PL165257B1

PL165257B1 - Method of and apparatus for sealing a bore-hole

Info

Publication number: PL165257B1
Application number: PL29035591A
Authority: PL
Inventors: Jerzy Czaplicki; Jan Wielechowski; Olgierd Switalski; Jedrzej Miloszewski; Jerzy Paltynowicz
Original assignee: Hydrobudowa Bis Sp Z Oo
Priority date: 1991-05-22
Filing date: 1991-05-22
Publication date: 1994-12-30
Also published as: PL290355A1

Abstract

Urządzenie do uszczelniania otworu wiertniczego zawierające układ uszczelek połączonych z głowicą iniekcyjną, znamienne tym, że zawiera dwie rozprężne kształtowe uszczelki (5), współpracujące ze stożkowymi pierścieniami (6) połączonymi z przelotowymi siłownikami hydraulicznymi (7) dwustronnego działania.A borehole sealing device comprising a system of seals connected to the injection head, characterized in that it comprises two expandable shaped seals (5), cooperating with conical rings (6) connected to double-acting through-flow hydraulic cylinders (7).

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do uszczelniania otworu wiertniczego przez zamknięcie za pomocą uszczelki strefy otworu i dokonanie iniekcji zamkniętej strefy.The present invention relates to a method and an apparatus for sealing a borehole by closing the bore zone with a seal and injecting the closed zone.

Znany sposób polega na zamknięciu strefy otworu za pomocą uszczelki rozprężanej mechanicznie, dociskanej wielopunktowo do ścianek otwory wiertniczego, a następnie dokonaniu iniekcji strefy.The known method consists in closing the hole zone by means of a mechanically expandable gasket pressed against the walls of the borehole in multiple points, and then injecting the zone.

Stosowane są do tego celu rozprężne uszczelki typu oring, zimering, a także uszczelka mechaniczna typu paker.For this purpose, expansion O-rings, zimering and mechanical packers are used.

Znane rozwiązania wymagają dokładnej obróbki uszczelniania powierzchni i małej tolerancji w geometrii uszczelniania. Typowe uszczelki nie spełniają swojego zadania w przypadku wielokrotnego uszczelniania rur, przykładowo stalowych. Znany sposób i urządzenia nie zapewniają również pełnego uszczelnienia otworów w skałach o nierównej, chropowatej bądź zowalizowanej powierzchni.The known solutions require an accurate surface sealing treatment and a small tolerance in the sealing geometry. Typical gaskets do not fulfill their purpose in the case of multiple sealing of pipes, for example steel pipes. The known method and devices also fail to fully seal openings in rocks with an uneven, rough or oval surface.

Celem wynalazku było wyeliminowanie niedogodności znanych rozwiązań i opracowanie sposobu i urządzenia gwarantujących pełne uszczelnienie otworu w każdych warunkach.The aim of the invention was to eliminate the disadvantages of known solutions and to develop a method and a device that would guarantee full sealing of the opening in all conditions.

Istota wynalazku polega na tym, że zarówno rozprężania jak i cofnięcie uszczelki zamykającej strefę dokonuje się hydraulicznie, podając środek przewodami prowadzącymi z powierzchni do usytuowanej w otworze wietrniczym uszczelki. Środek podaje się elastycznymi przewodami, przy rozprężaniu uszczelki w jednym kierunku, a przy cofaniu uszczelki - w kierunku przeciwnym.The essence of the invention consists in the fact that both the expansion and the withdrawal of the seal closing the zone are performed hydraulically, feeding the center through conduits leading from the surface to the seal located in the opening. The agent is administered through flexible conduits, when expanding the seal in one direction, and when withdrawing the seal - in the opposite direction.

