RU2512053C1 - Устройство для ориентированного разрыва горных пород - Google Patents
Устройство для ориентированного разрыва горных пород Download PDFInfo
- Publication number
- RU2512053C1 RU2512053C1 RU2012144475/03A RU2012144475A RU2512053C1 RU 2512053 C1 RU2512053 C1 RU 2512053C1 RU 2012144475/03 A RU2012144475/03 A RU 2012144475/03A RU 2012144475 A RU2012144475 A RU 2012144475A RU 2512053 C1 RU2512053 C1 RU 2512053C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sleeve
- hoses
- radial holes
- rock
- string
- Prior art date
Links
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Изобретение относится к горному делу и может быть применено для формирования в породных массивах сплошных трещин нужных размеров и формы. Устройство включает полый цилиндрический корпус с радиальными отверстиями. На концах корпуса установлены шланги, на корпус надета втулка из эластичного материала с радиальными отверстиями. Радиальные отверстия на корпусе и эластичной втулке не совпадают, на свободном от корпуса конце нижнего шланга установлена заглушка. Шланги и корпус с надетой на него втулкой из эластичного материала размещены в колонне втулок со скошенными вовнутрь торцами. На колонну втулок надета эластичная оболочка, на которой установлен рукав из проницаемого для жидкости материала и заполнен сыпучим веществом, отвердевающим при взаимодействии с жидкостью. Втулки со скошенными краями выполнены меньшей длины, чем расстояние между шлангами. Вещество, которым заполнен рукав, при отвердевании расширяется. Технический результат заключается в возможности ориентированного разрыва горных пород в глубоких скважинах на участках, подверженных действию высоких напряжений, способных разрушать стенки скважины, без предварительного создания инициирующих полостей. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Техническое решение относится к горному делу и может быть использовано для формирования в породных массивах сплошных трещин нужных размеров и формы, повышающих эффективность скважинно-щелевых технологий добычи полезных ископаемых.
Известно устройство для разрушения горных пород гидроразрывом по патенту РФ №2209970, кл. Е21С 37/10, опубл. в БИ №22, 2003 г., включающее полый цилиндрический корпус с радиальными отверстиями и самоуплотняющиеся манжеты, закрепленные на противоположных концах корпуса. На самоуплотняющиеся манжеты надета трубка из эластичного материала, образующая с ними и полым цилиндрическим корпусом замкнутую полость. Полый цилиндрический корпус на одном конце имеет кольцевой выступ, а его противоположный конец связан с трубой для подачи жидкости, имеющей также кольцевой выступ, а самоуплотняющиеся манжеты основаниями примыкают соответственно к кольцевым выступам корпуса и трубы.
С помощью этого устройства при одноразовой его подаче в скважину можно создавать только одну трещину, что обуславливает относительно низкую его эффективность.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является устройство для ориентированного гидроразрыва горных пород по патенту РФ №2441149, кл. Е21В 43/26, опубл. 27. 01. 2012 г., включающее полый цилиндрический корпус с радиальными отверстиями, на концах которого установлены шланги. На корпус надета втулка из эластичного материала с радиальными отверстиями. Радиальные отверстия в корпусе и эластичной втулке не совпадают. На свободном от корпуса конце нижнего шланга установлена заглушка.
Это устройство предназначено для гидроразрыва горной породы через скважину в заданной плоскости только при условии, что на стенках скважины прорезана соответствующая инициирующая полость. Для глубоких скважин его использование связано с известными трудностями совмещения инициирующей полости с пространством между герметизирующими элементами. Кроме этого устройство не способно работать в зонах нарушения стенок скважины, вызванных высокими напряжениями в породном массиве. Все это обуславливает его относительно низкую эффективность.
Решаемая техническая задача заключается в повышении эффективности устройства за счет возможности ориентированного разрыва горных пород в глубоких скважинах на участках, подверженных действию высоких напряжений, способных разрушать стенки скважины, без предварительного создания инициирующих полостей.
