RU16180U1 - Автоматический герметизатор скважин - Google Patents

Abstract

Автоматический герметизатор скважин, включающий цилиндр со штуцером для подвода жидкости, поршень с трубой, установленные внутри цилиндра, и уплотнительные элементы, помещенные на трубе, отличающийся тем, что он снабжен опорным стаканом и ударником, причем ударник установлен внутри опорного стакана с зазором и возможностью продольного перемещения и выполнен с осевым проходным каналом и двумя полостями в виде усеченных конусов, расположенных соосно внутри ударника, меньшие основания которых соединены проходным каналом, а опорный стакан соединен с помощью резьбы с трубой и снабжен ограничительными упорами для ударника.

Description

Автоматический герметшатор скважин

Полезная модель относится к горной промышленности и может быть использована при нагнетании жидкости в угольные пласты для профилактики опасных и вредных явлений в шахтах, например, для снижения пылеобразования, предупреждения газодинам1тоеских явлений и т.д.

Известен автоматический герметизатор скважин и птпуров, включаюш;ий центральную трубу с резиновыми уплотнителями и разделительными кольцами, на одном конце которой укреплен штуцер с цилиндром и поршнем, а на другом - насадка в виде эластичной втулки (авторское свидетельство СССР № 297782, кл. Е 21 F 5/02, 1967 г,). При подаче жидкости в герметизатор по мере роста давления происходит сжатие резиновых угглотнителей и герметизация скважины. При заданном напоре жидкости эластичная насадка изменяет диаметр проходного отверстия и обеспечивает пропуск повышенного количества жидкости для нагнетания в пласт. Недостатками известного устройства являются ненадежность в работе из-за неравномерного сжатия уплотнителей по длине герметизатора и невысокая эффективность увлажнения массива.

Известно также автоматическое устройство для герметизации шпуров и скважин, включающее цилиндр, уплотнителыные элементы, внутреннюю трубку с поршнями и гидродинамический излу гатель упругих колебаний (авторское свидетельство СССР Xs 616419, кл. Е 21 F 5/02, 1970 г.). При нагнетании жидкость под давлением но вн тренней трубке поступает к гидродинамическому излучателю упругих колебаний и создается перепад давления, способствующий перемещению поршней с вн тренней трубкой относительно цилиндра и сжатию уплотнительных элементов,

JWlflTl iFaiinKMiH -«7.T -wj,т .. (

E 21 F5/02

Предложен автоматический герметизатор скважин, включающий цилиндр, поршень с трубой, установленные внутри цилиндра, и уплотиительные элементы, помещенные на трубе. Новым в конструкции герметизатора является то, что он дополнительно снабжен опорным стаканом и ударником, причем ударник установлен внутри опорного стакана с зазором и возможностью продольного перемещения и выполнен с осевым проходным каналом и двумя полостями в виде усеченных конусов,, расположенных соосно внутри ударника, меньщие основания которых соединены осевым проходным каналом, а опорный стакан жестко соединен с трубой и снабжен ограничительными упорами для ударника.

Импульсное воздействие на пласт я снижение гидравлического сопротивления герметизатора обеспечивают повышение интенсификации процесса пропитки угольного массива жидкостью и равномерность ее распределения в нем., что, в свою очередь, обеспечивает повыдаение эффективности профилактической обработки пласта жидкостью и снижение затрат времени и средств на ее осуществление.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где приведен общий вид устройства.

Автоматический герметизатор скважин содержит цилиндр 1, штуцер 2 для подвода жидкости, соединенный с цилиндром, трубу 3 с поршнем 4 и каналом 5, размещенную внутри цилиндра, опорный стакан 6, связанный с трубой 3 с помощью резьбового соединения, и уплотнительные элементы 7, установленные на трубе.

