RU2756595C1 - Устройство для образования направленных трещин в скважинах - Google Patents
Устройство для образования направленных трещин в скважинах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2756595C1 RU2756595C1 RU2021103787A RU2021103787A RU2756595C1 RU 2756595 C1 RU2756595 C1 RU 2756595C1 RU 2021103787 A RU2021103787 A RU 2021103787A RU 2021103787 A RU2021103787 A RU 2021103787A RU 2756595 C1 RU2756595 C1 RU 2756595C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wedges
- elastic sleeve
- walls
- elastic
- valve
- Prior art date
Links
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 13
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 claims description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract description 23
- 230000035515 penetration Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 abstract description 2
- 238000007872 degassing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 2
- 230000009172 bursting Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010438 granite Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 239000010435 syenite Substances 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/25—Methods for stimulating production
- E21B43/26—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
- E21B43/267—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures reinforcing fractures by propping
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C37/00—Other methods or devices for dislodging with or without loading
- E21C37/06—Other methods or devices for dislodging with or without loading by making use of hydraulic or pneumatic pressure in a borehole
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для образования трещин в скважинах с целью дегазации угольных и соляных пластов, отделения блоков от массивов, добычи ценного кристаллического сырья и строительного камня, обрушения кровли. Техническим результатом является повышение эффективности образования направленных трещин в скважинах за счёт одновременного воздействия на породный массив гидравлическим давлением, распором стенок скважины и усилием вдавливания клиньев вне зависимости от глубины внедрения последних в горную породу. Устройство включает полый цилиндрический корпус с каналом подвода рабочей жидкости. Соосный корпусу эластичный рукав, клинья, клапан, отверстия в стенках корпуса, сообщающие его полость с пространством под эластичным рукавом. Эластичный рукав с обоих концов скреплён с корпусом. Клинья установлены на свободном от эластичного рукава конце корпуса в плоскости, проходящей через его ось. Клапан выполнен в виде эластичной втулки, надетой на корпус между эластичным рукавом и клиньями. В корпусе выполнены отверстия, сообщающие его полость с пространством под эластичной втулкой, и продольные прорези между клиньями, обеспечивающие возможность раздвижения его боковой поверхности для создания заданного усилия вдавливания клиньев в стенки скважины. Внутри корпуса с исключением продольного перемещения относительно него размещён стакан из эластичного материала таким образом, что он перекрывает указанные прорези. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Техническое решение относится к горному делу и может быть использовано для образования трещин в скважинах с целью дегазации угольных и соляных пластов, отделения блоков от массивов, добычи ценного кристаллического сырья и строительного камня, обрушения кровли.
Известно устройство для разрушения горных пород по авт. св. СССР № 901522, кл. Е21С 37⁄02, опубл. 30. 01. 1982, бюл. № 4. Оно включает цилиндрический корпус со щелями, распирающие пластины и эластичный баллон со штуцером. Распирающие пластины состоят не менее чем из двух твёрдосплавных сегментов, закреплённых на упругих металлических полосах. При этом распирающие пластины расположены в щелях, выполненных в диаметральной плоскости цилиндрического корпуса.
Общим у аналога с предлагаемым устройством является наличие цилиндрического корпуса со щелями, распирающих пластин и эластичного баллона.
С помощью этого устройства можно создавать сравнительно небольшие трещины, размеры которых определяются воздействием на горную породу лишь распирающими пластинами. Поэтому оно обладает относительно низкой эффективностью.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является устройство для образования направленных трещин в скважинах по авт. св. СССР № 1222837, кл. Е21С 37⁄06, E21B 43//25,опубл. 07. 04. 1986, бюл. № 13. Оно включает полый цилиндрический корпус с торцевым каналом подвода рабочей жидкости, соосный корпусу эластичный рукав с накладками с рабочими органами в виде клиньев на наружной поверхности. Устройство снабжено обжимными кольцами, связывающими накладки между собой и с эластичным рукавом, кольцевым герметизатором, установленным на корпусе со стороны канала подвода рабочей жидкости, запорным клапаном, установленным на противоположной стороне корпуса с возможностью продольного перемещения, и фиксатором положения клапана. Эластичный рукав установлен на корпусе между кольцевым герметизатором и запорным клапаном и жёстко связан с ним своими торцами. В стенках корпуса выполнены отверстия, сообщающие его полость с пространством под эластичным рукавом и запорным клапаном. Фиксатор положения клапана выполнен в виде зацепов, связанных с накладками жёстко, а с клапаном – с возможностью расцепления при раздвижении накладок.
