RU2068963C1

RU2068963C1 - Device for hydropulse action on rock mass and method of use of this device

Info

Publication number: RU2068963C1
Authority: RU
Inventors: Валентин Никитич Потураев; Сергей Павлович Минеев; Вячеслав Сергеевич Демченко; Владимир Евгеньевич Антончик
Original assignee: Институт геотехнической механики Академии наук Украины
Priority date: 1991-04-08
Filing date: 1991-04-08
Publication date: 1996-11-10

Abstract

FIELD: hydraulic treatment of rock mass. SUBSTANCE: device is provided with vibration forming member which consists of vibration source, collars supporting it and sealing device. Laid inside sealing device are three pipelines for supply of vibration source and delivery of liquid to stratum. For sealing the well, use is made of flexible members which are coupled with walls of well, thus applying vibration action on rock mass not only by means of liquid but by means of hydraulic lock. EFFECT: enhanced efficiency and reliability. 4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для гидрообработки виброопасных угольных пластов в качестве мероприятий для выполнения противовыбросного мероприятия. The invention relates to the mining industry and can be used for hydroprocessing of vibro-hazardous coal seams as measures for the implementation of blowout measures.

Цель изобретения заключается в повышении эффективности гидрообработки горного массива и надежности конструкции устройства. The purpose of the invention is to increase the efficiency of hydroprocessing of the rock mass and the reliability of the device design.

Достигается это тем, что в известном из прототипа устройстве, состоящем из гидрозатвора с расположенным в торце виброформирующим элементом и виброисточником, двух трубопроводов внутри гидрозатвора для подачи рабочего и отвода отработанного агента. Корпус виброформирующего элемента выполнен в виде цилиндра и снабжен саморасширяющимися упругими элементами для закрепления самого виброформирующего элемента на стенках скважины. В конструкции устройства предусмотрены регулирующие гайки для сжатия упругих элементов, проставку выполненную в виде перфорированной трубы, одетой с зазором на корпус виброисточника. Корпус виброисточника имеет продольные каналы для подхода жидкости к забою скважины. Кроме этого, трубопровод для подвода рабочего агента, питающего виброисточник расположен внутри трубопровода для отвода отработанного агента и вместе эти два трубопровода расположены внутри трубопровода для подачи нагнетаемой жидкости в скважину. Трубопровод для подачи нагнетаемой жидкости в скважину выполнен в виде втулки, на которую одеты резиновые упругие элементы для герметизации скважины и фиксации в ней данного устройства. This is achieved by the fact that in the device known from the prototype, consisting of a water seal with a vibration-forming element and a vibration source located at the end, two pipelines inside the water seal for supplying a working and discharging spent agent. The body of the vibration-forming element is made in the form of a cylinder and is equipped with self-expanding elastic elements for fixing the vibration-forming element itself on the walls of the well. The design of the device includes adjusting nuts for compressing the elastic elements, a spacer made in the form of a perforated pipe, dressed with a gap on the body of the vibration source. The body of the vibration source has longitudinal channels for approaching the fluid to the bottom of the well. In addition, the pipeline for supplying the working agent supplying the vibration source is located inside the pipeline for removing the spent agent and together these two pipelines are located inside the pipeline for supplying pumped fluid to the well. The pipeline for injecting injected fluid into the well is made in the form of a sleeve on which rubber elastic elements are put on to seal the well and fix this device in it.

Содержащаяся в заявке на предполагаемое изобретение совокупность признаков авторами в исследованной научно-технической и патентной литературе не обнаружена. Следовательно, предложенная совокупность признаков обладает новизной. The set of features contained in the application for the alleged invention by the authors in the studied scientific, technical and patent literature was not found. Therefore, the proposed set of features has novelty.