Urządzenie według wynalazku zawiera duże rozprężne kształtowe uszczelki współpracujące ze stożkowymi pierścieniami połączonymi z przelotowymi siłownikami hydraulicznymi dwustronnego działania. Siłowniki połączone są elastycznymi przewodami z pompą hydrauliczną. Urządzenie zamknięte jest z obu stron typowymi uszczelkami wargowymi zabezpieczającymi przed bezciśnieniowym wypływem iniektu.The device according to the invention comprises large expansion shaped seals cooperating with conical rings connected with double-acting through-flow hydraulic cylinders. The cylinders are connected by flexible hoses with a hydraulic pump. The device is closed on both sides with typical lip seals protecting against non-pressurized injection outflow.

Rozwiązanie według wynalazku gwarantuje pełne uszczelnienie otworu wiertniczego, nawet zowalizowanego lub o chropowatej powierzchni. Hydrauliczny docisk uszczelki daje jej szczelne przyleganie do ścianek otworu na całej powierzchni, bez względu na nierówności otworu. Uzyskane uruchomienie jest bardziej wytrzymałe w porównaniu ze stosowanymiThe solution according to the invention guarantees full sealing of the borehole, even oval or with a rough surface. The hydraulic pressure of the gasket allows it to adhere tightly to the walls of the opening on the entire surface, regardless of the unevenness of the opening. The actuation obtained is more durable compared to the used ones

165 257 dotychczas; urządzenie wytrzymuje ciśnienie trzykrotnie wyższe od ciśnienia granicznego dla znanych uszczelek. Rozwiązanie według wynalazku można stosować w otworach wykonywanych bezpośrednio w skałach, bez konieczności jakiejkolwiek dokładniejszej obróbki otworu.165,257 to date; the device can withstand three times the pressure limit for known seals. The solution according to the invention can be used in holes made directly in rocks, without the need for any more precise processing of the hole.

Przedmiot uwidoczniono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia otwór wiertniczy uszczelniany sposobem według wynalazku i fig. 2 - urządzenie według wynalazku w przekroju wzdłużnym.The object is shown in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a borehole sealed by the method of the invention, and Fig. 2 shows a device according to the invention in longitudinal section.

Stosując sposób według wynalazku (fig.1), tak jak przy typowej metodzie uszczelniania iniekcyjnego, wprowadza się do otworu 1 urządzenie uszczelniające, zamyka się strefę otworu wiertniczego 1 a następnie dokonuje się iniekcji strefy korzystnie zaczynem iniekcyjnym. W sposobie według wynalazku rozprężanie i cofanie uszczelek prowadzi się hydraulicznie. W tym celu układ uszczelek 5 połączony jest przewodami elastycznymi 2,3 z pompą hydrauliczną 11, przykładowo ręczną, usytuowaną na powierzchni. Po umieszczeniu urządzenia na odpowiedniej głębokości w otworze wiertniczym 1 podaje się elastycznym przewodem 2 środek hydrauliczny, który, poprzez zadziałanie siłowników hydraulicznych, powoduje rozprężenie uszczelek 5 i szczelne i wytrzymałe zamknięcie nimi strefy otworu wiertniczego 1. Następnie, iniektem podawanym sztywnym przewodem 12 z głowicy iniekcyjnej 13, dokonuje się iniekcji strefy. Po dokonaniu iniekcji cofa się uszczelki 5 podając środek hydrauliczny z pompy 11 przewodem 3, w kierunku przeciwnym niż przy rozprężaniu uszczelek 5.Using the method according to the invention (FIG. 1), just like in the case of a conventional injection sealing method, a sealing device is introduced into the bore 1, the borehole 1 zone is closed, and the zone is then injected, preferably with an injection grout. In the method according to the invention, the expansion and retraction of the seals are performed hydraulically. For this purpose, the arrangement of seals 5 is connected via flexible lines 2,3 to a hydraulic pump 11, e.g. a manual, located on the surface. After placing the device at an appropriate depth in the borehole 1, a hydraulic agent is fed through a flexible conduit 2, which, due to the action of hydraulic cylinders, causes the seals 5 to expand and tightly and firmly close the area of the borehole 1. Then, the injection is fed through a rigid conduit 12 from the injection head. 13, zone injection is performed. After the injection, the seals 5 are retracted, feeding the hydraulic agent from the pump 11 through the line 3, in the opposite direction than when the seals 5 expand.

