Инъектор для подачи закрепляющего раствора в скважину

 

Союз Советски к

Социалистичесиик

Реснублик

О П И С А Н И Е (i»928025

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 13.02.80 (2l ) 2882130/22-03 с присоединением заявки М(23) Приоритет (51) М. Кл.

Е 21 D 20/00

Е 21 В ЗЗ/00

Е 21 g 11ИО

9еуддретвавй кемнтвт

СССР ае делам нзееретеннй н еткрытнй

Опубликовано 15.05.82. Бюллетень М 18 (53) У@К 622. . 281.5)088.8) Дата опубликования описания 17.05.82 (72) Авторы изобретения

О. Н Беееев, П. А. Боровиков, Л. П. То)ейиеескей к Г. С Курке е 1 у

Всесоюзный научно-исспедоватепьский и проектнок

1 конструкторский угольный институт "(КузНИУИ) (7!) Заявитель (54) ИНЪЕКТОР ДЛЯ ПОДАЧИ ЗАКРЕПЛЯЮЩЕГО

РАСТВОРА В СКВАЖИНУ

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при нагнетании укрепляюще- гоо раствора в горный массив.

Известно устройство, предназначенное для закрепления оборудования в устье,< скважины. fl) . о

Недостатком данного устройства является ограниченная глубина герметизации и невозможность установки в любом пункте скважины, так как трубка, через которую подается воздух в эластичный баллон, расположена сбоку устройства и препятствует его полному введению в скважину.

Известен также инъектор для подачи закрепляющего раствора в скважину. Дан-" ный инъектор позволяет герметизировать скважину с усилием распора, выбираемым с учетом прочности массива в любом пункте по длине скважины путем регули рования в герметиэирующей системе, и инъектировать текучий агент в массив

2 под давленкем, независимым от давления в герметиэирующей системе P2)

Недостатком инъектора являются: сложность изготовления деталей конструкции, трудность извлечения инъектора из скважины из-оа зажима эластичным элементом винтовой проточки центральной трубы что препятствует свободному обратному истечению рабочей жидкости при снятии давления, невозможность изменять длину герметизации скважины, что не позволяет применять инъектор в сильно трещиноватом горном массиве.

Бель изобретения — упрощение конструкции и повыинжие надежности работы инъектора, а также повышение эффективности инъекции укрепляющего раствора в трещиноватый горный массив путсь; увеличения длины герметизации скважины.

Бель достигается тем, что полые стержни каждой герметиэирующей секции выполнены с внешними продольными пазамы, соединенными кольцевыми проточками. а торцевые стаканы выполнены

3 9280 одинаковыми и снабжены двумя каналами, один из, которых соединен с внешнимипродольными пазами полого стержня, а другой — с его внутренним каналом. Кроме тогоу торцевые стаканы герметизирую- 5 щих секций с внешней стороны имеют гнезда для соединения секций между собой.

На фиг. lпредставлен инъектор,,общий вид; на фиг. 2 - герметиэирующая IÎ секция, продольный разрез; на фиг. 3— разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 — разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 - техно:логическая схема работ по упрочнению . горного массива.

15 г

Инъектор 1 состоит, из герметизирующих секций, штуцеров 2 и 3, соединительных трубок 4 и 5 и внешних трубопроводов

6 и 7, Герметиэирующая секция 1 состоит иэ полого стержня 8, эластичного элемента 9, торцевых стаканов 10 и конусных замковых втулок 11. Полый стержень 8 выполнен иэ трубы и имеет на внешней поверхности продольные пазы 12 и соединяющие их кольцевые проточки 13, на обоих концах стержня с внешней стороны имеется резьба. Торцевые стаканы

10 выполнены одинаковыми с двумя каналами 14 и 15 и имеют с каждой стороны по два реэьбовых гнезда: с внешней - для подсоединения внешних трубопроводов 6 и 7, а с внутренней - для соединения со стержнем 8 и эластичным элементом 9. Канал трубопровода 6, каналы 14 стаканов 10, продольные пазы 12 стержня 8 и каналы штуцера 2 и трубки 4 образуют герметизирующую систему инъектора, запираемую пробкой 16,,позволяющую путем подачи под давлени ем рабочей жидкости распирать гермети40 зирующую секцию в скважине. Канал трубопровода 7, каналы 15 стаканов 10, канал 17 стержня 8, канал 18 штуцера

19 и каналы штуцера 3 и трубки 5 образуют нагнетательную систему инъектора, 45 через которую текучий агент подается в скважину. Для предотвращения смещения текучего агента с рабочей жидкостью установлены уплотнители 20.

Инъектор подачи закрепляющего раствора работает спедующим образом.

Перед установкой в скважину 21 из герметиэирующих секций 1 с помощью штуцеров 2 и 3 и соединительных трубок 4 и 5 собирается инъектор необходимой длины и к нему. присоединяются внешние трубопроводы 6 и 7. Затем к трубопроводу 6 подсоединяется гибкий

25 4 Ъ металлический, например латунный, магистральный трубопровод 22, к другому концу которого подсоединен манометр 23, расхоцомер 24 и гидравлический насос

25, с помощью которого рабочая жидкость, например масло, подается в герметизирующую систему инъектора. Для этого на забойной герметизирукнцей секции открывается пробка 16 и для удаления воздуха из герметиэирующей системы производится подача рабочей жидкости, которая IIo магистральному трубопроводу, каналу трубки 6, каналам

14 стаканов 10, продольным паэам 12 стержня 8 каждой герметиэирующей секции и каналам штуцеров 2 и 3 и соединительных трубок 4 и 5 поступает в гнездо пробки 16. С ее появлением пробка 16 запирается и таким образом, заканчивается подготовка инъектора к работе, т.е. иэ его герметиэирующей системы удален воздух.

