Przedmiotem wynalazku jest otwór wiertniczy do wydobywania kopalin w stanie plynnym zwlaszcza siarki, zalegajacych na glebokosci minimum kilkudziesieciu metrów pod powierzchnia skorupy ziemskiej, które¬ mu to wydobywaniu towarzyszy osiadanie nadkladu i termiczne wydluzanie sie kolumn rurowych zapuszczo¬ nych w otwór wiertniczy.Szczególnie korzystnym jest stosowanie wynalazku w otworowych kopalniach siarki wydobywajacych ten surowiec metoda podziemnego wytapiania.Znane otwory wiertnicze do eksploatacji siarki ta metoda, wyposazone sa w rurowe kolumny oslonowe oraz niezbedne do prowadzenia eksploatacji kolumny rur wodnych, siarkowych i powietrznych.Kazda z tych kolumn jednym swoim koncem wystaje ponad powierzchnie ziemi. Kolumna oslonowa, drugim swym koncem, siega stropu zloza.Wewnatrz kolumny oslonowej znajduje sie kolumna wodna. Kolumna ta jest dluzsza od kolumny oslono¬ wej i jej drugi koniec, zaopatrzony w but, spoczywa na dnie odwiertu znajdujacego sie zwykle ponizej spagu zloza. W dolnej swej czesci, kolumna wodna posiada perforacje wodna i siarkowa. Perforacje te oddalone sa wzgledem siebie, zwykle o kilka do kilkanascie decymetrów, z tym, ze perforacja wodna, znajduje sie powyzej perforacji siarkowej. Przestrzen wewnetrzna kolumny wodnej, podzielona jest na dwie czesci, za posrednictwem gniazda osadczego, znajdujacego sie pomiedzy perforacja wodna a siarkowa., W kolumnie wodnej, umieszczona jest kolumna siarkowa, której dolny koniec siega perforacji siarkowej. Kolumna ta w dolnej swej czesci, posiada pierscien osadczy, przymocowany do niej trwale. Pierscieniem tym, cala kolumna siarkowa, posadowiona jest trwale w gniezdzie osadczym kolumny wodnej i nie ma wiec mozliwosci, aby w miare osiadania nadkladu, mogla sie przesuwac w dól ku spagowi zloza.W srodku kolumny siarkowej znajduje sie kolumna powietrzna podwieszona na tym koncu kolumny siarkowej który znajduje sie nad powierzchnia ziemi. Kolumna ta jest krótsza od kolumny siarkowej zwykle o kilkadziesiat metrów.Wszystkie te kolumny na powierzchni ziemi polaczone sa z soba w funkcjonalna calosc tworzac tak zwana wiezbe otworowa. Kolumny rur: oslonowa z wodna, a nieco powyzej, wodna z siarkowa, polaczone sa suwliwie2 122103 za pomoca uszczelnien dlawnicowych.. Wiezba otworowa posiada krócce, którymi za posrednictwem zawieradel, podlaczona jest do instalacji rurociagowej powierzchniowej, sluzacej do transportu wody technologicznej sprezo¬ nego powietrza i plynnej siarki.W niektórych rozwiazaniach kolumna wodna otworu wiertniczego w swej czesci podziemnej, zaopatrzona jest w tak zwane polaczenie teleskopowe, zlokalizowane powyzej perforacji wodnej. Polaczenia takie kompensu¬ ja wydluzenia cieplne kolumny wodnej oraz niweluja w niej naprezenia powstale podczas osiadania terenu pola górniczego.Wskutek wydluzen cieplnych kolumn rurowych, oraz wspomnianego wyzej osiadania nadkladu, kolumna siarkowa spoczywajaca sztywno w gniezdzie osadczym, zwieksza swoja dlugosc w czesci nadziemnej kosztem dlugosci czesci znajdujacej sie pod powierzchnia ziemi. Zjawisko to powoduje powstawanie naprezen w kolum¬ nie siarkowej, które w pewnym stopniu przenosza sie takze na pozostale kolumny i na instalacje powierzchniowa rurociagów.Naprezenia te sa z kolei przyczyna powstawania pekniec w instalacji, rozszczelniania sie polaczen kolnie¬ rzowych i dlawnicowych, a takze innych nieprawidlowosci, wymagajacych czestych interwencji sluzb rucho¬ wych i zwiazanych z tym przerw w pracy otworu wiertniczego.W otworze w którym skutkiem ruchu górotworu ulegla zdeformowaniu kolumna oslonowa i wodna, a ko¬ lumna siarkowa zostala zacisnieta w kolumnie wodnej — osiadanie nadkladu