Urządzenie według wynalazku (fig.2), uszczelniające otwór wiertniczy 1, zamocowane jest na sztywnym przewodzie 8, złożonym z odcinków dołączonych w miarę wprowadzania urządzenia do otworu wietmiczego 1. Przewód 8 połączony jest z dwoma przelotowymi siłownikami hydraulicznymi 7 dwustronnego działania. Siłowniki 7 łączą ze sobą odcinki przewodu 10 złączone łącznikami 9. Do komór siłowników 7 doprowadzone są z pompy hydraulicznej usytuowanej na powierzchni elastyczne przewody 2 i 3, którymi podawany jest środek hydrauliczny sterujący rozprężaniem i cofaniem kształtowych uszczelek 5. Z obu stron części przesuwne siłowników 7 połączone są ze stożkowymi pierścieniami 6 współpracującymi z kształtowymi uszczelkami 5. Przy podawaniu środka hydraulicznego przewodem 3 stożkowe części pierścieni 6 wsuwają się w wycięcia w kształtowych uszczelkach 5 powodując ich rozprężenie i docisk do ścianek otworu. Środek hydrauliczny wypływa w tym etapie przewodemThe device according to the invention (Fig. 2), sealing the borehole 1, is fixed on a rigid pipe 8 composed of sections connected as the device is introduced into the air hole 1. The pipe 8 is connected to two double-acting hydraulic cylinders 7. The cylinders 7 connect the sections of the conduit 10 connected by connectors 9. The cylinder chambers 7 are supplied with flexible conduits 2 and 3 from the hydraulic pump located on the surface, through which the hydraulic medium is supplied to control the expansion and retraction of shaped seals 5. On both sides, the sliding parts of the cylinders 7 they are connected with conical rings 6 cooperating with shaped gaskets 5. When the hydraulic medium is fed through the conduit 3, conical parts of rings 6 slide into notches in shaped gaskets 5 causing their expansion and pressure against the walls of the opening. The hydraulic fluid flows out through the conduit at this stage

3. Po dokonaniu iniekcji, w celu cofnięcia uszczelek 5, środek hydrauliczny podaje się przewodem 3, a wypływa on przewodem 2. Z obu stron urządzenie jest zamknięte typowymi wargowymi uszczelkami 4 zabezpieczającymi przed bezciśnieniowym wypływem iniektu.3. After the injection, in order to withdraw the seals 5, the hydraulic medium is fed through the conduit 3, and it flows out via the conduit 2. On both sides, the device is closed with typical lip seals 4 securing against non-pressurized injection outflow.

Urządzenie można z powodzeniem stosować wielokrotnie, uzyskując każdorazowo pełne i gwarantowane uszczelnienie otworu.The device can be successfully used many times, obtaining a complete and guaranteed sealing of the hole each time.

165 257165 257

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies

Cena 10 000 złPrice: PLN 10,000

Claims

Patent claims

A method of sealing a borehole by closing the area of the hole with a seal and injecting the closed area, characterized in that both the expansion and withdrawal of the seal closing the zone are performed hydraulically, feeding the center through conduits leading from the surface to the seal.

2. The method according to p. A method as claimed in claim 1, characterized in that the hydraulic means are fed through flexible lines when the seal is expanded in one direction and the seal is withdrawn in the opposite direction.

3. Apparatus for sealing a borehole comprising an arrangement of gaskets connected to the injection head, characterized in that it comprises two expandable shaped gaskets (5) cooperating with conical rings (6) connected to through double-acting hydraulic cylinders (7).

4. The device according to claim The method of claim 3, characterized in that the chambers of the hydraulic cylinders (7) are connected to the hydraulic pump (11) by flexible conduits (2,3).

5. The device according to claim 1 3 or 4, characterized in that it is closed on both sides with typical lip seals (4) protecting against pressureless outflow of the injection.