RU2641679C1 - Rock oriented cutting device - Google Patents
Rock oriented cutting device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2641679C1 RU2641679C1 RU2017110440A RU2017110440A RU2641679C1 RU 2641679 C1 RU2641679 C1 RU 2641679C1 RU 2017110440 A RU2017110440 A RU 2017110440A RU 2017110440 A RU2017110440 A RU 2017110440A RU 2641679 C1 RU2641679 C1 RU 2641679C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sleeve
- radial holes
- rock
- cylindrical body
- hollow cylindrical
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для формирования в породных массивах сплошных трещин нужных размеров, повышающих эффективность воздействия на породный массив с целью, например, создания условий, облегчающих обрушение кровли в выработанное пространство.The invention relates to mining and can be used to form continuous cracks in the rock massifs of the desired size, increasing the effectiveness of the impact on the rock mass with the aim, for example, of creating conditions that facilitate the collapse of the roof in the worked out space.
Известно устройство для ориентированного гидроразрыва горных пород по патенту РФ №2441149, кл. Е21В 43/26, опубл. 27.01.2012 г., бюл. №3, 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.A device for oriented fracturing of rocks according to the patent of the Russian Federation No. 2441149, class. ЕВВ 43/26, publ. 01/27/2012, bull. No. 3, including a hollow cylindrical body with radial holes, at the ends of which hoses are installed. A sleeve made of elastic material with radial holes is put on the body. The radial holes in the body and the elastic sleeve do not match. A plug is installed on the end of the lower hose that is free from the housing.
Общим у аналога с предлагаемым устройством является наличие полого корпуса с радиальными отверстиями и двух герметизирующих элементов.Common with the analogue of the proposed device is the presence of a hollow body with radial holes and two sealing elements.
Это устройство предназначено для гидроразрыва горной породы через скважину в заданной плоскости при условии, что в стенках скважины прорезана соответствующая инициирующая полость. 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.This device is designed for hydraulic fracturing of a rock through a well in a given plane, provided that a corresponding initiating cavity is cut in the walls of the well. Its use is associated with the known difficulties of combining the initiating cavity with the space between the sealing elements. In addition, the device is not able to work in areas of violation of the walls of the well, caused by high stresses in the rock mass. All this leads to its relatively low efficiency.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является устройство для ориентированного разрыва горных пород по патенту РФ №2512053, кл. Е21В 43/26, опубл. 10.04.2014 г., бюл. №10, включающее 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 указанной 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.The closest in technical essence and the set of essential features is a device for oriented fracturing of rocks according to the patent of the Russian Federation No. 2512053, class. ЕВВ 43/26, publ. 04/10/2014, bull. No. 10, including a hollow cylindrical body with radial holes. Hoses are installed at the ends of the housing. A sleeve made of elastic material with radial holes is put on the body. The radial holes on the body and the specified sleeve do not match. A plug is installed on the end of the lower hose that is free from the housing. Hoses and a housing with a sleeve made of elastic material put on it are placed in a sleeve string with inwardly beveled ends. An elastic casing is put on the sleeve column, on which a sleeve of liquid-permeable material is mounted and filled with a loose substance that hardens upon interaction with the liquid.
Общим у прототипа с предлагаемым устройством является наличие полого корпуса с радиальными отверстиями, втулки со скошенным вовнутрь торцом и рукава из проницаемого для жидкости материала, заполненного сыпучим веществом, отвердевающим при взаимодействии с жидкостью.In common with the prototype of the proposed device is the presence of a hollow body with radial holes, bushings with a beveled inward end and sleeves made of a liquid-permeable material filled with a bulk substance that solidifies when interacting with the liquid.
В этом устройстве отсутствует возможность продольного раздвижения частей полого цилиндрического корпуса относительно радиальных отверстий (плоскости разрыва горной породы). Поэтому существенная часть растягивающего горную породу усилия, создаваемого давлением рабочей жидкости в плоскости, ортогональной оси скважины, компенсируется нераздвижным корпусом и не передается стенкам скважины. Кроме того, корпус из-за его сильной механической связи со стенками скважины (через шланги, втулки, эластичную оболочку и указанный рукав) проявляет свойство арматуры, препятствующей разрыву горной породы поперек скважины. В результате для разрыва горной породы при условии необходимости создания трещины поперек скважины с большим раскрытием это устройство обладает сравнительно низкой эффективностью.In this device, there is no possibility of longitudinal extension of the parts of the hollow cylindrical body relative to the radial holes (rock fracture plane). Therefore, a significant part of the tensile force of the rock created by the pressure of the working fluid in a plane orthogonal to the axis of the well is compensated by a non-expanding body and is not transmitted to the walls of the well. In addition, the body due to its strong mechanical connection with the walls of the well (through hoses, bushings, an elastic shell and the specified sleeve) exhibits the property of reinforcement, preventing the rock from breaking across the well. As a result, to break the rock, provided it is necessary to create a crack across the well with a large opening, this device has a relatively low efficiency.