wywiera nacisk poosiowy na kolum¬ ne oslonowa i wodna, a za jej posrednictwem takze na kolumne siarkowa, która stojac sztywno w gniezdzie kolumny wodnej — ulega uszkodzeniu.Uszkodzona kolumna siarkowa z reguly traci szczelnosc lub dlawi przeplyw wody technologicznej w ko¬ lumnie wodnej. Dosc czesto, oba te zjawiska wystepuja równoczesnie.W niektórych rozwiazaniach kolumna siarkowa w swej czesci podziemnej - ponad perforacja wodna - posiada polaczenie teleskopowe.Rozwiazanie takie jednak nie zapewnia podstawowego warunku prawidlowej pracy otworu, jakim jest szczelnosc kolumny siarkowej na odcinku od gniazda osadczego do wiezby otworowej.Istota wynalazku jest to, ze przegroda miedzyperforacyjna, umieszczona w odcinku miedzyperforacyjnym, stanowi suwliwe polaczenie z kolumna siarkowa zamocowana lub wsparta górna swa czescia na kolumnie wodnej, przy czym perforacja siarkowa, posiada narzedzia do szczelinowania koncowego odcinka kolumny siarkowej.Szczelinowanie koncowego odcinka kolumny siarkowej nastepuje podczas przesuwania sie kolumny siarko¬ wej ku dolowi, co ma miejsce podczas wydluzen cieplnych tej kolumny, oraz podczas osiadania nadkladu.Osiadanie nadkladu jest zjawiskiem towarzyszacym wydobywaniu kopaliny ze zloza.Przesuwajacy sie ku dolowi koncowy odcinek kolumny siarkowej, natrafiajac na umieszczone w perforacji siarkowej narzedzie do szczelinowania, zostaje przeciety i rozchylony, dzieki czemu zapewniony jest doplyw siarki do tej kolumny, mimo przesuwania sie jej w dól.Przegroda miedzyperforacyjna przytwierdzona trwale i szczelnie do odcinka miedzyperforacyjnego kolum¬ ny wodnej, jest wykonana z minimalnym luzem w stosunku do zewnetrznej powierzchni koncowego odcinka kolumny siarkowej.Korzystnym jest równiez, jesli przegroda miedzyperforacyjna wykonana jest jako szczelna w stosunku do zewnetrznej powierzchni koncowego odcinka kolumny siarkowej, ale umozliwiajaca równiez przesuwanie sie w niej koncowego odcinka kolumny siarkowej.Pod przegroda miedzyperforacyjna, w odcinku miedzyperforacyjnym, wykonany jest co najmniej jeden otwór o dowolnym ksztalcie. Otwór ten umozliwia zrównanie cisnienia wody w kolumnie wodnej pod przegroda miedzyperforacyjna z cisnieniem panujacym poza kolumna wodna, nie powodujac zaburzen w eksploatacji kopa¬ liny. Umieszczone w sperforowanym dolnym odcinku kolumny wodnej narzedzia do szczelinowania koncowego odcinka kolumny siarkowej stanowia co najmniej jeden nóz, co najmniej dwa prowadniki koncowego odcinka oraz co najmniej jeden klin odchylajacy umieszczony ponizej noza.Nóz przecina i wstepnie rozchyla scianki koncowego odcinka kolumny siarkowej. W zaleznosci od ilosci nozy oraz ich rozmieszczenia na obwodzie, przeciecia wzdluzne koncowego odcinka kolumny siarkowej sa realizowane w jednym, lub w kilku miejscach na obwodzie tego odcinka. Prowadniki sluza do centrycznego prowadzenia koncówki kolumny siarkowej podczas ciecia.Klin umieszczony ponizej noza, rozchyla przeciete plaszczyzny koncowego odcinka kolumny siarkowej, tworzac szczeline. Utrzymanie w sposób pewny i trwaly szczeliny wyniklej z przeciecia koncowego odcinka kolumny siarkowej jest bardzo wazne, poniewaz szczelinami tymi doplywa do wnetrza kolumny siarkowej roztopiona kopalina.Wskazanym wiec jest, by powierzchnia tych szczelin, byla co najmniej równa powierzchni srednicy wew¬ netrznej koncowego odcinka kolumny siarkowej. Aby szczeliny nie byly podatne na zatkanie, korzystnym jest aby szerokosc ich wynosila kilka do kilkadziesiat milimetrów.122103 3 Koncowy odcinek kolumny siarkowej jest wykonany z rury o przekroju kolowym, której przekrój srednicy wewnetrznej jest co najmniej równy powierzchni pierscieniowej, utworzonej