Задача решается тем, что в устройстве для ориентированного разрыва горных пород, включающем полый цилиндрический корпус с радиальными отверстиями, на концах которого установлены шланги, на корпус надета втулка из эластичного материала с радиальными отверстиями, при этом радиальные отверстия в корпусе и указанной втулке не совпадают, а на свободном от корпуса конце нижнего шланга установлена заглушка, согласно техническому решению шланги и корпус с надетой на него втулкой из эластичного материала размещены в колонне втулок со скошенными вовнутрь торцами, на колонну втулок надета эластичная оболочка, на которой установлен рукав из проницаемого для жидкости материала и заполнен сыпучим веществом, отвердевающим при взаимодействии с жидкостью.
Такое техническое решение обеспечивает обсаживание скважины, исключающее разрушение ее стенок высокими напряжениями в породном массиве. Разрыв горной породы возможен только в плоскости, проходящей между шлангами и торцами втулок. Скошенные вовнутрь торцы втулок в местах их взаимного контакта образуют дисковые, сужающиеся в сторону стенок скважины инициирующие полости, концентрирующие по внешней окружности напряжения, снижающие давление разрыва горной породы. Разрывы можно осуществлять на любой глубине, до которой пройдена скважина. В результате повышается эффективность устройства за счет возможности ориентированного разрыва горных пород в глубоких скважинах на участках, подверженных действию высоких напряжений, способных разрушать стенки скважины, без предварительного создания инициирующих полостей.
Целесообразно втулки со скошенными вовнутрь торцами выполнить меньшей длины, чем расстояние между шлангами. Это исключает возможность попадания шлангов в зону, в которой между ними отсутствует плоскость, проходящая между торцами втулок, что повышает эффективность устройства за счет снижения трудоемкости на совмещение шлангов и втулок.
Целесообразно, чтобы вещество, которым заполнен рукав, при отвердении расширялось. Это увеличивает силу сцепления устройства со стенками скважины, что также повышает эффективность устройства за счет исключения возможности прорыва жидкости в зазор между устройством и стенками скважины.
Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения и чертежом.
На чертеже показано устройство для ориентированного разрыва горных пород, продольный разрез.
Устройство для ориентированного разрыва горных пород (далее - устройство) включает полый цилиндрический корпус 1 (далее - корпус 1) с радиальными отверстиями 2 (далее - отверстия 2), на концах которого установлены шланги 3 и 4. На корпус 1 надета втулка 5 из эластичного материала с радиальными отверстиями 6 (далее - отверстия 6). Отверстия 2 и 6 не совпадают. На свободном от корпуса 1 конце нижнего шланга 4 установлена заглушка 7. Шланги 3, 4 и корпус 1 с втулкой 5 размещены в колонне втулок 8 со скошенными вовнутрь торцами. Втулки 8 выполнены меньшей длины, чем расстояние между шлангами 3 и 4. На втулки 8 надета эластичная оболочка 9 (далее - оболочка 9), на которой установлен рукав 10 из проницаемого для жидкости материала (далее - рукав 10). Рукав 10 заполнен сыпучим веществом 11 (далее - вещество), отвердевающим при взаимодействии с жидкостью и расширяющимся при отвердении. В месте контакта втулок 8 из-за того, что их торцы скошены вовнутрь, образована инициирующая полость 12 (далее - полость 12). На концах шлангов 3 и 4 установлены переходники (на чертеже не обозначены) для их подсоединения к корпусу 1, заглушке 7 и гидравлической системе (на чертеже не показана). Устройство подано в скважину 13 для разрыва горной породы в плоскости 14.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Оболочку 9 с втулками 8 и установленным на ней рукавом 10 с веществом 11 подают в скважину 13 до нужной глубины, обусловленной зоной разрыва горной породы. В зазор между рукавом 10 и стенками скважины 13 подают жидкость (воду), которая реагирует с веществом 11. После отвердения и расширения вещества 11 во втулки 8 вводят корпус 1 со шлангами 3, 4 и втулкой 5. При этом шланг 3 подсоединяют к гидравлической системе. Через шланг 3 в устройство подают жидкость, которая придавливает боковые поверхности шлангов 3 и 4 к внутренним поверхностям втулок 8. В зоне между шлангами 3 и 4 обязательно оказывается хотя бы одна полость 12 из-за того, что длина втулок 5 меньше расстояния между шлангами 3 и 4. Затем жидкость, преодолевая сопротивление, обусловленное ее продавливанием между корпусом 1 и втулкой 5, через отверстия 2 и 6 поступает в полость 12. Горная порода, когда давление жидкости в полости 12 достигает предела ее прочности на растяжение, разрывается с образованием трещины в плоскости 14. Жидкость в полость 12 подают фиксированного объема. После этого давление в устройстве сбрасывают и перемещают его корпус 1 по скважине 13 на другой ее участок для следующего ориентированного разрыва горной породы.