Общим у прототипа с предлагаемым устройством является наличие полого цилиндрического корпуса с каналом подвода рабочей жидкости, соосного корпусу эластичного рукава, клиньев, клапана, отверстий в стенках корпуса, сообщающих его полость с пространством под эластичным рукавом.
Это устройство не позволяет подавать рабочую жидкость в зону образования направленных трещин до внедрения клиньев в стенки скважины, что существенно затрудняет формирование трещин в крепких горных породах (гранит, сиенит, диабаз). Кроме этого, соосный корпусу эластичный рукав не распирает стенки скважины из-за отсутствия с ними непосредственного контакта, от чего существенно усложняется создание дополнительного поля растягивающих напряжений с заданной ориентацией, например, размещением таких устройств в нескольких скважинах, пройденных в одной плоскости. Всё это обуславливает относительно низкую эффективность работы устройства.
Решаемая техническая проблема заключается в повышении эффективности образования направленных трещин в скважинах за счёт одновременного воздействия на породный массив гидравлическим давлением, распором стенок скважины и усилием вдавливания клиньев вне зависимости от глубины внедрения последних в горную породу.
Проблема решается тем, что в устройстве для образования направленных трещин в скважинах, включающем полый цилиндрический корпус с каналом подвода рабочей жидкости, соосный корпусу эластичный рукав, клинья, клапан, отверстия в стенках корпуса, сообщающие его полость с пространством под эластичным рукавом, согласно техническому решению эластичный рукав с обоих концов скреплён с корпусом, клинья установлены на свободном от эластичного рукава конце корпуса в плоскости, проходящей через его ось, клапан выполнен в виде эластичной втулки, надетой на корпус между эластичным рукавом и клиньями, при этом в корпусе выполнены отверстия, сообщающие его полость с пространством под эластичной втулкой, и продольные прорези между клиньями, обеспечивающие возможность раздвижения его боковой поверхности для создания заданного усилия вдавливания клиньев в стенки скважины, а внутри корпуса с исключением продольного перемещения относительно него размещён стакан из эластичного материала таким образом, что он перекрывает указанные прорези.
Техническое решение реализует идею подачи рабочей жидкости в зону разрыва горной породы, обусловленную в отличие от прототипа не глубиной внедрения, а усилием вдавливания клиньев в стенки скважины. Обусловлено это тем, что открытие клапана для подачи рабочей жидкости в зону разрыва горной породы происходит не в результате внедрения клиньев на заданную глубину в стенки скважины, а в результате достижения давлением рабочей жидкости фиксированного значения, задаваемого упругостью эластичной втулки и местоположением расположенных под ней отверстий в корпусе. При этом эластичный рукав за счёт скрепления его обоих концов с корпусом герметизирует скважину и распирает её стенки. Клинья, установленные на свободном от эластичного рукава конце корпуса в плоскости, проходящей через его ось, концентрируют напряжения, обеспечивающие разрыв горной породы вдоль устройства, начиная от его свободного конца. Благодаря выполнению клапана в виде эластичной втулки, надетой на корпус между эластичным рукавом и клиньями, обеспечивается возможность изменением упругости эластичной втулки задавать усилие распора стенок скважины и вдавливания в них клиньев в широком диапазоне, вплоть до механического разрыва горной породы. Выполнение в корпусе отверстий, сообщающих его полость с пространством под эластичной втулкой, позволяет после достижения заданного усилия распора стенок скважины и вдавливания в них клиньев подавать рабочую жидкость в зону разрыва горной породы. Продольные прорези в корпусе между клиньями, обеспечивающие возможность раздвижения его боковой поверхности для создания заданного усилия вдавливания клиньев в стенки скважины, позволяют раздвигать клинья для их внедрения в стенки скважины. Размещение в корпусе с исключением продольного перемещения относительно него стакана из эластичного материала таким образом, что он перекрывает продольные прорези, не позволяет рабочей жидкости проникать в зону разрыва горной породы через указанные прорези. В результате после проникновения в зону разрыва горной породы рабочей жидкости через указанный клапан породный массив подвергается одновременному воздействию гидравлическим давлением, распором стенок скважины и усилием вдавливания клиньев вне зависимости от глубины внедрения последних в горную породу, от чего повышается эффективность работы устройства.
