Стенд для моделирования неметаллического крепления скважин в экстремальных условиях

 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для бурения скважин. Цель - повышение экономичности и точности моделирования процессов неметаллического крепления скважин за счет расширения имитационных возможностей стенда. Для этого в каждой половине имитатора скважины 1 внутри слоя покрытия 2, имитирующего горную породу, размещены теплообменники 3 с независимым подключением к системам подачи теплоносителя и/или хладагента. Данный стенд позволяет имитировать процессы крепления стенок скважин практически в неограниченном диапазоне типов горных пород, из которых может быть сделано покрытие, имитирующее горную породу, а также в широком диапазоне температур, охватывающем все встречающиеся в реальном горном массиве - от глубоких отрицательных до высоких положительных. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК я)л Е 21 В 33/13

ГОСУДАРСТВЕ HblA КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0с V (л) 4

ЬЭ

0 (21) 4728901/03 (22) 11.08.89 . (46) 30.08.91.Бюл. М32 (71) Институт горного дела Дальневосточного отделения АН СССР (72) Е.Б,Шевкун (53) 622.245.42(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 564423, кл. Е 21 D 1/14, 1977.

Авторское свидетельство СССР

М 1460189, кл, Е 21 В 21/00, 1988. (54) СТЕНД ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕМ Е ТАЛЛ ИЧ ЕСКОГО KP Е ПЛ Е Н ИЯ СКВАЖИН В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ (57) Изобретение относится к горному делу и предназначено для бурения скважин.

Цель — повышение экономичности и точноС7 С:::1.Я2,„, 1673726 А1 сти моделирования процессов неметаллического крепления скважин за счет расширения имитационных возможностей стенда. Для этого в каждой половине имитатора скважины 1 внутри слоя покрытия 2, имитирующего горную породу, размещены теплообменники

3 с независимым подключением к системам подачи теплоносителя и/или хладагента.

Данный стенд позволяет имитировать процессы крепления стенок скважин практически в неограниченном диапазоне типов горных пород, из которых может быть сделано покрытие, имитирующее горную породу, а также в широком диапазоне температур, охватывающем все встречающиеся в реальном горном массиве — от глубоких отрицательных до высоких положительных. 2 ил.

1673726

Изобретение относится к горному делу, в частности к бурению скважин, и может быть использовано для изучения процессов неметаллического крепления стенок скважин при различных температурах окружа- 5 ющего горного массива, Цель изобретения — повышение экономичности и точности моделирования процессов неметаллического крепления скважин эа счет расширения имитационных 10 воэможностей стенда.

На фиг.1 показан стенд с калибратором, на фиг.2 — сечение А-А на фиг.1.

Стенддля моделирования неметаллического крепления скважин в экстремальных 15 условиях включает имитатор скважины 1 в виде разъе иной трубы, на внутренние стенки которой нанесен слой покрытия 2, имитирующего горную породу, Внутри слоя покрытия 2 размещен теплообменник 3 для 20 подачи теплоносителя от системы 4 или хладагента от системы 5, выполне«,ный, например, в виде трубки-змеевика. В имитатор скважины 1 вставлен имитатор бурового става 6, внутри которого проложена трубка 25

7 для подачи на стенки слоя покрытия 2 смеси компонентов неметаллического крепления от системы 8. Трубка 9 служит для подачи от системы 10 очистного агента, например, сжатого воздуха, в имитатор буро- 30 вого става 6 через вертлюг 11. Привод вращения 12 имитатора бурового става 6 установлен на жесткой платформе 13, которая соединена с имитатором бурового става 6 вертлюгом 11 и имеет возможность 35 вертикального перемещения от привода подачи 14 (показэно стрелками на фиг 1). На нижнем конце имитатора бурового става 6 устанавливают сменные устройства для выполнения операций крепления, например, 40 калибратор 15 или устройства для сушки или обжига образованного покрытия (крепления) 16 (не показаны). Системой шлангов

17 и 18 (фиг.2) и кранов 19 и 20 каждый теплообменник 3 может быть подключен по- 45 очередно или одновременно к системам подачи теплоносителя 4 или хлэдагента 5.

Вместо шлангов могут быть использованы трубки с соединениями, обеспечивающими

Их поворот при разборке разъемной трубы. 50

Устройство работает следующим образом.

При исследовании процессов крепления высокотемпературных скважин от системы 4 подают теплоноситель, например 55 острый пар, расплавы солей или легкоплавких металлов в теплообменник 3, используя шланг или трубку 17, Для этого открываюкран 20. например, пробковый, и закрывают кран 19 на шланге или трубке 18 (фиг.2).Если необходимо имитировать мерзлые породы, от системы 5 подают хладагент, например, холодильный рассол, в теплообменник 3, используя шланг 18, на котором открывают кран 19 и закрывают кран 20 на шланге 17.