Отметим, что если между шлангами 3 и 4 окажется не одна, а две полости 12, то разрыв горной породы произойдет только через одну из них. Связано это с тем, что с ростом трещины требуемое для ее развития давление падает. Поэтому возникшая первой трещина начинает развиваться интенсивно и поглощать нагнетаемую жидкость, не давая давлению жидкости подняться до уровня развития трещины, примыкающей к другой полости 12.
Для упрощения технологии изготовления устройства рукав 10 устанавливают путем его наматывания на оболочку 9 в виде спирали, витки которой примыкают друг к другу. Условие расширения вещества 11 для гидроразрыва горной породы через скважину 13, пройденную с дневной поверхности, не является обязательным. При взаимодействии вещества 11 с жидкостью образуется раствор, который частично просачивается через рукав 10, образуя между устройством и стенками скважины 13 сплошную непроницаемую прослойку. Количество вещества 11 или витков рукава 10 выбирают из требований к герметизации скважины 13 на участке проведения гироразрывов. Для горизонтальных или пройденных из горных выработок восстающих скважин 13 предполагается использовать вещество 11, которое при отвердении расширяется и перекрывает зазоры между витками рукава 10. В зависимости от технологии проведения гидроразрыва с использованием предлагаемого устройства операции по замачиванию рукава 10 можно осуществлять и до его подачи в скважину 13.
Устройство обеспечивает существенное повышения проницаемости породного массива за счет дезинтеграции горных пород, обусловленной формированием в них множества трещин в зоне, прилегающей к скважине 13 практически с любой кривизной и ориентацией. Его использование увеличивает приток к скважине 13 газа и жидкости, например метана, нефти, сланцевого масло, воды и т.д.
Claims (3)
1. Устройство для ориентированного разрыва горных пород, включающее полый цилиндрический корпус с радиальными отверстиями, на концах корпуса установлены шланги, на корпус надета втулка из эластичного материала с радиальными отверстиями, при этом радиальные отверстия на корпусе и указанной втулке не совпадают, на свободном от корпуса конце нижнего шланга установлена заглушка, отличающееся тем, что шланги и корпус с надетой на него втулкой из эластичного материала размещены в колонне втулок со скошенными вовнутрь торцами, на колонну втулок надета эластичная оболочка, на которой установлен рукав из проницаемого для жидкости материала и заполнен сыпучим веществом, отвердевающим при взаимодействии с жидкостью.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что втулки со скошенными вовнутрь торцами выполнены меньшей длины, чем расстояние между шлангами.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вещество, которым заполнен рукав, при отвердении расширяется.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012144475/03A RU2512053C1 (ru) | 2012-10-18 | 2012-10-18 | Устройство для ориентированного разрыва горных пород |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012144475/03A RU2512053C1 (ru) | 2012-10-18 | 2012-10-18 | Устройство для ориентированного разрыва горных пород |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2512053C1 true RU2512053C1 (ru) | 2014-04-10 |
Family
ID=50438354
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012144475/03A RU2512053C1 (ru) | 2012-10-18 | 2012-10-18 | Устройство для ориентированного разрыва горных пород |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2512053C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2641679C1 (ru) * | 2017-03-28 | 2018-01-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук | Устройство для ориентированного разрыва горных пород |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2209970C1 (ru) * | 2001-11-27 | 2003-08-10 | Институт горного дела СО РАН | Устройство для разрушения горных пород гидроразрывом |