Целесообразно между корпусом и стаканом из эластичного материала разместить перекрывающие указанные прорези пластины. Это исключает продавливание поверхностей стакана в указанные прорези, что повышает надёжность работы устройства и, следовательно, способствует повышению эффективности образования направленных трещин, ибо снижаются трудозатраты и время на его профилактику и ремонт.
Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения устройства для образования направленных трещин в скважинах и чертежами фиг. 1 - 4.
На фиг. 1 показана схема устройства для образования направленных трещин в скважинах в исходном состоянии в скважине, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А – А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б – Б на фиг. 1, на фиг. 4 внешний вид устройства.
Устройство для образования направленных трещин в скважинах (фиг. 1) включает полый цилиндрический корпус 1 (далее – корпус 1) с каналом 2 подвода рабочей жидкости, соосный корпусу 1 эластичный рукав 3 (далее – рукав 3), клинья 4, клапан, отверстия 5 в стенках корпуса 1, сообщающие его полость с пространством под рукавом 3. Рукав 3 с обоих концов скреплён с корпусом 1, например, обжимными кольцами 6 (далее – кольца 6). Клинья 4 установлены на свободном от рукава 3 конце корпуса 1 в плоскости, проходящей через его ось. Клапан выполнен в виде эластичной втулки 7 (далее – втулка 7), надетой на корпус 1 между рукавом 3 и клиньями 4. В корпусе 1 выполнены отверстия 8, сообщающие его полость с пространством под втулкой 7,и продольные прорези 9 (далее – прорези 9) между клиньями 4, обеспечивающие возможность раздвижения его боковой поверхности для создания заданного усилия вдавливания клиньев 4 в стенки скважины 10 (фиг. 2). Внутри корпуса 1 с исключением продольного перемещения относительно него размещён стакан 11 из эластичного материала таким образом, что он перекрывает прорези 9. Между корпусом 1 и стаканом 11 могут быть размещены перекрывающие прорези 9 пластины, например, в виде диска 12, полос 13, втулки 14 (фиг. 3). Диск 12, полосы 13 и втулка 14 могут быть скреплены между собой, например, точечной сваркой. При этом полосы 13 с диском 12 и втулкой 14 могут скрепляться непосредственно, а диск 12 с втулкой 14 могут скрепляться через полосы 13.Для облегчения раздвижения стенок корпуса 1 с клиньями 4 на конце прорези 9 (фиг. 4) со стороны втулки 7 может быть выполнено ступенчатое расширение 15 (далее – расширение 15). Втулка 7, чтобы исключить её перемещение вдоль корпуса 1 течением нагнетаемой рабочей жидкости, может быть скреплена одним концом с корпусом 1, например, обжимным кольцом 16. Для подачи рабочей жидкости в канал 2 корпус 1 соединён резьбой 17 с трубой 18. Внутри корпуса 1 для исключения продольного перемещения по нему стакана 11 давлением рабочей жидкости могут быть выполнены выступы 19 (фиг. 1). Устройство подано в скважину 10 до упора в её забой.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Устройство подсоединяют к трубе 18 (колонне труб) и подают в скважину 10 до упора в её забой. По трубе 18 подают рабочую жидкость, под давлением которой рукав 3 герметизирует скважину 10 и распирает её стенки, а стакан 11 через полосы 13 воздействует на стенки корпуса 1, от чего клинья 4 придавливаются к горной породе (стенкам скважины 10). При этом стакан 11 удерживается от продольного перемещения относительно корпуса 1 выступами 19 и диском 12 и, благодаря втулке 14, не продавливается в расширение 15. Рабочая жидкость, когда давление в ней достигает предела удержания её во внутренней полости корпуса 1втулкой 7, продавливается через образуемый давлением рабочей жидкости зазор