Решаемая техническая проблема заключается в повышении эффективности устройства за счет увеличения растягивающего усилия в плоскости, ортогональной оси скважины, и исключения его влияния на усилие разрыва горной породы.The technical problem to be solved is to increase the efficiency of the device by increasing the tensile force in the plane orthogonal to the axis of the well and eliminating its effect on the rock fracture force.
Проблема решается тем, что устройство для ориентированного разрыва горных пород, включающее полый цилиндрический корпус с радиальными отверстиями, втулку со скошенным вовнутрь торцом, рукав из проницаемого для жидкости материала, заполненный сыпучим веществом, отвердевающим при взаимодействии с жидкостью, согласно техническому решению оно снабжено вторым рукавом, при этом полый цилиндрический корпус с радиальными отверстиями выполнен в виде стакана, который со стороны, противоположной его дну, вставлен с возможностью продольного перемещения во втулку до радиальных отверстий, а втулка со стороны, свободной от указанного корпуса, скреплена с колонной труб для подачи рабочей жидкости, при этом один из указанных рукавов намотан на втулку, а другой - на свободный от втулки конец корпуса до радиальных отверстий.The problem is solved in that a device for oriented rock fracturing, comprising a hollow cylindrical body with radial holes, a sleeve with a beveled inward end, a sleeve of liquid-permeable material, filled with a bulk substance that solidifies when interacting with the liquid, according to the technical solution, it is equipped with a second sleeve wherein the hollow cylindrical body with radial holes is made in the form of a glass, which is inserted with the possibility of longitudinal perpendicularly from the side opposite to its bottom room into the sleeve to the radial holes, and the sleeve on the side free from the specified housing is fastened with a pipe string for supplying working fluid, one of these sleeves being wound on the sleeve, and the other on the end of the housing free from the sleeve to the radial holes.
Такое изобретение обеспечивает возможность скреплять со стенками скважины втулку и вставленный в нее с возможностью продольного перемещения полый цилиндрический корпус в виде стакана раздельно и по обе стороны плоскости разрыва горной породы. Поэтому устройство не препятствует разрыву горной породы и не уменьшает площадь, на которую действует давление рабочей жидкости. В результате создается максимально возможное (для данного давления и диаметра скважины) растягивающее горную породу усилие и беспрепятственное со стороны устройства раскрытие формируемой трещины разрыва. Второй рукав позволяет скреплять указанный корпус со стенками скважины отдельно от втулки. Выполнение указанного корпуса в виде стакана исключает возможность проникновения рабочей жидкости за пределы участка установки устройства. Намотка одного рукава на втулку, а второго на свободный от втулки конец стакана до радиальных отверстий обеспечивает возможность разнонаправленного перемещения втулки и корпуса вдоль скважины. При этом из-за такой намотки рукавов и выполнения торца втулки скошенным вовнутрь на уровне радиальных отверстий образуется щель, которую затем используют для инициирования разрыва горной породы в заданной плоскости. Таким образом, повышается эффективность устройства за счет увеличения растягивающего усилия в плоскости, ортогональной оси скважины, и исключения его влияния на усилие разрыва горной породы.Such an invention makes it possible to fasten a sleeve and a hollow cylindrical cylindrical body inserted into it with the possibility of longitudinal movement in the form of a cup separately and on both sides of the rock fracture plane. Therefore, the device does not prevent the rupture of the rock and does not reduce the area on which the pressure of the working fluid. As a result, the maximum possible force (for a given pressure and borehole diameter) is created that stretches the rock and unhindered from the device side discloses the fracture gap that is formed. The second sleeve allows you to fasten the specified housing with the walls of the well separately from the sleeve. The execution of the specified housing in the form of a glass eliminates the possibility of penetration of the working fluid outside the installation area of the device. Winding one sleeve on the sleeve, and the second on the end of the cup, which is free from the sleeve, to the radial holes provides the possibility of multidirectional movement of the sleeve and body along the well. In this case, due to such winding of the sleeves and the execution of the end face of the sleeve beveled inward at the level of the radial holes, a gap is formed, which is then used to initiate a rock break in a given plane. Thus, the efficiency of the device is increased by increasing the tensile force in the plane orthogonal to the axis of the well, and eliminating its effect on the rock fracture force.
