Устройство для опережающего упрочнения массива горных пород

 

Использование: при бурении и упрочнении горных работ. Обеспечивает повышение надежности работы устройства. Сущность изобретения: устройство для опережающего горные работы упрочнения массива горных пород представляет собой смонтированную на буровых шлангах буровую коронку с пакером и трубой. В центре буровой коронки выполнены каналы истечения промывочной жидкости (текучего), на концевых ее частях выполнены отверстия и перфорированные отверстия на трубе, при этом давление текучего в режиме гидроразрыва (размыва) передается стенкам прискважинной зоны, образуя полости (трещины) в массиве, а в режиме фильтрации для упрочнения прискважинной зоны под давлением закрепляющий раствор (текучее) поступает под пакер надувного типа, обеспечивая прижатие устройства к стенкам скважины и инъекцию закрепляющего раствора в массив. Для обоих режимов обработки массива в случае возникновения противодавления каналы истечения снабжены обратными клапанами, выполненными в виде металлических шариков, перекрывающих каналы истечения. Чтобы обеспечить свободный ход устройства к устью скважины и работу его в скважинах без обсадных труб, коронка выполнена двухзаходной. Устройство позволяет наилучшим образом реализовать опережающее упрочнение массива горных пород в шахтных условиях с достижением требуемой эффективности. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при бурении и упрочнение горных пород.

Известно устройство для опережающего упрочнения массива горных пород, включающее составную штангу с центральным каналом и кожухом, закрепленный на штанге породоразрушающий инструмент и размещенный над ним эластичный разжимной уплотнитель, при этом штанга выполнена в виде телескопически соединенных частей, нижняя из которых имеет перекрывающую центральный канал перемычку и расположенные по сторонам последней отверстия, а уплотнитель размещен в конце кожуха и выполнен в виде цилиндра, охватывающего отверстия на нижней части штанги [1] Известно устройство для опережающего упрочнения массива горных пород, включающее обсадную трубу и перфорированную трубу с наконечником, причем обсадная труба имеет диаметр больше максимального диаметра наконечника, а между ними размещена перфорированная труба, плотно прикрепленная к обсадной трубе [2] Наиболее близким аналогом изобретения является устройство для опережающего упрочнения массива горных пород, включающее корпус, буровую коронку с центральным каналом для закачки закрепляющего раствора, перфорированную трубу, связанную с буровой коронкой, обратные клапаны, перекрывающие перфорацию трубы и пакер надувного типа, помещенный над перфорацией [3] Общим недостатком устройств является ограниченное сечение проходного канала для текучего и его удлиненный путь внутри устройств (из-за конусности ниппеля, циркуляции текучего в устройстве и др), формирующих повышенное сопротивление движению растворов, что не способствует обеспечению эффективных параметров (по расходу и давлению) образования пустот в массиве для заполнения их закрепляющим составом.

Недостатком второго устройства является увеличенный диаметр его хвостовой части, требующего дополнительных усилий забивания устройства в грунт.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы устройства.

Необходимый технический результат достигается тем, что устройство для опережающего упрочнения массива горных пород включает корпус, буровую коронку с центральным каналом для закачки закрепляющего раствора, перфорированную трубу, связанную с буровой коронкой, обратные клапаны, перекрывающие перфорацию трубы и пакера надувного типа, снабжено дополнительным пакером надувного типа, размещенным между буровой коронкой и перфорацией, при этом пакеры надувного типа и перфорация трубы выполнены с возможностью обеспечения закачки закрепляющего раствора вначале под повышенным давлением в режиме гидроразрыва массива горных пород, а затем под пониженным давлением в режиме фильтрации этого раствора в массив горных пород.

Кроме того, обратные клапаны выполнены в виде металлических шариков. А также буровая коронка выполнена двухзаходной.

На чертеже изображен общий вид устройства.

Устройство включает корпус 1, буровую коронку 2 с центральным каналом 3 для закачки закрепляющего раствора, перфорированную трубу 4, связанную с буровой коронкой 2. Устройство имеет и обратные клапаны 5, перекрывающие перфорацию трубы. Над перфорацией установлен один пакер 5 надувного типа. Другой пакер 6 надувного типа размещен между буровой коронкой и перфорацией. Пакер надувного типа 5, 6 и перфорация трубы выполнены с возможностью обеспечения закачки закрепляющего раствора вначале над повышенным давлением в режиме гидроразрыва массива горных пород, а затем под пониженным давлением в режиме фильтрации этого раствора в массив горных пород.

Обратные клапаны 5 могут быть выполнены в виде металлических шариков.

Кроме того, буровая коронка 2 может быть выполнена двухзаходной.

Устройство работает следующим образом.

Устройство, смонтированное на буровых штангах, погружают на проектную глубину скважины.

Разрушение прискважинной зоны осуществляют в режиме гидроразрыва (размыва) путем закачки промывочной жидкости (текучего) в центральный канал 5 коронки 2, предварительно перекрыв цилиндрическое отверстие. Под давлением текучее устремляется через канал истечения 3, перфорационные отверстия 9 трубы 8, создавая при этом избыточное давление на стенки скважины и образуя полости (трещины) в обрабатываемом массиве. Одновременно текучее поступает под пакер 5 надувного типа через отверстие, обеспечивая тем самым прижатие устройства к стенкам скважины. Инъекция закрепляющего раствора (текучего) производится аналогичным образом, как и в случае инъекции промывочной жидкости, но в режиме фильтрации при пониженном давлении. В случае противодавления со стороны массива и возможного гидроудара, защитную роль играет обратный клапан; выполненный в виде металлического шарика 7, который перекрывает канал истечения 3 и путь в центральный канал 5.

Чтобы обеспечить свободный ход устройства к устью скважины, а также возможного зажатия бурильных труб в результате действия сил горного давления коронка 1 выполнена двухзаходной. Это способствует эффективной работе устройства при эксплуатации его в скважинах без обсадных труб.

Формула изобретения

1. Устройство для опережающего упрочнения массива горных пород включает корпус, буровую коронку с центральным каналом для закачки закрепляющего раствора, перфорированную трубу, связанную с буровой коронкой, обратные клапаны, перекрывающие перфорацию трубы, и пакер надувного типа, помещенный над перфорацией, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным пакером надувного типа, размещенным между буровой коронкой и перфорацией, при этом пакеры надувного типа и перфорация трубы выполнены с возможностью обеспечения закачки закрепляющего раствора вначале под повышенным давлением в режиме гидроразрыва массива горных пород, а затем под пониженным давлением в режиме фильтрации этого раствора в массив горных пород.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что обратные клапаны выполнены в виде металлических шариков.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что буровая коронка выполнена двухзаходной.

РИСУНКИ

Рисунок 1