между корпусом 1 и втулкой 7 в скважину 10 в область нахождения клиньев 4. После этого породный массив одновременно подвергается воздействию гидравлическим давлением на участке нахождения клиньев 4, распором стенок скважины 10 на их контакте с рукавом 3, усилием вдавливания клиньев 4 по линиям их контакта с горной породой, по которым концентрируются напряжения, определяющие место возникновения начальной трещины (место начала разрыва породного массива). При достижении напряжений на контакте клиньев 4 и стенок скважины 10 предела прочности горной породы возникает начальная трещина, куда устремляется рабочая жидкость и развивает её. Отметим, что размеры трещины, формируемой гидравлическим разрывом горной породы, при прочих равных условиях определяются объёмом закаченной в неё рабочей жидкости. Подав в зону разрыва горной породы заданный объём рабочей жидкости, сбрасывают давление последней, от чего узлы и детали устройства возвращаются под действием сил упругости в исходное состояние. После этого устройство извлекают из скважины 10.
Важной особенностью устройства является также возможность его использования в качестве силового элемента для распора стенок множества скважин, пройденных в одной плоскости, с целью создания поля растягивающих напряжений с заданной ориентацией, например, для реализации способа принудительного обрушения кровли.
Claims (2)
1. Устройство для образования направленных трещин в скважинах, включающее полый цилиндрический корпус с каналом подвода рабочей жидкости, соосный корпусу эластичный рукав, клинья, клапан, отверстия в стенках корпуса, сообщающие его полость с пространством под эластичным рукавом, отличающееся тем, что эластичный рукав с обоих концов скреплён с корпусом, клинья установлены на свободном от эластичного рукава конце корпуса в плоскости, проходящей через его ось, клапан выполнен в виде эластичной втулки, надетой на корпус между эластичным рукавом и клиньями, при этом в корпусе выполнены отверстия, сообщающие его полость с пространством под эластичной втулкой, и продольные прорези между клиньями, обеспечивающие возможность раздвижения его боковой поверхности для создания заданного усилия вдавливания клиньев в стенки скважины, а внутри корпуса с исключением продольного перемещения относительно него размещён стакан из эластичного материала таким образом, что он перекрывает указанные прорези.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что между корпусом и стаканом из эластичного материала размещены пластины, которые перекрывают указанные прорези.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021103787A RU2756595C1 (ru) | 2021-02-16 | 2021-02-16 | Устройство для образования направленных трещин в скважинах |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021103787A RU2756595C1 (ru) | 2021-02-16 | 2021-02-16 | Устройство для образования направленных трещин в скважинах |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2756595C1 true RU2756595C1 (ru) | 2021-10-01 |
Family
ID=77999878
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021103787A RU2756595C1 (ru) | 2021-02-16 | 2021-02-16 | Устройство для образования направленных трещин в скважинах |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2756595C1 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2337778B2 (de) * | 1972-07-28 | 1977-04-07 | Baker Oil Tools Inc., Los Angeles, Calif. (V.St.A.) | Rohrhaengevorrichtung, setz- und ziehwerkzeug |
SU1222837A1 (ru) * | 1984-06-28 | 1986-04-07 | Институт Горного Дела Со Ан Ссср | Устройство дл образовани направленных трещин в скважинах |
RU2081314C1 (ru) * | 1994-12-19 | 1997-06-10 | Институт горного дела СО РАН | Устройство для образования направленных трещин в скважинах |