Вполне очевидно, что использование отмеченных в заявке признаков позволит в значительной мере повысить эффективность работы устройства при нагнетании жидкости в пласт с помощью скважин, за счет образования в торце гидрозатвора гидропульсационного потока жидкости. Последнее формируется за счет установки в торце гидрозатвора виброформирующего элемента, причем подача питания при работе виброисточника, входящего в состав виброформирующего элемента, позволяет осуществлять его атомное включение. Что касается признаков, приведенных в последующих пунктах формулы изобретения, то они направлены на то, чтобы нагнетание жидкости в пласт с применением предлагаемого устройства осуществлялось более эффективно и производительно. То есть, они в целом развивают и уточняют совокупность признаков по решению предлагаемой технической задачи. Данная в заявке совокупность признаков, изложенных в Ф.И. является самостоятельным развитием технического решения и может рассматриваться только в комплексе с основным пунктом Ф.И. Таким образом, данное решение обладает существенными отличиями по сравнению с известными способами. Исходя из изложенного, можно считать, что решение соответствует критериям, предъявляемым к изобретению. It is quite obvious that the use of the features noted in the application will significantly increase the efficiency of the device when injecting fluid into the formation using wells, due to the formation of a hydro-pulsating fluid flow at the end of the hydraulic seal. The latter is formed due to the installation of a vibration-forming element at the end of the hydraulic lock, and the power supply during operation of the vibration source, which is part of the vibration-forming element, allows its atomic inclusion. As for the characteristics given in the following claims, they are aimed at the fact that the injection of fluid into the reservoir using the proposed device was carried out more efficiently and effectively. That is, they as a whole develop and refine the totality of features to solve the proposed technical problem. Given in the application, the set of features set forth in F.I. is an independent development of a technical solution and can only be considered in conjunction with the main paragraph F.I. Thus, this solution has significant differences compared with known methods. Based on the foregoing, we can assume that the solution meets the criteria for the invention.

На фиг. 1 приведен продольный разрез устройства; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез по Б-Б; на фиг. 4 устройства по В-В на фиг. 1. In FIG. 1 shows a longitudinal section of a device; in FIG. 2, section AA in FIG. 1; in FIG. 3 section along BB; in FIG. 4 devices according to BB in FIG. 1.

Устройство состоит из виброисточника 1, в корпусе которого выполнены каналы 2 для прохода жидкости, упругих элементов 3 посредством которых виброисточник прикреплен к стенкам шпура, накидной гайки 4, накручиваемой на конце виброисточник с отверстиями 5 для прохода жидкости, распорной втулки 6 с отверстиями 7 для прохода жидкости, трубопровода 8, соединенного с виброисточником для подвода сжатого воздуха к виброисточнику, трубопровод 9, соединенный с корпусом виброисточника для отвода отработанного воздуха из виброисточника; герметизатора, состоящего из корпуса 10, имеющего каналы для прохода жидкости 11, упругого элемента 12, состоящего из резины, армированной стальной пружиной 13 и накидной гайки 14, накрученной на корпус герметизатора для зажима упругого элемента. Виброисточник 1 имеет также уплотнение 15 для предотвращения попадания жидкости в него. The device consists of a vibration source 1, in the body of which channels 2 are provided for the passage of fluid, elastic elements 3 by which the vibration source is attached to the walls of the hole, a union nut 4, wound on the end of the vibration source with holes 5 for fluid passage, an expansion sleeve 6 with holes 7 for passage liquid pipe 8 connected to a vibration source for supplying compressed air to the vibration source, pipe 9 connected to the body of the vibration source for exhaust air from the vibration source; a sealant consisting of a housing 10 having channels for the passage of fluid 11, an elastic element 12 consisting of rubber reinforced with a steel spring 13 and a union nut 14 screwed onto the housing of the sealant to clamp the elastic element. The vibration source 1 also has a seal 15 to prevent liquid from entering it.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Предварительно собранные виброисточник 1 с упругими элементами 3, накидной гайкой 4, распорной втулкой 6 и трубопроводами 8 и 9 помещают в шпур, пробуренный в пласте. После этого специальным ключем, используя отверстия 5 накидной гайки 4, производят затягивание гайки 4 и разжим упругих элементов 3 до сцепления их со стенками шпура. Ключ извлекают из шпура и в шпур помещают герметизатор (10,12), оставляя конец герметизатора с накидной гайкой 14, у устья шпура, после чего полость шпура заполняют водой под давлением не более 1,5 атм. Как только из полости шпура выйдет воздух и между его стенками и герметизатором начнет сочиться вода, производят затягивание гайки 14, что обеспечивает разжатие упругих элементов 12 и плотное соприкосновение упругих элементов со стенками шпура и его (шпура) герметизацию. После этого давление воды, подаваемой в шпур, доводят до требуемого значения нагнетания и открывают подачу сжатого воздуха. Сжатый воздух поступает по трубопроводу 8 к виброисточнику 1, который начинает работать. Отработанный воздух по трубопроводу 9 выбрасывается в атмосферу выработки. Pre-assembled vibration source 1 with elastic elements 3, a union nut 4, spacer sleeve 6 and pipelines 8 and 9 are placed in a hole drilled in the formation. After that, using a hole 5 using a nut 5 of the union nut, tighten the nut 4 and expand the elastic elements 3 until they engage with the walls of the hole. The key is removed from the hole and the sealant (10,12) is placed in the hole, leaving the end of the sealant with the union nut 14 at the mouth of the hole, after which the cavity of the hole is filled with water under a pressure of not more than 1.5 atm. As soon as air escapes from the borehole and water begins to ooze between its walls and the sealant, tighten the nut 14, which ensures the compression of the elastic elements 12 and tight contact of the elastic elements with the walls of the borehole and its (borehole) sealing. After that, the pressure of the water supplied to the hole is adjusted to the required discharge value and the compressed air supply is opened. Compressed air enters through a pipe 8 to a vibration source 1, which starts to work. The exhaust air through the pipe 9 is discharged into the production atmosphere.