Затем к внешнему трубопроводу 7 подсоединяется магистральный гибкий высоконапорный шланг 26, подключенный к расположенной в горной выработке нагнетательной установке 27 с текучим агентом, который необходимо подать в скважину. Длина магистральных трубопроводов — металлического и высоконапорного принимается в соответствии с глубиной, на которую инъектор устанавливается в скважине. После установки инъектора 1 в скважине 21 гидравлическим насосом 25 в герметизирукнцую систему нагнетается рабочая жидкость, герметизатор распирается в скважине и герметиэирует ее. Давление нагнетания в герметизирующей системе контролируется по показаниям манометра 23, а расход подаваемой жидкости измеряется расходомером 24. С увеличением колйчества жидкости, поданной в герметизи« рующую систему, давление в системе возрастает. В дальнейшем может наступить момент, когда с продолжающимся расходом жидкости повышение давления прекращается и оно удерживается на одном уровне; это свидетельствует о том, что массив перестал оказывать противодействие объему герметизирующей секции и происходит смятие стенок скважины, т.е. началась пластическая деформация горного массива.

В различных слоях горного массива давление в гидросистеме, при котором начинается пластическая деформация, различно, и чем оно выше, тем больше

928025 сопротивление оказывает массив, тем он прочнее. Таким образом, с помощью предлагаемого инъектора можно определить прочность массива в разных слоях и зонах, а также установить, произошло : $ ли упрочнение массива после нагнетания в него упрочняющего состава.

После того, как инъектором 1 загерметизирована скважина 21, включается нагнетательная установка 27 и подается в скважину расчетное количество текучего агента. Количество текучего агента, которое необходимо подать в каждую скважину конкретного горного массива, определяется на основе предварительных опытных инъекций в несколько скважин данного массива до полного его насыщения, о чем можно судить по резкому, возрастанию давления в нагнетательной системе по показаниям манометра и но прекращению подачи текучего агента из емкости нагнетательной установки 27.

Затем расход текучего агента по каждой скважине усредняется и в дальнейшем принимается в качестве расчетного при

2$ планировании работ по упрочнению массива.

В процессе нагнетания давление регулируется с помощью предохранительного клапана 28, установленного на трубопроводе 26 нагнетательной установки 27, и контролируется по показаниям манометра 29. Предохранительный клапан 28 настраивается в зависимости от трещиноватости массива и его проницаемости на давление нагнетания не выше 3,5-4 мПа, поскольку при большом давлении происходит гидроразрыв угольного пласта. При достижении этого давления в нагнетатепьной системе предохранительный клапан открывается и часть текучего агента сбрасывается в бак нагнетательной установки, а остальная часть подается в массив. Таким образом, предохранительный клапан 28 выполняет функцию делителя потока и позволяет регулировать как давление нагнетания, так и производитепьность нагнетательной установки, приэтом количество смеси, поданной в массив, измеряется по уменьшению уровня SO текучего агента в баке-смесителе нагнетательной установки.

После окончания нагнетания давление в герметизирующей системе инъектора сбрасывается и он извлекается иэ скваЪ жины.

Кроме своего прямого назначения для подачи текучего агента в скважину при . упрочнении горного массива, инъектор может быть применен также дпя замера газового давпения в массиве, дпя чего вместо нагнетательной установки к полой нагнетательной системе инъектора должны быть подключены соответствующие измерительные приборы (манометр, расходомер и т.п.).

Применение предлагаемого инъектора позволяет надежно герметизировату» скважину в трещиноватом горном массиве путем выбора необходимой протяженности зоны герметизации эа счет соединения соответствующего количества герметиэирующих секций и исключить истеканий текучего агента из горного массива, мно гократно испольэовать инъектор дпя подачи текучего агента эа счет,обеспечения свободного извлечения его из скважины и повышения надежности работы, замерять давление газа в горном массиве. формула изобретения

1.. Инъектор для подачи закрепляющего раствора в скважину, включакиций герме тизирующие секции, каждая из которых состоит из полого стержня, эластичных элементов, торцовых стаканов и конусных замковых втулок, штуцеры, соединитель. ные трубки и внешние трубопроводы дпя подачи рабочей жидкости и закрепляющего раствора, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повьппения надежности работы инъекто- ра, полые стержни каждой герметиэиру ь щей секции выпопнены с внешними продольными пазами, которые соединены между<. собой носредством кольцевых проточек, при этом торцовые стаканы имеют по два канала, один из которых соединен с внецпппки продольными пазами, которые соединены между собой посредством кольцевых проточек, цри этом торцовые стаканы имеют но два канала, один из которых соединен с внешними продольными пазами попого стержни герме тизирующей секции, а второй - с внутренней его полостью.

2. Инъекторпоп. l,îòàè÷aþшийся тем, что торцовые стаканы герметизирукяцей секции имеют на aaemней стороне гнезда дп» соединения ста- канов между собой.

Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N. 382805, кл. Е 21 В 33/12, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР, l4 693031, кл. Е Д1" 5/02. 1977, 928025 я-а

12

Составитель Л. Березкина

Редактор С. Запесочный Техред.Т.Маточка Корректор Е. Рошко

Заказ 3197/45 Тираж 624 Подписное

ВНИИПИ Государственного ко аитета СССР по делаМ изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/S

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4