Целесообразно указанный корпус со стороны его дна, на уровне радиальных отверстий, выполнить со ступенчатым цилиндрическим утолщением. Такое утолщение фиксирует исходную величину вхождения указанного корпуса во втулку, располагая тем самым радиальные отверстия в области нахождения скоса торца втулки. Это автоматически совмещает радиальные отверстия с полостью, в которую затем подают рабочую жидкость для разрыва горной породы, что снижает трудоемкость установки устройства в скважине и, следовательно, повышает эффективность его эксплуатации.It is advisable that the specified housing from the side of its bottom, at the level of the radial holes, to perform with a stepped cylindrical thickening. Such a thickening fixes the initial value of the occurrence of the specified housing in the sleeve, thereby locating radial holes in the region of the bevel end of the sleeve. This automatically combines the radial holes with the cavity into which the working fluid is then fed to break the rock, which reduces the complexity of installing the device in the well and, therefore, increases the efficiency of its operation.
Целесообразно на втулке и указанном корпусе по обе стороны участков намотки упомянутых рукавов выполнить кольцевые выступы. Это исключает сползание упомянутых рукавов за пределы участков их намотки, что упрощает изготовление и транспортирование устройства, тем самым повышая эффективность его эксплуатации.It is advisable to make annular protrusions on the sleeve and the specified housing on both sides of the winding sections of the said sleeves. This eliminates the slipping of the mentioned sleeves beyond the areas of their winding, which simplifies the manufacture and transportation of the device, thereby increasing the efficiency of its operation.
Целесообразно втулку намагнитить. Это исключает выпадение указанного корпуса из втулки при подаче устройства в нисходящие скважины, что расширяет область его применения и, следовательно, эффективность работы.It is advisable to magnetize the sleeve. This eliminates the loss of the specified housing from the sleeve when feeding the device into the downhole, which expands the scope of its application and, therefore, the efficiency.
Целесообразно втулку скрепить с колонной труб для подачи рабочей жидкости резьбовым соединением, направление резьбы которого противоположно направлению резьбы для соединения между собой труб в колонну. Это исключает при выкручивании из втулки указанной колонны труб раскручивание составляющих ее труб, что увеличивает надежность работы устройства, повышая его эффективность.It is advisable to fasten the sleeve to the pipe string to supply the working fluid with a threaded connection, the thread direction of which is opposite to the thread direction for connecting the pipes to the column. This eliminates when unscrewing from the sleeve of the specified pipe string unscrewing its constituent pipes, which increases the reliability of the device, increasing its efficiency.
Сущность изобретения поясняется примером конструктивного исполнения устройства для ориентированного разрыва горных пород и чертежом, на котором показан его общий вид в продольном разрезе.The invention is illustrated by an example of a structural embodiment of a device for oriented fracturing of rocks and a drawing, which shows its General view in longitudinal section.
Устройство для ориентированного разрыва горных пород (см. чертеж) включает полый цилиндрический корпус в виде стакана 1 с радиальными отверстиями 2 (далее - отверстия 2). Стакан 1 со стороны, противоположной его дну, вставлен с возможностью продольного перемещения во втулку 3 со скошенным внутрь торцом (далее - втулка 3) до отверстий 2. Втулка 3 со стороны, свободной от стакана 1, скреплена с колонной 4 труб для подачи рабочей жидкости (далее - колонна 4). Устройство имеет два рукава 5 и 6 из проницаемого для жидкости материала, заполненных сыпучим веществом, отвердевающим при взаимодействии с жидкость. Рукав 5 намотан на втулку 3, а рукав 6 на свободный от втулки 3 конец стакана 1 до отверстий 2. Стакан 1 со стороны его дна, на уровне отверстий 2, может быть выполнен со ступенчатым цилиндрическим утолщением 7 (далее - утолщение 7). На втулке 3 и стакане 1 по обе стороны участков намотки рукавов 5 и 6 могут быть выполнены кольцевые выступы 8 (далее - выступы 8). Втулка 3 может быть намагничена. Втулка 3 с колонной 4 может быть скреплена резьбовым соединением 9, направление резьбы которого противоположно направлению резьбы для соединения между собой труб в колонну 4. Устройство подано в восстающую скважину 10 (далее - скважина 10) для проведения в плоскости 11 разрыва горной породы из полости 12, образованной скошенным вовнутрь торцом втулки 3 и утолщением 7 с выступом 8.A device for oriented fracturing of rocks (see drawing) includes a hollow cylindrical body in the form of a
Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.