pomiedzy srednica wewnetrzna kolumny siarkowej a srednica zewnetrzna kolumny powietrznej. Korzystnym jest, gdy srednica zewnetrzna tego odcinka, nie jest wieksza od srednicy zewnetrznej rur z których zmontowana jest kolumna siarkowa. Dlugosc koncowego odcinka kolumny siarkowej uzalezniona jest od wielkosci spodziewanego osiadania nadkladu i wy¬ dluzenia termicznego kolumny siarkowej. Stosownie do dlugosci spodziewanego przeciecia koncowego odcinka kolumny siarkowej, nalezy ustalic dlugosc odcinka kolumny wodnej, mierzac od miejsca usytuowania noza, do buta. Dlugosc ta musi byc równa lub wieksza od dlugosci przewidywanego ciecia.Korzystnym jest, aby otwór przed rozpoczeciem eksploatacji, mial dolny koniec kolumny siarkowej usy¬ tuowany kilkadziesiat centymetrów ponizej przegrody miedzyperforacyjnej. ' W miare sczerpywania zloza, a wiec takze w miare osiadania nadkladu koniec kolumny bedzie sie przesu¬ wal ku dolowi, co umozliwi glebsze sczerpanie zloza. Takie usytuowanie kolumny siarkowej pozwoli na zmniejszenie dlugosci koncowego odcinka kolumny siarkowej i kolumny wodnej.Wielkosc przekroju poprzecznego trzonu noza, gatunek materialu uzytego do jego wykonania, oraz sposób wykonania krawedzi tnacych uzaleznione sa w glównej mierze od gatunku materialu,^ którego wykonano koncowy odcinek J^olumny siarkowej, oraz od grubosci scianki przecinanej. Im ciensza scianka i nizsze wlasnosci wytrzymalosciowe materialu, z którego wykonano koncowy odcinek kolumny siarkowej, tym przekrój po¬ przeczny trzonu noza moze byc mniejszy.Korzystnym jest gdy koncowy odcinek kolumny siarkowej jest wykonany ze stopu zelaza lub ze stopu aluminium albo z innego materialu podatnego do przecinania nozem, wykonanym z niedrogiej stali narzedziowej.Zarówno koncowy odcinek kolumny siarkowej jak równiez i nóz, sa odporne na chemiczne i termiczne dzialanie srodowiska, wjakich elementy te pracuja.W przypadku wykonania koncowego odcinka kolumny siarkowej ze stopu aluminium lub z innego materia¬ lu o podobnych wlasnosciach wytrzymalosciowych, kolumna siarkowa posiada w okolicy polaczenia koncowe¬ go odcinka z ta kolumna, minimum dwa a najkorzystniej trzy prowadniki, przymocowane trwale do powierzchni zewnetrznej kolumny siarkowej.Aby prowadniki te nie zawezaly w znaczacym stopniu przekroju pierscieniowego znajdujacego sie pomie¬ dzy srednica wewnetrzna kolumny wodnej a srednica zewnetrzna kolumny siarkowej, korzystnym jest, jesli prowadniki te sa usytuowane nie w jednej a w róznych plaszczyznach poziomych.Zaleta otworu wiertniczego wedlug wynalazku jest to, ze daje on pelna gwarancje szczelnosci kolumny siarkowej na calej jej dlugosci i gwarancje odpowiedniej do potrzeb kompensacji kolumny siarkowej w czesci podziemnej.Spelnienie tych warunków zmniejsza w maksymalnym stopniu awaryjnosc otworów wydobywczych, po¬ chodzaca od niszczenia kolumn siarkowych, przedluza okres uzytkowania otworów, a tym samym zwieksza stopien sczerpania zloza przez dany otwór, oraz stwarza warunki do przekonstruowania wiezby otworowej, dzieki czemu zostaja wyeliminowane niedogodnosci wystepujace w instalacji napowierzchniowej, pochodzace z naprezen, których nie mozna uniknac przy stosowaniu znanych otworówwiertniczych. ' Przedmiot wynalazku pokazany jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uproszczony czesciowy przekrój podluzny otworu wiertniczego. Na rysunku tym, dla wiekszej przejrzystosci, nie narysowano perforacji na czesci uwidocznionej przez wykrój. Figura 2 przedstawia przekrój wzdluz linii A-A oznaczonej na fig. 1. Na rysunku tym dla przejrzystosci nie narysowano otworów perforacji. Figura 3 przedstawia równiez przekrój wzdluz