RU2302526C1 - Apparatus for hydraulic surface-borehole mineral mining - Google Patents

Apparatus for hydraulic surface-borehole mineral mining Download PDF

Info

Publication number
RU2302526C1
RU2302526C1 RU2006102464/03A RU2006102464A RU2302526C1 RU 2302526 C1 RU2302526 C1 RU 2302526C1 RU 2006102464/03 A RU2006102464/03 A RU 2006102464/03A RU 2006102464 A RU2006102464 A RU 2006102464A RU 2302526 C1 RU2302526 C1 RU 2302526C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydraulic
pipe string
liner
borehole
telescopic
Prior art date
Application number
RU2006102464/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Борисович Бондарчук (RU)
Игорь Борисович Бондарчук
бчиков Сергей Яковлевич Р (RU)
Сергей Яковлевич Рябчиков
Михаил Степанович Паровинчак (RU)
Михаил Степанович Паровинчак
Владимир Иванович Лунев (RU)
Владимир Иванович Лунев
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет
Priority to RU2006102464/03A priority Critical patent/RU2302526C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2302526C1 publication Critical patent/RU2302526C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: hydraulic mineral mining, particularly downhole apparatus for hydraulic surface borehole mineral mining and for solid minerals removal from underground formations through boreholes.
SUBSTANCE: hydraulic surface-borehole mining apparatus comprises concentrically arranged outer pipe string, telescopic liner and central pulp discharge pipe string. Lower end of outer pipe string is provided with thrust ring. Upper part of telescopic liner has sealing collars and comprises pulp receiving windows and division chamber with orifices. The orifices are communicated with receiving chamber of hydraulic elevator and borehole bottom zone. Working liquid supply channels and flushing orifices are made in liner. Hydraulic monitor assembly is arranged in the liner. The hydraulic monitor is provided with nozzles, which washout rock from side part thereof. Hydraulic elevator having hydraulic elevation head, receiving chamber, mixer and diffuser is also installed in the liner. Diffuser of hydraulic elevator is linked with central pulp discharge pipe string. Adjustment pipe is connected to telescopic liner end by means of bayonet joint. The adjustment pipe is provided with sealing collar arranged in upper part thereof, with flushing windows formed in pipe center and with flushing orifice made in lower part thereof. The adjustment pipe has drill bit.
EFFECT: increased efficiency due to improved technological operations of borehole drilling and productive reservoir cutting.
6 dwg

Description

Изобретение относится к области гидравлической добычи полезных ископаемых, а именно к конструкциям снарядов для скважинной гидродобычи (СГД) твердых полезных ископаемых, и может найти применение для извлечения твердых материалов из подземных формаций через скважины.The invention relates to the field of hydraulic mining, in particular to the design of shells for downhole hydraulic mining (SRS) of solid minerals, and may find application for the extraction of solid materials from underground formations through wells.

К настоящему времени разработано значительное количество различных конструкций снарядов для СГД твердых полезных ископаемых (см., например, А.С. СССР №№374453, 602685, 662717, 739240, 762339, 819345, 825966, 899967, 964150, 1002585, 1065601, 1113549, 1265341, 1427071, 1461947, 1489139, 1553686, 1608346, 1620631, 1700249 и др.).To date, a significant number of different designs of shells for SRS of solid minerals have been developed (see, for example, AS USSR No. 374453, 602685, 662717, 739240, 762339, 819345, 825966, 899967, 964150, 1002585, 1065601, 1113549 , 1265341, 1427071, 1461947, 1489139, 1553686, 1608346, 1620631, 1700249, etc.).