Между уплотнительными элементамн установлены разделительные кольца 8, которые могут перемещаться но трубе 3 при сжатии унлотнительных элементов. С торцов уплотнительных элементов на трубе помещены ограничительные кольца 9,10, причем ограничительное кольцо 9 связано с помощью резьбового соединения с цилиндром , а ограничительное кольцо 10 выполнено заодно с опорным стаканом 6. Внутри опорного стакана 6 соосно с ним установлен ударник 11, имеющий возможность за счет кольцевого зазора, размером, например, 0,1 мм между стенками перемещаться в продольном направлении внутри опорного стакана между ограничительными упорами 12, 13. Ударник имеет продольный осевой проходной канал 14 небольшого диаметра (3,0 мм) и две полости 15, 16, выполненные в виде последовательно и соосно расположенных внутри ударника усеченных конусов, направленных меньшими основаниями друг к другу и соединенных проходным каналом 14. Для фиксации поршня 4 на трубе 3 установлена упорная гайка 17.

Герметизатор работает следующим образом,

Жидкость через щтуцер 2 заполняет трубу 3, опорный стакан 6 и через проходной канал 14 в скважину, при этом ударник 11 перемещается вперед до ограничительного упора 13, который перекрывает кольцевой зазор между ударником и опорным стаканом. По мере роста давления в герметизаторе жидкость по каналу 5 поступает под порщень 4 и перемещает его в цилиндре 1 вместе с трубой 3 в сторону щтуцера 2. При этом вместе с трубой перемещается опорный стакан 6 с ограничительным кольцом 10, а ограничительное кольцо 9 с цилиндром остается неподвижным, за счет чего происходит сжатие уплотнительных элементов 7 и герметизация скважины. По мере дальнейшего роста давления в системе «герметизатор - скважина реактивная сила, действующая на стенки полости 16 ударника, увеличивается и при снижении давления в герметизаторе за счет неравномерной подачи жидкости насосом отбрасывает ударник в сторону ограничительного упора 12, при этом открывается кольцевой зазор. За счет роста давления и увеличения потока жидкости со стороны герметизатора, снижения гидродинамического сопротивления ударника, уменьшения реактивной силы в полости 16 и увеличения воздействия на полость 15 ударник с больщоЙ скоростью перемещается вперед и ударяет по столбу жидкости в скважине, возбуждая импульсы давления. При этом полость 16 создает камуфлетный эффект - усиление импульса давления за счет направленного воздействия и наложения ударной нагрузки при взаимодействии стеиок конической полости и столба жидкости.

При прижатии ударника к ограничительному упору 13 кольцевой зазор снова перекрывается, жидкость поступает в скважину только по проходному каналу 14 и цикл повторяется.

Таким образом, частота импульсов давления равна частоте пульсаций давления жидкости насосом, а амплитуда импульсов увеличивается за счет сопротивления ударника.

Импульсы давления, воздействуя на угольный массив, обуславливают образование мелких трещин, что способствует повышению скорости пропитки и снижению прочности пласта.

После окончания процесса нагнетания выпускают жидкость из герметизатора и скважины, происходит разгрузка герметизатора и его извлекают из скважины,

Устройство позволяет надежно герметизировать скважины диаметром 42-48 мм на глубине до Юме усилием сжатия до 2640 кг при максимальном давлении жидкости до 30 Мпа, при этом пропуск гая способность герметизатора составляет до 60 л/мин,

Заявитель: - -Т А.А.Трубицын

Claims (1)

1. Автоматический герметизатор скважин, включающий цилиндр со штуцером для подвода жидкости, поршень с трубой, установленные внутри цилиндра, и уплотнительные элементы, помещенные на трубе, отличающийся тем, что он снабжен опорным стаканом и ударником, причем ударник установлен внутри опорного стакана с зазором и возможностью продольного перемещения и выполнен с осевым проходным каналом и двумя полостями в виде усеченных конусов, расположенных соосно внутри ударника, меньшие основания которых соединены проходным каналом, а опорный стакан соединен с помощью резьбы с трубой и снабжен ограничительными упорами для ударника.