Скважинный гидромонитор

 

Изобретение относится к области горного дела, в частности к скважинным гидромониторам, предназначенным для отработки месторождений полезных ископаемых, представленных рудными телами пластовой, линзообразной и т.п. формы с различным углом залегания. Сущность изобретения: скважинный гидромонитор включает став труб со стволом, жесткую тягу и отвес с осью, оголовок, платформу, соединенную шарниром с осью отвеса, на которой закреплен шаровой шарнир, подвижно закрепленную на платформе направляющую, а оголовок выполнен в виде двух стаканов, соединенных между собой открытыми сторонами с возможностью вращения относительно друг друга, в одном из упомянутых стаканов размещена платформа с направляющей и в этом стакане выполнено окно под опертый о направляющую ствол, на конце которого установлена насадка. Изобретение обеспечивает повышение эффективности отработки месторождений полезных ископаемых за счет обеспечения отработки слабонаклонных и наклонных рудных тел и увеличения размеров отрабатываемой камеры. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при отработке месторождений полезных ископаемых методом скважинной гидродобычи. Применение данного изобретения целесообразно для отработки месторождений полезных ископаемых, представленных рудными телами пластовой, линзообразной и т. п. Формы, в том числе месторождениями, в которых продуктивный пласт выделен по содержанию полезного компонента. К таким месторождениям относятся, например, алмазоносные кимберлитовые трубки Архангельской области.

Известен скважинный гидромонитор, включающий став труб со стволом, на конце которого установлена насадка, жесткую тягу и отвес с осью, на конце которой закреплен шаровой шарнир, центр которого лежит на оси става труб (А. с. СССР) N 881326, кл. E 21 C 45/00, 1980 г.).

Это устройство позволяет при отклонении ствола скважины от вертикали сохранить горизонтальное расположение ствола и тем самым обеспечить отработку горизонтального пласта без подработки выше и ниже лежащих пород. Однако при слабонаклонном и наклонном залегании выделенного пласта данное устройство неприменимо, т. к. может обеспечивать размещение ствола только с горизонтальной плоскости. Кроме того, радиус отработки ограничен длиной струи, поскольку конструкция исключает применение выдвигающихся стволов.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, - повышение эффективности отработки месторождений полезных ископаемых. Технический результат изобретения - расширение технологических возможностей за счет обеспечения отработки слабонаклонных и наклонных рудных тел и увеличения размеров отрабатываемой камеры.

Указанная цель достигается тем, что скважинный гидромонитор, включающий став труб со стволом, на конце которого установлена насадка, жесткую тягу и отвес с осью, на которой закреплен шаровой шарнир, установленный на продольной оси става труб, снабжен оголовком, выполненным из двух стаканов, соединенных между собой открытыми сторонами с возможностью вращения относительно друг друга, пакером, подвижным соединением, платформой соединенной шарниром с осью и подвижно закрепленной на платформе направляющей, при этом жесткая тяга выполнена из двух частей с возможностью их фиксированного перемещения друг относительно друга, и шарнирно закреплена концами на отвесе и платформе, подвижное соединение связывает между собой став труб и один из стаканов оголовка, а пакер установлен на другом стакане, в котором размещен шаровой шарнир, на котором закреплена ось платформы, платформа размещена в стакане, соединенном с подвижным соединением, а в указанном стакане выполнено окно под ствол, который оперт о направляющую.

Кроме того, стакан с окном под ствол снабжен эластичным защитным элементом с отверстием для ствола, установленным в окне.

Гидромонитор также снабжен телескопической трубой, закрепленной на направляющей и охватывающей ствол.

Подвижное соединение выполнено или в виде сильфона, или в виде трубы, телескопически установленной на ставе труб и жестко закрепленной на оголовке, или в виде их комбинаций.

Кроме того, гидромонитор снабжен фиксатором тяги, шарнирно закрепленным в стакане с пакером посредством шарнира, при этом центр шарового шарнира и ось шарнира фиксатора тяги лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси става труб.

В указанную совокупность включены все существенные признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для достижения технического результата.

На фиг. 1 изображен общий вид скважинного гидромонитора в продольном разрезе; на фиг. 2 - продольный разрез скважинного гидромонитора при отработке наклонного пласта; на фиг. 3 - выносной элемент I; на фиг. 4 - жесткая тяга.

Скважинный гидромонитор включает став труб 1, ствол 2, выполненный гибким, насадку 3, жесткую тягу 4, состоящую из двух частей, отвес 5 с осью 6, шаровой шарнир 7, оголовок, состоящий из стакана 8 и стакана 9, соединенных с возможностью вращения, например, с помощью подшипника 10, пакер 11, подвижное соединение, выполненное в виде или сильфона 12 или трубы 13, телескопически установленной на ставе труб 1 и жестко закрепленной на стакане 8 оголовка, или их комбинации, и платформу 14 с шарниром 15 и подвижно закрепленной направляющей 16. Жесткая тяга 4 проградуирована в угловых градусах, посредством шарнира 7 она закреплена на платформе 14, а посредством шарнира 18 на отвесе 5. Шаровой шарнир 7 закреплен в стакане 9. Направляющая 16 подвижно закреплена на платформе 14 посредством шарнира 19 и опирается на элементы вращения 20. Указанные элементы могут быть выполнены как в виде шарниров или роликов, закрепленных в теле платформы 14, так и в виде подшипника. В окне 21 установлен эластичный защитный элемент 22 с отверстием для ствола 2 насадки 3 и телескопической трубы 23, закрепленной на направляющей 16 посредством обоймы 24 и охватывающей ствол 2 в выдвинутом положении 4 насадку 3 в начальном положении. В оголовке размещен фиксатор 25 тяги на оси 26, закрепленной в стакане 9 шарниром 27.