Несмотря на существенные отличия в конструкциях снарядов по вышеуказанным А.С., все они включают следующие основные узлы: колонну водопадающих труб, гидромониторное устройство, пульповыдачной гидроэлеватор и пульповыдачную колонну. Многообразие конструкций снарядов объясняется различным в конструктивном выполнении вышеупомянутых основных узлов, а также включением в состав снарядов новых узлов и конструктивных элементов. Эти технические усовершенствования направлены на ускорение процесса размыва пласта полезного ископаемого, повышение эффективности выноса пульпы из выемочной камеры, увеличение глубины разработки залежи полезного ископаемого, образование выемочной камеры с требуемыми размерами и формой и т.д., и т.п. В конечном итоге все это приводит к повышению технико-экономических показателей СГД полезных ископаемых.Despite the significant differences in the designs of the shells according to the above-mentioned A.S., all of them include the following main units: a column of falling pipes, a hydraulic monitor, pulp-giving hydraulic elevator and pulp-dispensing column. The variety of designs of the shells is explained by various in the structural implementation of the aforementioned basic units, as well as the inclusion of new units and structural elements in the composition of the shells. These technical improvements are aimed at accelerating the process of erosion of the mineral layer, increasing the efficiency of the removal of pulp from the extraction chamber, increasing the depth of development of the mineral deposit, the formation of the extraction chamber with the required size and shape, etc., etc. Ultimately, all this leads to an increase in the technical and economic indicators of SRS of minerals.

В то же время многие конструкции снарядов для СГД имеют существенные недостатки, что и является причиной их постоянного совершенствования. При этом следует принимать во внимание и горно-геологические условия залегания пласта полезного ископаемого, а также физико-механические свойства полезного ископаемого и вмещающих горных пород, что также существенно влияет на конструкцию снарядов для СГД.At the same time, many designs of shells for SRS have significant drawbacks, which is the reason for their continuous improvement. In this case, the geological and geological conditions of the occurrence of the mineral layer, as well as the physical and mechanical properties of the mineral and the host rocks, which also significantly affects the design of shells for SRS, should be taken into account.

Анализ существующих конструкций снарядов для СГД показал, что по технической сущности наиболее близким аналогом предложенного изобретения является «Устройство для извлечения материала из подземных формаций через скважины» по А.С. № 1113549 (МПК Е21С 45/00, Б.И. №34 - 1984 г.). Это устройство и принято за прототип заявляемого изобретения.Analysis of the existing designs of shells for SRS showed that, by technical nature, the closest analogue of the proposed invention is "Device for extracting material from underground formations through wells" according to A.S. No. 1113549 (IPC E21C 45/00, B.I. No. 34 - 1984). This device is taken as a prototype of the claimed invention.

Устройство по А.С. №1113549 включает сообщенную с источником напорной воды внешнюю колонну труб с пульпоприемными окнами, гидромонитор с насадкой, пульповыдачной гидроэлеватор и центральную пульповыдачную колонну труб. Внешняя колонна труб выполнена с продольными щелевидными отверстиями и снабжена телескопическим хвостовиком, который установлен с возможностью вращения относительно внешней колонны и жестко соединен с центральной пульповыдачной колонной, смонтированной подвижно относительно внешней колонны. При этом продольные щелевидные отверстия расположены в интервале вертикального хода гидромонитора.The device according to A.S. No. 1113549 includes an external pipe string connected to a source of pressurized water with pulp-receiving windows, a hydraulic monitor with a nozzle, a pulp delivery elevator and a central pulp delivery pipe string. The external pipe string is made with longitudinal slit-like openings and is equipped with a telescopic shank which is mounted for rotation relative to the external pipe and is rigidly connected to a central pulp delivery pipe mounted movably relative to the external pipe. In this case, the longitudinal slit-shaped holes are located in the interval of the vertical stroke of the hydraulic monitor.

Недостаток прототипа состоит в малой эффективности СГД.The disadvantage of the prototype is the low efficiency of SRS.

Поставлена задача: повысить эффективность СГД за счет усовершенствования технологических операций по проходке скважины и отработке продуктивного пласта.The task was set: to increase the effectiveness of SRS due to the improvement of technological operations for well sinking and development of a productive formation.