RU2292456C1 (ru) * | 2005-06-06 | 2007-01-27 | Институт горного дела Сибирского отделения Российской академии наук | Способ оценки напряженного состояния горных пород и устройство для его осуществления |
RU2367795C1 (ru) * | 2008-04-23 | 2009-09-20 | Институт горного дела Сибирского отделения Российской академии наук | Анкер (варианты) |
RU2441149C1 (ru) * | 2010-06-18 | 2012-01-27 | Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Сибирского отделения РАН | Способ ориентированного гидроразрыва горных пород и устройство для его осуществления |
RU2454539C1 (ru) * | 2011-01-11 | 2012-06-27 | Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Сибирского отделения РАН | Скважинное устройство для образования направленных трещин |
-
2012
- 2012-10-18 RU RU2012144475/03A patent/RU2512053C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2209970C1 (ru) * | 2001-11-27 | 2003-08-10 | Институт горного дела СО РАН | Устройство для разрушения горных пород гидроразрывом |
RU2292456C1 (ru) * | 2005-06-06 | 2007-01-27 | Институт горного дела Сибирского отделения Российской академии наук | Способ оценки напряженного состояния горных пород и устройство для его осуществления |
RU2367795C1 (ru) * | 2008-04-23 | 2009-09-20 | Институт горного дела Сибирского отделения Российской академии наук | Анкер (варианты) |
RU2441149C1 (ru) * | 2010-06-18 | 2012-01-27 | Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Сибирского отделения РАН | Способ ориентированного гидроразрыва горных пород и устройство для его осуществления |
RU2454539C1 (ru) * | 2011-01-11 | 2012-06-27 | Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Сибирского отделения РАН | Скважинное устройство для образования направленных трещин |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2641679C1 (ru) * | 2017-03-28 | 2018-01-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук | Устройство для ориентированного разрыва горных пород |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103742129B (zh) | 松软煤层钻孔测定煤层瓦斯压力的方法 | |
US10816312B2 (en) | Integrated hole sealing device for loosening blasting and water injection of underground deep hole | |
RU2704997C1 (ru) | Способ и устройство управления участком обрушения верхней части угольного пласта за счет применения технологии импульсного гидравлического разрыва пласта | |
CN104790951B (zh) | 弱化距煤层100~350m高位坚硬顶板的方法及装置 | |
US9714555B2 (en) | Method of plugging a well | |
AU2016231635B2 (en) | A method of improving the wetted radius of high pressure water injection of lowly permeable coal seams through sublevel presplitting | |
US9822632B2 (en) | Method of pressure testing a plugged well | |
WO2016019826A1 (zh) | 基于水力割缝的冻结式石门揭煤方法 | |
RU2006126830A (ru) | Управление по нескольким азимутам вертикальными трещинами, возникающими при гидравлических разрывах в рыхлых или слабосцементированных осадочных породах | |
WO2008064305A3 (en) | Recovery of bitumen by hydraulic excavation | |
RU2572631C2 (ru) | Устройство для создания трещин | |
CN102996159A (zh) | 一种瓦斯抽采钻孔多相介质封堵装置及方法 | |
BRPI0709933A2 (pt) | sistema de poço, e, método para monitorar pressão em um poço | |
CN111878137B (zh) | 一种注浆锚杆和巷道弹性支护方法 | |
CN106437522A (zh) | 深水平、高地应力揭煤钻孔施工装置及方法 | |
CN105041344A (zh) | 一种微裂隙围岩预切槽高压气体扩缝注浆堵水方法 | |
CN102383728A (zh) | 煤矿冲击地压缺陷分割控制方法 | |
CN105201482A (zh) | 液流空化装置、系统及方法 | |
US10876380B2 (en) | Sealing a bore or open annulus | |
CN105545237A (zh) | 一种易钻防转锚定结构 | |
RU2512053C1 (ru) | Устройство для ориентированного разрыва горных пород | |
CN205089301U (zh) | 液流空化装置及系统 | |
CN204457595U (zh) | 油管桥塞 | |
CN103939075B (zh) | 一种提高煤矿瓦斯抽采效果的压裂方法及装置 | |
RU2441149C1 (ru) | Способ ориентированного гидроразрыва горных пород и устройство для его осуществления |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141019 |