linii A-A lecz po operacji przeciecia i wykonania szczeliny w koncowym odcinku kolumny siarkowej. Na rysunku tym, dla przejrzystosci, równiez nie narysowano otworów perforacji.Figura 4 pokazuje w powiekszeniu szczegól wykonania i osadzenia przegrody miedzyperforacyjnej. Szcze¬ gól ten oznaczono na fig. 1 litera „a". Figura 5 pokazuje w powiekszeniu inny przyklad wykoniania przegrody miedzyperforacyjnej oznaczonej na fig. 1 litera „a". Figura 6 przedstawia przyklad wykonania szczelnej przegro¬ dy miedzyperforacyjnej oznaczonej litera „a" na fig. 1.Przedstawiony przykladowo na fig. 1 otwór eksploatacyjny wedlug wynalazku, wyposazony jest w znana kolumne oslonowa 1, w kolumne wodna 2 ze znanym polaczeniem teleskopowym 3, butem 4, perforacja wodna 5, i perforacja siarkowa 6, w kolumne siarkowa 7 i znana kolumne powietrzna 8.Kolumna siarkowa 7, górnym koncem, przymocowana jest do kolumny wodnej 2, za posrednictwem spoiny 9. Dolny koniec kolumny siarkowej 7, zaopatrzony jest w kilkumetrowy odcinek 10, polaczony z ta kolumna za pomoca polaczenia gwintowego kielichowego 11, lub w inny znany sposób.Koncowy odcinek 10, swoim dolnym koncem wprowadzonyjest suwliwie w przegrode miedzyperforacyjna 12, i moze sie w niej przesuwac na dowolna dlugosc. Plaszczyzna czolowa 13, odcinka koncowego '10, jest zukosowana.4 122103 Dla wspólosiowego prowadzenia koncowego odcinka 10 kolumny siarkowej 7, w kolumnie wodnej 2, wykonano trzy prowadniki 14, które rozmieszczono na obwodzie kolumny siarkowej 7 co 120°C.Oznaczona na fig. 1 pozycja 12 przegroda miedzyperforacyjna, moze byc wykonana z pewnym luzem w stosunku do zewnetrznej srednicy koncowego odcinka 10, lub bez tego luzu -jako szczelna - ale umozliwiaja¬ ca przesuwanie sie w niej odcinka 10.Przyklady wykonania przegrody miedzyperforacyjnej 12 z niewielkim luzem, przedstawiono na fig. 4 i fig. 5.Przegroda miedzyperforacyjna 12 wedlug fig. 4, ma ksztalt pierscienia zawalcowanego w kolumnie wod¬ nej 2, lub zamocowanego w inny znany sposób. Otwór tego pierscienia jest równy lub o kilka dziesiatych milime¬ tra wiekszy od srednicy zewnetrznej koncowego odcinka 10, i w górnej swej czesci rozszerza sie na ksztalt lejka, co umozliwia latwe wprowadzenie w 4en otwór odcinka koncowego 10.Figura 5 przedstawia przegrode miedzyperforacyjna 12, wykonana przez zwezenie odcinka miedzyperfora- cyjnego 15 kolumny wodnej 2.Przyklad wykonania przegrody miedzyperforacyjnej szczelnej przedstawia fig. 6. W tym rozwiazaniu prze¬ groda ta wykonana jest z metalowego pierscienia 16, zawalcowanego szczelnie w odcinku miedzyperforacyjnym 15 kolumny wodnej 2, w którym to pierscieniu wykonano rowek, dla umieszczenia elastycznego pierscienia 17, wykonanego z gumy fluorowej lub z innego znanego materialu o podobnych wlasciwosciach. Pierscien 17, szczel¬ nie wypelnia rowek w pierscieniu 16, a ponadto dzieki swej sprezystosci, scisle dolega do koncowego odcinka 10, zachowujac szczelnosc. Zamiast elastycznego pierscienia 17, mozna zastosowac pierscienie sprezyste przeciete.W tym przypadku, pierscien 16 bedzie wykonany jako dwuczesciowy, w celu umozliwienia wprowadzenia pier¬ scieni sprezystych w rowek.Dla zrównania cisnienia panujacego poza kolumna wodna 2, z cisnieniem panujacym we wnetrzu odcinka miedzyperforacyjnego 15 ale pod przegroda miedzyperforacyjna, wykonano dwa otwory 18. Powierzchnia tych otworów jest wieksza od powierzchni przeswitu istniejacego pomiedzy zewnetrzna srednica koncowego odcinka 10, a ptworem przegrody miedzyperforacyjnej 12. W perforacji siarkowej 6, umieszczone sa narzedzia do szczeli¬ nowania koncowego odcinka 10, skladajace sie z noza 19, o dlugosci zblizonej do srednicy