Поставленная задача решена следующим образом. В соответствие с прототипом снаряд для СГД полезных ископаемых включает концентрично установленные внешнюю колонну труб, телескопический хвостовик и центральную пульповыдачную колонну труб. Нижний конец внешней колонны снабжен упорным кольцом. Телескопический хвостовик в верхней части снабжен сальниковыми уплотнениями и имеет пульпоприемные окна и разделительную камеру с отверстиями для сообщения с приемной камерой гидроэлеваторного устройства и призабойным участком скважины. При этом в хвостовике выполнены каналы для подачи рабочей жидкости, промывочное отверстие и размещены гидромониторное устройство с насадками для бокового размыва горной породы и гидроэлеваторное устройство, состоящее из гидроэлеваторной насадки, приемной камеры, смесителя и диффузора, сочлененного с центральной пульповыдачной колонной труб.The problem is solved as follows. In accordance with the prototype, a projectile for SRS of minerals includes a concentrically mounted external pipe string, a telescopic shank and a central pulp delivery pipe string. The lower end of the outer column is provided with a thrust ring. The telescopic shank in the upper part is equipped with stuffing box seals and has slurry-receiving windows and a separation chamber with holes for communication with the receiving chamber of the hydraulic elevator device and the bottom hole section of the well. At the same time, in the liner there are channels for supplying working fluid, a flushing hole, and a hydromonitor device with nozzles for lateral erosion of the rock and a hydro-elevator device consisting of a hydro-elevator nozzle, a receiving chamber, a mixer and a diffuser articulated with a central pulp delivery pipe string are placed.

Согласно изобретению на конце телескопического хвостовика посредством байонета закреплена регулирующая труба, снабженная в верхней части сальниковым уплотнением, имеющая в средней части продольные окна и в нижней части промывочное отверстие, при этом регулирующая труба оснащена буровым долотом.According to the invention, at the end of the telescopic shank, a control pipe is fixed by means of a bayonet, equipped with a gland seal in the upper part, having longitudinal windows in the middle and a washing hole in the lower part, while the control pipe is equipped with a drill bit.

Далее сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены конструкция и схемы работы снаряда для выполнения различных технологических операций при СГД:Further, the invention is illustrated by drawings, which depict the design and operation schemes of the projectile for performing various technological operations during SRS:

на фиг.1 и 2 - конструкция снаряда;figure 1 and 2 - design of the projectile;

на фиг.3 - схема работы снаряда при бурении скважины;figure 3 is a diagram of the operation of the projectile while drilling a well;

на фиг.4 - схема работы снаряда при отработке продуктивного пласта без бокового размыва горной породы;figure 4 - scheme of the projectile during the development of the reservoir without lateral erosion of the rock;

на фиг.5 - схема работы снаряда при посадке внешней колонны труб;figure 5 - diagram of the operation of the projectile when landing an external pipe string;

на фиг.6 - схема работы снаряда при отработке продуктивного пласта с боковым размывом горной породы;Fig.6 is a diagram of the operation of the projectile during the development of the reservoir with a lateral erosion of the rock;

Предлагаемый снаряд состоит из следующих основных элементов (фиг.1, 2):The proposed projectile consists of the following main elements (figure 1, 2):

1) внешняя колонна труб 7, нижний конец которой снабжен упорным кольцом 2.1) the outer pipe string 7, the lower end of which is provided with a thrust ring 2.

2) центральная пульповыдачная колонна труб 3;2) the central pulp discharge pipe string 3;

3) телескопический хвостовик 4 с сальниковыми уплотнениями, жестко соединенный с центральной пульповыдачной колонной, который содержит:3) a telescopic shank 4 with stuffing box seals, rigidly connected to the central pulp-dispensing column, which contains:

- гидромониторное устройство с насадками 5;- hydraulic monitor device with nozzles 5;

- пульпоприемные окна 6;- slurry receiving windows 6;

- гидроэлеваторное устройство, состоящее из гидроэлеваторной насадки 7, приемной камеры 8, смесителя 9 и диффузора 10;- hydro-elevator device, consisting of a hydro-elevator nozzle 7, a receiving chamber 8, a mixer 9 and a diffuser 10;

- промывочное отверстие 11;- flushing hole 11;