Скважинный гидромонитор работает следующим образом.

При отработке наклонного пласта 28 жесткую тягу 4, проградуированную в угловых градусах ,раздвигают и фиксируют в положении, при котором количество градусов на тяге 4 соответствует углу наклона пласта 28. Затем гидромонитор вводят в скважину 29, обсаженную обсадной трубой 30, ориентируя его тягой 4 в сторону восстания пласта 28 (можно сориентировать по падению пласта, для этого жесткую тягу сдвигают от нулевого положения на величину угла падения пласта). При искривлении ствола скважины 29 и отклонении ее оси от вертикали в процессе спуска става труб 1 ствол 2 устанавливается в заданное положение следующим образом. Отвес 5 при отклонении оси скважины 29 от вертикали стремится занять вертикальное положение и перемещает жесткую тягу 4, которая в свою очередь перемещает платформу 14 и направляющую 16, таким образом угол наклона платформы 14 и направляющей 16 будет всегда постоянным. При достижении оголовком продуктивного пласта 28 приводят в действие пакер 11 и фиксируют стакан 9 в скважине 29, жесткая тяга 4 сориентирована по восстанию пласта 28. Начинают размыв пласта 28, вырабатывая начальную полость. Затем производят вращение става труб 1, при этом вращается ствол 2 гидромонитора, подвижное соединение 12, 13, направляющая 16 и стакан 8 с окном 21. Направляющая 16 скользит по платформе.

Стакан 9 зафиксирован в скважине, отвес 5 и платформа 14 за счет своей массивности также находятся в неподвижном положении. Для большей надежности обеспечения неподвижности платформы 14 и соответственно выдержки угла падения пласта стволом 2 гидромонитора служит фиксатор 25, закрепленный шарниром 27. Поскольку ось шарнира 27 и центр шарового шарнира 7 лежат в одной плоскости, фиксатор 25 не препятствует вращению шарового шарнира 7 и соответственно сохранению отвесом 5 вертикального положения при искривлении ствола скважины 29 в любом направлении.

При вращении става труб 1 направляющая 16 скользит на элементах вращения 20 по платформе 14 и ствол 2 повторяет ее наклон, постоянно остаются параллельным кровле и почве пласта 28, обеспечивая его отработку без подработки пустой породы. После разработки кольцевой камеры вокруг скважины 29 радиусом, обеспечиваемым напорной струей из насадки 3, опускают став труб 1. При этом за счет наличия подвижного соединения 12, 13 и фиксации стакана 9 оголовок не перемещается, а гибкий ствол скользит по направляющей в окно 21 и выдвигается из оголовка на величину перемещения става труб 1, так, чтобы не упереться в стенку образованной кольцевой камеры. После этого продолжают отработку пласта 28. Указанные операции повторяют до опускания става труб 1 на оголовок.

Подвижное соединение может быть выполнено в виде сильфона 12, телескопической трубы 13 или их комбинации.

Для предотвращения попадания кусков отбитой породы в полость оголовка в окне 21 установлен эластичный защитный элемент 22, в отверстие которого пропущен ствол 2.

Для защиты гибкого ствола 2 от кусков породы на направляющей 16 посредством обоймы 24 может быть закреплена телескопическая труба 23. При выдвижении ствола 2 насадка 3 воздействует выступом 31 на выступ 32 телескопической трубы 23 и выдвигает ее. При обратном ходе насадка 3 выступом 31 воздействует на выступ 33 и перемещает телескопическую трубу в исходное положение.

Данное устройство позволяет производить селективную гидромониторную выемку полезного ископаемого, представленного пластообразными телами различного наклона, и обеспечить значительное увеличение радиуса разработки с одной скважины, что существенно снижает затраты на добычу. Уменьшение массы пустой породы, выдаваемой на поверхность, значительно снижает загрязнение окружающей среды. Также этим гидромонитором возможно создание наклонных поверхностей при сооружении подземных полостей сложной конфигурации, например наклонных днищ приемных камер при отработке кимберлитовых трубок.

Формула изобретения

1. Скважинный гидромонитор, включающий став труб со стволом, жесткую тягу, отвес с осью и оголовок, отличающийся тем, что гидромонитор снабжен платформой, соединенной шарниром с осью отвеса, на которой закреплен шаровой шарнир, установленный на продольной оси става труб, пакером, подвижным соединением и подвижно закрепленный на платформе направляющей, при этом оголовок выполнен в виде двух стаканов, соединенных между собой открытыми сторонами с возможностью вращения относительно друг друга, а жесткая тяга выполнена из двух частей с возможностью их фиксированного перемещения друг относительно друга, шарнирно закреплена концами на отвесе и платформе, подвижное соединение связывает между собой став труб и стакан оголовка, в котором размещена платформа, при этом в указанном стакане выполнено окно под опертый о направляющую ствол, на конце которого установлена насадка, а шаровой шарнир размещен в стакане, связанном с пакером.

2. Гидромонитор по п.1, отличающийся тем, что стакан с окном под ствол снабжен эластичным защитным элементом с отверстием для ствола, установленным в окне.

3. Гидромонитор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен телескопической трубой, закрепленной на направляющей и охватывающей ствол.

4. Гидромонитор по п.1, отличающийся тем, что подвижное соединение выполнено в виде сильфона.

5. Гидромонитор по п.1, отличающийся тем, что подвижное соединение выполнено в виде телескопической трубы, установленной на ставе труб, жестко закрепленной на оголовке.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4