При работе виброисточника 1 поток жидкости виброактивируется, в результате этого воздействие гидропульсационного потока на горный массив осуществляется более эффективно, за счет воздействия гидроволн со скелетом горного массива. Волны взаимодействия с забоем и стенками скважины отражаются и частично направляются, в том числе и в направлении, противоположном движению потока жидкости из устройства. Кроме того, за счет упругих элементов виброисточник непосредственно передает колебания массиву, тем самым дополнительно повышая амплитуду колебаний массива в целом и этим повышает эффективность нагнетания жидкости в скважине. During operation of the vibration source 1, the fluid flow is vibroactivated, as a result of which the influence of the hydro-pulsation flow on the rock mass is carried out more efficiently, due to the influence of hydraulic waves with the skeleton of the rock mass. The waves of interaction with the bottom and the walls of the borehole are reflected and partially directed, including in the direction opposite to the movement of the fluid flow from the device. In addition, due to the elastic elements, the vibration source directly transmits the oscillations to the array, thereby further increasing the amplitude of the oscillations of the array as a whole and thereby increasing the efficiency of fluid injection in the well.

Применение данного устройства в условиях реальных шахт позволяет значительно повысить эффективность его работы в сравнении с прототипом. ЫЫЫ1 ЫЫЫ2 ЫЫЫ3 The use of this device in real mines can significantly increase the efficiency of its work in comparison with the prototype. YYY1 YYY2 YYY3

Claims

1. A device for hydroimpulse action on a rock mass, including a water lock, a vibration-forming element located at the end of the water lock with a vibration source inside it and two pipelines inside the water lock for supplying a working agent and removal of the agent worked out by the vibration source, characterized in that, in order to increase the efficiency of the rock mass processing due to the influence of hydraulic waves with the skeleton of the array and the reliability of the work, the body of the vibration-forming element is made in the form of a cylinder and is equipped with a self-expanding elastic elements to fix the vibration-forming element on the walls of the well, a regulating nut for compressing the elastic elements, a spacer made in the form of a perforated pipe, put on with a gap on the body of the vibration source, while the body of the vibration source has longitudinal channels for approaching the injected fluid to the bottom of the well, a pipeline for the supply of the working agent to the vibration source is located inside the pipeline for removal of the spent agent, and together they are located inside the pipeline for supplying the pumped liquid into the well, moreover, the pipeline for supplying injection fluid to the well is made in the form of a sleeve on which rubber self-expanding elastic elements are put on to seal the well and fix the device in it.

2. The device according to claim 1, characterized in that the vibration source installed in the vibration-forming element has a seal to seal it from penetration of injected liquid, and the vibration source body has recesses for seals, and removable tight couplings for connecting the vibration source are provided at the end of the vibration source to the pipelines supplying it and diverting the working agent from it.

3. The device according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the elastic self-expanding elements are tightly installed along the entire length of the sleeve of the discharge pipe, a thread is provided on the end of the sleeve on the side of the sleeve and an adjusting nut is installed to clamp the elastic elements, the elastic elements being reinforced with a metal spring to restore the shape of the elements during depressurization wells and facilitate the removal of the device from the well, while in the end part of the device from the production side there is a removable assembly for connecting the device trinity to the pumped line.

4. The method of hydroimpulse effects on the rock mass, including drilling a well, introducing a vibration source into it, sealing the well, supplying fluid through the well and vibrating, characterized in that, in order to increase the efficiency of hydroprocessing of the rock mass due to the influence of hydraulic waves with the skeleton of the massif and reliability of operation, the vibration source is fixed on the walls of the well with the help of elastic elements through which the oscillations are transmitted to the array, and the flow of injected fluid is directed between the walls of the well and broistochnikom.