Рукава 5 и 6 пропитывают жидкостью, взаимодействующей с сыпучим веществом, например опусканием устройства в емкость с водой. Затем устройство подают в скважину 10 на заданную глубину и удерживают его до отвердения смеси сыпучего вещества и жидкости в рукавах 5 и 6, отчего стакан 1 и втулка 3 скрепляются через них со стенками скважины 10. По колонне 4 подают рабочую жидкость под давлением, которая через втулку 3, стакан 1, отверстия 2 поступает в полость 12. Давление рабочей жидкости создает усилие, воздействующее на стакан 1 и втулку 3 в противоположных направлениях. Поэтому в плоскости 11, относительно которой стакан 1 и втулка 3 скреплены со стенками скважины 10 по разные ее стороны, возникают растягивающие напряжения, приводящие к разрыву горной породы с образованием трещины (не показана). Рабочую жидкость подают до тех пор, пока указанная трещина не достигнет нужных размеров. После этого прекращают подачу рабочей жидкости, колонну 4 выкручивают из втулки 3 и извлекают из скважины 10.
Устройство разработано для проведения в восстающих скважинах поперечных разрывов породных массивов, что необходимо при реализации гидродинамической стратификации труднообрушающихся кровель в технологиях отработки пологих угольных пластов механизированными комплексами. Для гидродинамической стратификации кровли вдоль вентиляционного штрека бурят ряд скважин, из которых, начиная от их забоя, формируют последовательно несколько (три, четыре) протяженных поперечных трещин, уменьшающих значения прочностных характеристик кровли. Так как трещины формируют от забоя к устью скважин, извлекать устройства, с помощью которых создавали предыдущие трещины, из скважин для проведения последующих разрывов горной породы не требуется. Стоимость устройств по сравнению со снижением себестоимости добычи угля за счет их использования не существенна. Поэтому целесообразно считать их одноразовыми. Вместе с этим при необходимости их можно относительно легко извлечь из скважины путем вырезания по рукавам 5 и 6 колонковой коронкой (трубой с алмазным кольцом на торце).The device was developed for conducting transverse gaps in rock masses in rising wells, which is necessary when implementing hydrodynamic stratification of hard-to-collapse roofs in technologies for mining flat coal seams with mechanized complexes. For hydrodynamic stratification of the roof, a number of wells are drilled along the ventilation drift, from which, starting from their bottom, several (three, four) long transverse cracks are successively formed, which reduce the strength characteristics of the roof. Since cracks form from the bottom to the wellhead, it is not necessary to remove the devices with which the previous cracks were created from the wells for subsequent rock breaks. The cost of the devices compared to the reduction in the cost of coal production due to their use is not significant. Therefore, it is advisable to consider them disposable. At the same time, if necessary, they can be relatively easily removed from the well by cutting along the
Особое внимание следует уделять герметизации скважины 10 и прочности связи с ее стенками стакана 1 и втулки 3, что обеспечивается рукавами 6 и 5. На чертеже показаны зазоры между витков рукавов 5 и 6 для наглядности. Фактически между стенками скважины 10 и стаканом 1, а также между стенками скважины 10 и втулкой 3 образуются непроницаемые для рабочей жидкости сплошные пробки из плотно прижатых друг к другу витков рукавов 5 и 6, надежно скрепляющие горную породу со стаканом 1 и втулкой 3. Достигается это добавлением в сыпучее вещество расширяющегося компонента и выбором длин участков намотки рукавов 5 и 6.Particular attention should be paid to sealing the well 10 and the bond strength with its walls of the
Устройство предполагается использовать для разрыва горной породы через восстающие скважины 10. Вместе с этим его можно использовать и для нисходящих скважин 10, например, в технологиях выщелачивания меди или урана. Это достигается тем, что втулка 3 намагничена и поэтому она исключает выпадение из нее стакана 1 с намотанным на него рукавом 6 под действием собственного веса.The device is supposed to be used to break the rock through the rising
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017110440A RU2641679C1 (en) | 2017-03-28 | 2017-03-28 | Rock oriented cutting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017110440A RU2641679C1 (en) | 2017-03-28 | 2017-03-28 | Rock oriented cutting device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2641679C1 true RU2641679C1 (en) | 2018-01-19 |