JP2781613B2 (ja) * | 1989-09-05 | 1998-07-30 | 日本鉱機株式会社 | 割岩用パワーエレメント |
RU2138631C1 (ru) * | 1996-03-26 | 1999-09-27 | Полевщиков Геннадий Яковлевич | Устройство для образования направленных трещин |
RU2202040C1 (ru) * | 2001-07-26 | 2003-04-10 | Институт горного дела - научно-исследовательское учреждение СО РАН | Устройство для образования направленных трещин в скважинах |
RU2209969C1 (ru) * | 2002-02-26 | 2003-08-10 | Институт горного дела СО РАН | Устройство для образования направленных трещин в скважинах |
-
2021
- 2021-02-16 RU RU2021103787A patent/RU2756595C1/ru active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2337778B2 (de) * | 1972-07-28 | 1977-04-07 | Baker Oil Tools Inc., Los Angeles, Calif. (V.St.A.) | Rohrhaengevorrichtung, setz- und ziehwerkzeug |
SU1222837A1 (ru) * | 1984-06-28 | 1986-04-07 | Институт Горного Дела Со Ан Ссср | Устройство дл образовани направленных трещин в скважинах |
JP2781613B2 (ja) * | 1989-09-05 | 1998-07-30 | 日本鉱機株式会社 | 割岩用パワーエレメント |
RU2081314C1 (ru) * | 1994-12-19 | 1997-06-10 | Институт горного дела СО РАН | Устройство для образования направленных трещин в скважинах |
RU2138631C1 (ru) * | 1996-03-26 | 1999-09-27 | Полевщиков Геннадий Яковлевич | Устройство для образования направленных трещин |
RU2202040C1 (ru) * | 2001-07-26 | 2003-04-10 | Институт горного дела - научно-исследовательское учреждение СО РАН | Устройство для образования направленных трещин в скважинах |
RU2209969C1 (ru) * | 2002-02-26 | 2003-08-10 | Институт горного дела СО РАН | Устройство для образования направленных трещин в скважинах |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2704997C1 (ru) | Способ и устройство управления участком обрушения верхней части угольного пласта за счет применения технологии импульсного гидравлического разрыва пласта | |
RU2249681C2 (ru) | Способ завершения подземных формаций и система для его осуществления | |
EP0646695A1 (en) | Method of fracturing subsurface formations | |
RO116662B1 (ro) | Procedeu de formare a unui burlan intr-un foraj | |
CN110344805B (zh) | 一种井下钻孔定向压裂装置及方法 | |
US20180216446A1 (en) | Perforating gun assembly and methods of use | |
US9689237B2 (en) | Dual barrier perforating system | |
NO346495B1 (no) | Kompletteringsfremgangsmåte | |
CN110067558A (zh) | 一种急倾斜特厚煤层回采巷道联合卸压防治冲击矿压方法 | |
RU2320844C2 (ru) | Способ установки трубного узла в скважину | |
DK178819B1 (en) | Sealing a bore or open annulus | |
RU2756595C1 (ru) | Устройство для образования направленных трещин в скважинах | |
CA3197159A1 (en) | Method of creating an annular zonal isolation seal in a downhole annulus | |
WO2020188586A1 (en) | High energy fracking device for focused shock wave generation for oil and gas recovery applications | |
RU2702041C1 (ru) | Устройство для ориентированного разрыва горных пород | |
US3507540A (en) | Method and apparatus for cutting large diameter bore holes | |
RU2421596C1 (ru) | Способ установки профильного перекрывателя в скважине | |
US11448025B2 (en) | Impact resistant material in setting tool | |
RU2641679C1 (ru) | Устройство для ориентированного разрыва горных пород | |
RU2390631C1 (ru) | Устройство для образования направленных трещин в скважинах | |
RU2379508C1 (ru) | Способ разрушения горных пород и устройство для его осуществления | |
RU2202040C1 (ru) | Устройство для образования направленных трещин в скважинах | |
RU200029U1 (ru) | Устройство для разрушения горных пород | |
RU2350749C1 (ru) | Устройство для образования направленных трещин в скважинах | |
RU2167294C1 (ru) | Устройство для образования направленных трещин в скважинах |