

Устройство для образования направленных трещин в скважинах, включающее заполненный рабочим телом корпус в виде стакана с кольцевым упорным буртом на наружной поверхности у днища и радиальными выходными отверстиями, нажимное кольцо, насаженное на корпус с возможностью продольного перемещения, кольцевые герметизаторы трапецеидального поперечного сечения, соосно насаженные на корпусе между упорным буртом и нажимным кольцом с образованием между ними кольцевой щели треугольного поперечного сечения с основанием, прилегающим к радиальным отверстиям, узел продольного перемещения нажимного кольца в виде соосной с корпусом и связанной с ним резьбой трубы с поворотной рукояткой, узел создания давления рабочего тела в корпусе в виде соосного и оппозитного днищу корпуса поршня со штоком и дополнительной поворотной рукояткой, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы. устройства за счет сужения зоны концентрации напряжений в направлении образуемой трещины, оно снабжено тарельчатыми пружинами с радиальными прорезями на периферии, соосно установленными на образующих кольцевую щель поверхностях кольцевых герметизаторов, и трубчатой втулкой, охватывающей корпус на уровне рас25 положения нажимного кольца с прилегающим к нему кольцевым герметизатором и расположенной между торцом трубы и ближайшей к ней тарельчатой пружиной, при этом на наружной поверхности корпуса выполнен кольцевой выступ для упора в не30 го внутреннего края тарельчатой пружины со стороны упорного бурта.

Устройство для образования направленных трещин в скважинах Устройство для образования направленных трещин в скважинах Устройство для образования направленных трещин в скважинах 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горному делу и предназначено для разрушения хрупких материалов на карьерах и при проведении горных выработок

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для направленного гидроразрыва горных пород из скважины в поперечном направлении при разупрочнении труднообрушаемых кровель

Изобретение относится к разрушению горных пород в скважинах для проведения гидровзрывов

Изобретение относится к области горного дела и строительства и м

Изобретение относится к горно.му делу

Изобретение относится к устрвам для откола блоков от монолита и м.б

Изобретение относится к горному делу и строительной технике и м.б

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для производства заоткосных работ, при проходке открытых и подземных горных выработок, раскалывании монолитов, добыче штучного камня, разделке негабаритов

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для направленного гидроразрыва горных пород из скважины в поперечном направлении при разупрочнении труднообрушаемых кровель

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к жидкостям для гидравлического разрыва пласта

Изобретение относится к эксплуатации геотехнологических, водозаборных и нефтяных скважин и может быть использовано при отработке фильтровых зон для повышения их проницаемости

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности

Изобретение относится к горной нефтедобывающей промышленности

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подготовке продуктивных горизонтов с помощью горизонтальных гидроразрывов, например, при выщелачивании полезных ископаемых

Изобретение относится к пакерным устройствам для воздействия на пласт при исследовании скважин в процессе их бурения и испытания
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам воздействия на продуктивный пласт давлением пороховых газов с целью повышения добычи нефти и газа за счет повышения фильтрационных характеристик горных пород и очистки прискважинной зоны пласта от накопившихся во время предыдущей эксплуатации скважины асфальто-смоло-парафинистых отложений, продуктов химических реакций, песчано-глинистых частиц и т.п
Наверх