После достижения заданной температуры слоя покрытия 2 в имитатор скважины 1 на полную его высоту вводят имитатор бурового става 6 с закрепленным на его конце калибратором 15, подают очистной агент от системы 10 через трубку 9 и вертлюг 11. включают привод вращения 12, по трубке 7 от системы 8 подают компоненты смеси неметаллического крепления и поднимают имитатор бурового става 6 системой подачи

14 с помощью платформы 13. Смесь, нанесенная из трубки 7 на слой покрытия 2, раэравнивается и уплотняется калибратором

15, образуя по всей высоте имитатора скважины 1 неметаллическое крепление 16. По цостижении трубкой 7 верхней отметки имитатора скважины 1 подачу компонентов смеси прекращают, имитатор бурового става 6 с калибратором 15 извлекают из имитатора скважины 1. прекращают вращение и подачу очистного агента. Калибратор 15 сменяют нэ устройство сушки или обжига, вводят имитатор бурового става 6 в имитатор скважины 1 и начинают перемещать его системой подачи 14 с вращением или без него, производят сушку и (или) обжиг покрытия (крепления) 16.

Стенд позволяет имитировать и другой процесс крепления: нэ горячий или холодный слой покрытия 2 иэ трубки 7 набрыэгивают вещества, сразу полимеризующиеся при температурах. Тогда сменные ус ройства для калибровки. сушки и обжига могут не испол ьзоваться.

После завершения имитации процесса крепления имитатор скважины 1 разъединяют на части и изучают состояние покрытия, степень его сцепления в конкретных условиях эксперимента. Затем сменяют на имитаторе скважины 1 слой покрытия 2 на имитацию другого типа пород и повторяют процесс.

Выполнение узла для изменения температуры слоя покрытия, имитирующего горную породу, в виде теплообменников, размещенных внутри слоя покрытия в каждой половине имитатора скважины и соединенных независимо с системами подачи теплоносителя или хлэдагента позволяет существенно расширить испытательные возможности стенда, ускорить и удешевить испытания. По каждому;еплообменнику можно подавать агент свОей температуры, например, при нанесении слоя крепления из одного материала на одинаковый имита1673726 типов горных пород, из которых может быть сделано покрытие, имитирующее горную породу. а также в широком диапазоне температур, охватывающем все встречающиеся в реальном горном массиве — от глубоких отрицательных до высоких положительных.

А-Д

Составитель В.Никулин

Техред М.Мьргентал Корректор Н.Король

Редактор Н.Шитев

Заказ 2903 Тираж 349 Подписное

ВНИИПИ Государственно о комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС(P

113035, Москва Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-иэда1ельскии комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина 101 тор горной породы вести исследования сразу в температурном диапазоне — на одной половине имитатора скважины задавать одну температуру покрытия, на второй — другую, которая может отличаться довольно 5 значительно. Для этого, например, от системы 4 через шланг или трубку 17 подают агент другой температуры.

Можно испольэовать различный имитатор горной породы на каждой иэ половин 10 имитатора скважины при одной температуре, быстрой сменой теплоносителя на хладагент, и наоборот, можно моделировать

"тепловой удар" за счет малой толщины слоя покрытия в какой-либо половине ими- 15 татара скважины или во всей скважине и т.д.

Испытания с температурным шагом в различных частях имитатора скважины возможны только в предлагаемом техническом решении, а значительные различия величин 20 диаметра скважины и толщины слоя покрыВ тия, имитирующего горную породу, позволяют изучать конвекционные процессы в воздухе скважины как в процессе крепления, так и после. 25

Таким образом, стенд позволяет имитировать процессы крепления стенок скважин в практически неограниченном диапазоне

Формула изобретения

Стенд для моделирования неметаллического крепления скважин в экстремальных условиях, включающий имитатор скважины в виде раэьемной трубы с нанесенным на внутренние стенки слоем покрытия, имитирующего горную породу, имитатор бурового става с приводами его вращения и подачи, системы подачи через имитатор бурового става очистного агента и смеси компонентов неметаллического крепления, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения экономичности и точности моделирования п роцессов неметалличес кого крепления скважин за счет расширения имитационных воэможностей стенда, в каждой половине имитатора скважины внутри слоя покрытия, имитирующего горную породу, размещены теплообменники с независимым подключением к системам подачи теплоносителя и (или) хладагента.