- разделительную камеру 12 с отверстиями для сообщения с приемной камерой гидроэлеваторного устройства и призабойным участком скважины;- a separation chamber 12 with holes for communication with the receiving chamber of the hydraulic elevator device and the bottom hole section of the well;

- каналы для подачи рабочей жидкости 13;- channels for supplying a working fluid 13;

4) регулирующая труба 14, которая может находиться в двух положениях:4) control pipe 14, which can be in two positions:

а) закрепленная на конце телескопического хвостовика 4 посредством байонета 15, 16 (фиг.1);a) mounted on the end of the telescopic shank 4 by means of a bayonet 15, 16 (figure 1);

б) не закрепленная на конце телескопического хвостовика 4 посредством байонета и имеющая возможность осевого перемещения (фиг.2).b) not fixed at the end of the telescopic shank 4 by means of a bayonet and having the possibility of axial movement (figure 2).

Регулирующая труба снабжена в верхней части сальниковым уплотнением 17, имеет в средней части продольные окна 18 и в нижней части промывочное отверстие 19.The control pipe is equipped in the upper part with an oil seal 17, has longitudinal windows 18 in the middle part and a washing hole 19 in the lower part.

5) буровое долото 20, жестко соединенное с регулирующей трубой 14.5) a drill bit 20 rigidly connected to the control pipe 14.

Данный снаряд может работать в двух режимах.This projectile can work in two modes.

В первом режиме обеспечивается автономная работа гидроэлеваторного устройства. Регулирующая труба 14 закреплена на конце телескопического хвостовика 4 посредством байонета 15, 16 (фиг.1). При этом гидромониторные насадки 5 закрыты сальниковым уплотнением 17. По внешней колонне труб 1 подается рабочая жидкость на гидроэлеваторное устройство и забой скважины через каналы 13, промывочные отверстия 11, 19 и разделительную камеру 12.In the first mode, autonomous operation of the hydraulic elevator device is ensured. The control pipe 14 is fixed to the end of the telescopic shank 4 by means of a bayonet 15, 16 (Fig. 1). In this case, the hydraulic nozzle 5 is closed by an oil seal 17. The external fluid pipe 1 is supplied with a working fluid to the hydraulic elevator device and the bottom of the well through channels 13, flushing holes 11, 19 and a separation chamber 12.

В данном режиме возможно осуществлять две технологические операции:In this mode, it is possible to carry out two technological operations:

1. Бурение скважины 21 на длину свободного хода телескопического хвостовика 4, ограниченного нижним сальниковым уплотнением (фиг.3). При этом вращается центральная пульповыдачная колонна 3, которая передает вращение жестко связанному с ней телескопическому хвостовику 4. Телескопический хвостовик 4, в свою очередь, передает вращение регулирующей трубе 14 посредством байонета 15, 16. Далее регулирующая труба передает вращение буровому долоту 20, тем самым происходит разрушение горной породы на забое скважины. Разрушенная порода транспортируется к пульпоприемным окнам 6 посредством восходящего потока жидкости. Далее, за счет эжекции, создаваемой струей жидкости, сформированной в гидроэлеваторной насадке 7, разрушенная порода поступает в приемную камеру 8 и через смеситель 9 и диффузор 10 по центральной пульповыдачной колонне 3 на поверхность.1. Drilling a well 21 for the free running length of the telescopic shank 4, limited by the lower stuffing box seal (figure 3). In this case, the central pulp delivery column 3 rotates, which transmits the rotation to the telescopic shank rigidly connected to it 4. The telescopic shank 4, in turn, transmits the rotation to the regulating pipe 14 by means of a bayonet 15, 16. Then, the regulating pipe transmits the rotation of the drill bit 20, thereby rock destruction at the bottom of the well. The destroyed rock is transported to the slurry-receiving windows 6 by means of an upward flow of liquid. Further, due to the ejection created by the liquid stream formed in the hydraulic elevator nozzle 7, the destroyed rock enters the receiving chamber 8 and through the mixer 9 and diffuser 10 to the surface through the central pulp delivery column 3.