Family
ID=68235490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017110440A RU2641679C1 (en) | 2017-03-28 | 2017-03-28 | Rock oriented cutting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2641679C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113818878A (en) * | 2021-10-28 | 2021-12-21 | 烟台杰瑞石油装备技术有限公司 | Hydraulic fracturing rock breaking method and system |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4968100A (en) * | 1989-02-06 | 1990-11-06 | Dennis Corneil | Expansion fracture device |
| RU2253013C1 (en) * | 2003-12-24 | 2005-05-27 | Институт горного дела Сибирского отделения Российской Академии наук (статус государственного учреждения) | Device for destruction of rocks by hydraulic fracturing |
| RU2512053C1 (en) * | 2012-10-18 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук | Rock oriented cutting device |
| RU143091U1 (en) * | 2013-05-21 | 2014-07-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук | ROCK HYDRAULIC STRUCTURE |
| RU2558845C1 (en) * | 2014-07-15 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук | Borehole device for formation of directed fractures |
-
2017
- 2017-03-28 RU RU2017110440A patent/RU2641679C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4968100A (en) * | 1989-02-06 | 1990-11-06 | Dennis Corneil | Expansion fracture device |
| RU2253013C1 (en) * | 2003-12-24 | 2005-05-27 | Институт горного дела Сибирского отделения Российской Академии наук (статус государственного учреждения) | Device for destruction of rocks by hydraulic fracturing |
| RU2512053C1 (en) * | 2012-10-18 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук | Rock oriented cutting device |
| RU143091U1 (en) * | 2013-05-21 | 2014-07-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук | ROCK HYDRAULIC STRUCTURE |
| RU2558845C1 (en) * | 2014-07-15 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук | Borehole device for formation of directed fractures |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113818878A (en) * | 2021-10-28 | 2021-12-21 | 烟台杰瑞石油装备技术有限公司 | Hydraulic fracturing rock breaking method and system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10774591B2 (en) | Drill-power-based directional hydraulic fracturing system for downhole quick slotting and method thereof | |
| CN103821516B (en) | The method of secondary release preventing and treating bump | |
| CN103233768B (en) | Horizontal-drilling staged-fracturing pressure relief method for underground coal bed | |
| US9714555B2 (en) | Method of plugging a well | |
| US8079416B2 (en) | Plug for a perforated liner and method of using same | |
| CN110344805B (en) | Directional fracturing device and method for underground drilling | |
| CN107013181A (en) | Dissolvable bridge plug and bridging plug frac system | |
| CN204252969U (en) | Sand prevention tubular column and production tubular column | |
| RU2572631C2 (en) | Device for fracturing | |
| GB2509554A (en) | Method of plugging a well for permanent abandonment | |
| WO2014117848A1 (en) | A method of pressure testing a plugged well | |
| CN105114117A (en) | Gas drainage method based on expansion material | |
| CN105545252A (en) | Anti-rotation fracture bridge plug beneficial to drilling | |
| CN103643976B (en) | Callable nylon separate assembling anchor pole and the installation of anchor pole and recovery method | |
| RU2641679C1 (en) | Rock oriented cutting device | |
| CN105545237A (en) | Anti-rotation anchoring structure beneficial to drilling | |
| EP3577279B1 (en) | Injection tool and a method for injection | |
| CN112253040B (en) | Segmented rapid hole sealing method for coal mine top-breaking blasting drilling | |
| US2357145A (en) | Full hole cementing device | |
| RU2702041C1 (en) | Device for oriented rupture of rocks | |
| CN203685145U (en) | Gun throwing device for perforating gun | |
| CN206769869U (en) | Dissolvable bridge plug and bridging plug frac system | |
| RU2512053C1 (en) | Rock oriented cutting device | |
| CN102926697B (en) | Port closing device, gas drainage system and port closing method | |
| RU2302525C1 (en) | Device for directional crack formation in well |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190329 |