zewnetrznej perfora¬ cji siarkowej 6, umieszczonego w dwóch oprawach 20 przyspawanych do scianek perforacji 6, z dwóch prowadni¬ ków 21 i klina rozchylajacego 22. Nóz 19, przecina scianki koncowego odcinka 10, i wstepnie rozchyla przeciete elementy, natomiast klin 22 odchyla ostatecznie i utrzymuje przeciete elementy koncowego odcinka 10 w odda¬ leniu - tworzac szczeline 23, pokazana na fig. 3.Operacja ciecia nastepuje podczas obnizania sie terenu pola górniczego oraz podczas wydluzen cieplnych kolumny siarkowej 7.Nóz 19 najkorzystniej jest wykonac ze stali narzedziowej, odpornej na korozje w warunkach panujacych w otworze wiertniczym.W przypadku wykonania noza ze stali narzedziowej weglowej, koniecznym jest zabezpieczenie jego po¬ wierzchni warstwa odporna na dzialanie srodowiska panujacego w otworze wiertniczym na przyklad przez chro¬ mowanie elektrolityczne lub w inny znany sposób.Zastrzezenia patentowe 1. Otwór wiertniczy do wydobywania kopalin wstanie plynnym zwlaszcza siarki, posiadajacy kolumne wodna zaopatrzona w perforacje wodna, przegrode miedzyperforacyjna i perforacje siarkowa oraz posiadajacy kolumne siarkowa i powietrzna, znamienny tym, ze przegroda miedzyperforacyjna (12) umieszczona w odcinku miedzyperforacyjnym (15) stanowi suwliwe polaczenie z kolumna siarkowa (7) zamocowana lub wsparta górna swa czescia na kolumnie wodnej (2) przy czym perforacja siarkowa (6) posiada narzedzia do szczelinowania koncowego odcinka (10) kolumny siarkowej (7). 2. Otwór wiertniczy wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przegroda miedzyperforacyjna (12) wykonana jest z minimalnym luzem w stosunku do zewnetrznej powierzchni koncowego odcinka (10) kolumny siarkowej. 3. Otwór wiertniczy\ wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przegroda miedzyperforacyjna (12) wykonana jest jako szczelna w stosunku do zewnetrznej powierzchni koncowego odcinka (10) kolumny siarko¬ wej. 4. Otwór wiertniczy wedlug zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, ze odcinek miedzyperfora- cyjny (15) kolumny wodnej posiada co najmniej jeden otwór (18) o dowolnym ksztalcie, wykonany pod przegroda miedzyperforacyjna (12).122103 5 5. Otwór wiertniczy wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze narzedziami do szczelinowania sa co najmniej jeden nóz (19) do przecinania w co najmniej jednym miejscu scianke koncowego odcinka (10), co najmniej dwa prowadniki (21) koncowego odcinka (10), oraz co najmniej jeden klin odchylajacy (22), umieszczo¬ ny ponizej noza (19), którego zadaniem jest uzyskanie szczeliny (23). 6. Otwór wiertniczy wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze koncowy odcinek (10) kolumny siarkowej (7), stanowiacy przedluzenie tej kolumny, jest wykonany z rury której powierzchnia srednicy wew¬ netrznej jest zblizona dó powierzchni pierscieniowej zawartej pomiedzy srednica wewnetrzna kolumny siarkowej (7) a srednica zewnetrzna kolumny powietrznej (8). 7. Otwór wiertniczy wedlug zastrz. 1 albo 6, znamienny t y m, ze koncowy odcinek (10) kolumny siarkowej jest wykonany ze stopu zelaza lub ze stopu aluminium albo z innego materialu podatnego do przecina¬ nia nozem wykonanym ze stali narzedziowej i odpornego na dzialanie srodowiska panujacego w otworze wiertni¬ czym. 8. Otwór wiertniczy wedlug zastrz. 7, znamienny tym, ze w przypadku wykonania koncowego odcinka (10) kolumny siarkowej ze stopu aluminium lub z innego materialu o podobnych wlasnosciach wytrzymalosciowych, to kolumna siarkowa (7) posiada co najmniej dwa prowadniki (14), przytwierdzone do zewnetrznej powierzchni kolumny siarkowej w poblizu miejsca polaczenia koncowego odcinka (10) z kolumna siarkowa (7). PL