2. Отработка продуктивного пласта 21 без бокового размыва горной породы (фиг.4). Это возможно осуществлять, например, при добыче полезного ископаемого, склонного к плывунообразованию; при двухскважинной схеме добычи, когда одна скважина работает для размыва продуктивного пласта, а другая - для подъема на поверхность пульпы (при такой схеме добычи в данном режиме предлагаемый снаряд может работать для подъема пульпы). При этом разрушенная порода в виде пульпы поступает на поверхность так же, как и при бурении скважины (движение гидросмеси от размытого целика до пульпоприемных окон показано стрелкой А на фиг.4).2. The development of the productive formation 21 without lateral erosion of the rock (figure 4). This can be done, for example, in mining, prone to quick formation; in case of a two-well production scheme, when one well works to erode the productive formation, and the other works to lift the pulp to the surface (in this mode, the proposed projectile in this mode can work to lift the pulp). In this case, the destroyed rock in the form of pulp enters the surface in the same way as when drilling a well (the movement of the hydraulic mixture from the diffuse pillar to the slurry reception windows is shown by arrow A in Fig. 4).

Во втором режиме обеспечивается работа как гидроэлеваторного, так и гидромониторного устройств. Регулирующая труба 14 не закреплена на конце телескопического хвостовика 4 посредством байонета (фиг.2). При этом гидромониторные насадки 5 открыты и через них при подаче рабочей жидкости по внешней колонне труб 1 происходит боковой размыв горной породы.In the second mode, the operation of both hydro-elevator and hydro-monitor devices is ensured. The control pipe 14 is not fixed to the end of the telescopic shank 4 by means of a bayonet (Fig.2). At the same time, the hydraulic nozzles 5 are open and lateral erosion of the rock occurs through them when the working fluid is supplied through the outer pipe string 1.

В данном режиме возможно осуществлять две технологические операции:In this mode, it is possible to carry out two technological operations:

1. Посадка внешней колонны труб 1 (выполняет функцию обсадной колонны) посредством расширения стенки скважины 21 после бурения на длину свободного хода телескопического хвостовика 4 (фиг.5).1. Landing of the outer pipe string 1 (performs the function of a casing string) by expanding the wall of the well 21 after drilling to the free stroke of the telescopic shank 4 (Fig. 5).

2. Отработка продуктивного пласта 23 с образованием выемочной камеры 22 (фиг.6).2. The development of the reservoir 23 with the formation of the excavation chamber 22 (Fig.6).

При выполнении данных технологических операций размыв горной породы осуществляется гидромониторными струями жидкости, которые показаны стрелкой Б на фиг.5, 6.When performing these technological operations, the erosion of the rock is carried out by hydro-liquid jets of liquid, which are shown by arrow B in FIGS. 5, 6.

Во втором режиме разрушенная порода в виде пульпы поступает на поверхность так же, как и в первом режиме.In the second mode, the destroyed rock in the form of pulp enters the surface in the same way as in the first mode.

Технический результат: повышение эффективности СГД за счет усовершенствования технологических операций по проходке скважины и отработке продуктивного пласта.Technical result: increasing the efficiency of the SRS due to the improvement of technological operations for drilling a well and developing a productive formation.

Claims (1)

Снаряд для скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых, включающий концентрично установленные внешнюю колонну труб, телескопический хвостовик и центральную пульповыдачную колонну труб, при этом нижний конец внешней колонны труб снабжен упорным кольцом, телескопический хвостовик снабжен в верхней части сальниковыми уплотнениями и имеет пульпоприемные окна и разделительную камеру с отверстиями для сообщения с приемной камерой гидроэлеваторного устройства и призабойным участком скважины, причем в телескопическом хвостовике выполнены каналы для подачи рабочей жидкости, промывочное отверстие и размещены гидромониторное устройство с насадками для бокового размыва горной породы и гидроэлеваторное устройство, состоящее из гидроэлеваторной насадки, приемной камеры, смесителя и диффузора, сочлененного с центральной пульповыдачной колонной труб, отличающийся тем, что на конце телескопического хвостовика посредством байонета закреплена регулирующая труба, снабженная в верхней части сальниковым уплотнением, имеющая в средней части продольные окна и в нижней части промывочное отверстие, при этом регулирующая труба оснащена буровым долотом.A projectile for downhole hydraulic mining of solid minerals, which includes a concentrically mounted outer pipe string, a telescopic shank and a central pulp delivery pipe string, the lower end of the outer pipe string being provided with a stop ring, the telescopic shank is equipped with stuffing box seals in the upper part and has pulp receiving windows and a separation chamber with holes for communication with the receiving chamber of the hydraulic elevator device and the bottom hole section of the well, and in the telescopic shank channels for supplying working fluid, a flushing hole were made, and a hydromonitor device with nozzles for lateral erosion of the rock and a hydro-elevator device consisting of a hydro-elevator nozzle, a receiving chamber, a mixer and a diffuser articulated with a central pulp-dispensing pipe string, characterized in that at the end of the telescopic shank by means of a bayonet, a control pipe is fixed, provided with a gland seal in the upper part, having longitudinal windows in the middle part and in the lower part a flushing hole, while the control pipe is equipped with a drill bit.
RU2006102464/03A 2006-01-27 2006-01-27 Apparatus for hydraulic surface-borehole mineral mining RU2302526C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006102464/03A RU2302526C1 (en) 2006-01-27 2006-01-27 Apparatus for hydraulic surface-borehole mineral mining

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006102464/03A RU2302526C1 (en) 2006-01-27 2006-01-27 Apparatus for hydraulic surface-borehole mineral mining

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2302526C1 true RU2302526C1 (en) 2007-07-10

Family

ID=38316703

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006102464/03A RU2302526C1 (en) 2006-01-27 2006-01-27 Apparatus for hydraulic surface-borehole mineral mining

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2302526C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113464136B (en) Fluidized coal mining system and method combined with surface directional drilling and underground roadway
CN113338802B (en) A fluidized hydraulic coal mining system for ground directional drilling
RU2667240C1 (en) Method for multiple hydraulic fracturing of formation in horizontal shaft of well
RU166522U1 (en) DRILLING DRILL FOR DRILLING WITH SIMULTANEOUS CASE
RU2302526C1 (en) Apparatus for hydraulic surface-borehole mineral mining
RU2301337C1 (en) Device for well hydro-extraction of solid mineral resources
RU2453674C1 (en) Method of well operation
RU2302527C1 (en) Method for surface-borehole mineral mining
RU2612413C1 (en) Borehole conditioning method
RU2435925C1 (en) Procedure for construction of horizontal drain hole in unstable moveable rock and drilling assembly for its implementation
CN107386978B (en) Coal mine rock tunnel three-axis cutting and drilling rock breaking device
RU2256796C1 (en) Method for extraction of mineral resources and device for realization of said method
RU89610U1 (en) APPARATUS FOR WELL HYDRAULIC PRODUCTION OF USEFUL FOSSIL
RU2645059C1 (en) Method of rimose hydrosand-blast perforation
RU2235881C1 (en) Method for extraction of slanted bed of hard mineral resource by means of method of well hydro-extraction (variants)
RU2307937C1 (en) Method for well hydro-extraction of mineral resources and device for realization of the method
RU2769645C1 (en) Method for the development of reservoir deposits of minerals, including placers, and a device for its implementation
RU2365755C1 (en) Device for hydraulic borin-and-reaming of minerals
RU2410542C2 (en) Method of degassing with centering of drilling rod, that of drilling rocks and device to this end
RU2459922C1 (en) Method for well construction
RU77640U1 (en) DEVICE FOR WELL HYDRAULIC PRODUCTION OF USEFUL FOSSIL
RU78525U1 (en) COMBINED TYPE WELL HYDRAULIC PRODUCT UNIT
SU617584A1 (en) Device for winning minerals through boreholes
RU2000437C1 (en) Method of borehole mining of solid mineral resources and device for its implementation
RU2235882C1 (en) Method for well hydraulic extraction of hard mineral resource from slanted bed (variants)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080128