Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в угольных шахтах для оборудования обсадных труб профилактических нагнетающих скважин.
Известно устройство для герметизации и тампонажа устья нагнетающей скважины, включающее тампоны, герметизирующий колпак, заглубленный в почву вокруг скважины, клапан сброса рабочего агента в затрубное пространство, крепежные анкеры [1] .
Известен также способ тушения пожаров по скважинам, пробуренным с поверхности, включающий обсадку скважины трубами с последующей раздельной подачей по трубопроводам компонентов на генерирование инертной пены непосредственно в аварийном участке [2] .
Недостатком известных изобретений является низкая герметичность обсадки устья скважины при высоконапорной подаче компонентов на генерирование пены, обусловленная утечкой жидкого рабочего агента в почву из-под герметизирующего колпака и затрубного пространства. При нагнетании профилактических составов под давлением крепление обсадной трубы в скважине ненадежно, вследствие разбухания боковых стенок скважины от жидкого рабочего агента. Кроме того применение жидкого азота, имеющего низкую температуру кипения, требует при оборудовании скважин применения специальных дефицитных материалов.
Целью изобретения является повышение надежности герметизации устья при сооружении скважин и повышение надежности оборудования при обустройстве скважины в насыпном грунте, а также снижение трудоемкости работ по демонтажу скважины при одновременном сокращении времени демонтажа.
На чертеже приведена схема обустройства скважины по предлагаемому способу, продольный разрез.
Схема включает формируемую в насыпном грунте монтажную камеру 1, кондуктор 2, установленный на устье профилактической скважины 3, обсадные трубы 4 и 5 для подачи пенообразующего раствора и сжатого инертного газа. В монтажной камере 1 размещен теплообменник 6 жидкого азота с подводящим металлорукавом 7 и выходным патрубком 8, подсоединенным к обсадной трубе 5 в нижней части монтажной камеры 1. На торце обсадной трубы 4 установлен переходник 9 с крестовиной 10, к которой подключен магистральный трубопровод 11 подачи воды или пульпы.
Монтажная камера 1 перекрыта рабочим полком, выполненным в виде металлического листа 12. При этом под полком в зоне промораживания насыпного грунта уложен теплоизолятор 13. Обсадные трубы 4 и 5 выведены в подземную горную выработку 14 и снабжены на оконечной части групповым коллекторным устройством 15, которое выполнено с диспергатором 16 и задвижками 17.
Способ осуществляется следующим образом. В период подготовки профилактического узла для долговременного использования с поверхности бурят скважину 3 с выходом ее в подземную горную выработку 14. Скважину обсаживают трубами 4 и 5, которые герметизируют известными в практике приемами. На устье скважины 3 устраивают монтажную камеру 1 и размещают в ней вокруг обсадных труб теплообменник 6 жидкого азота и подсоединяют его в нижней части при помощи патрубка 8 к трубе 5. Вход теплообменника 6 посредством металлорукава 7 подключают к резервуару жидкого азота (не показан). Затем оборудование покрывают консервационной смазкой, а монтажную камеру 1 заполняют увлажненным грунтом, поверх которого укладывают теплоизолятор 13 и металлический лист 12. Сверху на трубе 4 монтируют переходник 9 с крестовиной 10 и подключают на магистральный трубопровод 11. При необходимости крестовина 10 через задвижку последовательно соединяется со следующей скважиной. В подземной горной выработке 14 монтируют групповое коллекторное устройство 15 с отводом трубопроводов через задвижки 17 на объекты профилактики. После окончания монтажа закрепляют оборудование устья скважины. Для этого производят подачу жидкого азота в теплообменник 6 и далее через патрубок 8 в межтрубное пространство обсадных труб 4 и 5. Затем при заполненном межтрубном пространстве осуществляют выдержку во времени для промораживания насыпного грунта и вмещающих пород. При этом подушка теплоизолятора 13 предохраняет зону промораживания от притока тепла, особенно в летний период. В процессе выполнения технологической операции промораживания через задвижку 17 можно использовать часть газообразного продукта для выполнения профилактических работ (на пеногенератор, пневмопривод механизмов, инертизации и т. д. ).
После выполнения подготовительных работ приступают к профилактике отработанного пространства, например действующего очистного забоя. Для этого в трубу 4 подают смешанную с пенообразователем глинистую пульпу, а в теплообменник 6 продолжают подавать жидкий азот, который газифицируется и дополнительно прогревается до заданной температуры в межтрубном пространстве за счет теплообмена с пульпой.
В групповом коллекторном устройстве 15 пульпа и газовый поток смешиваются и активно диспергируются с образованием вспененного продукта, который распределяется посредством задвижек 17 и подземных трубопроводов по объектам профилактики. При перерывах в подаче профилактического состава теплоизолятор 13 предохраняет замороженный грунт от растепления. Кроме того, змеевик теплообменника 6 остается заполненным низкотемпературным азотом, что также способствует удержанию температурного режима.
После выполнения профилактических работ осуществляют демонтаж скважины. Для этого в змеевик теплообменника 6 подают перегретый водяной пар, например, от парогенераторной установки ППУА-1600/100, с температурой до 310оС. При этом насыпной грунт в монтажной камере 1 и вмещающие боковые породы оттаивают. После растепления снимают настил 12, теплоизолятор 13 и вынимают насыпной грунт из монтажной камеры 1. Затем демонтируют теплообменник 6 и извлекают обсадные трубы 4 и 5. При проведении экспериментальных исследований для нанесения теплоизолятора использовался заливной пенопласт (площадь заливки 9 м2), а в качестве источника подачи жидкого азота - резервуар РЦВ-1,0/1,6 с рабочим давлением до 1,6 МПа.
Использование: в угольных шахтах для оборудования обсадных труб профилактических скважин. Сущность изобретения: для усиления герметизации устья скважины, в специально устроенной у ее основания в насыпном грунте монтажной камере 1 монтируют теплообменник 6 жидкого азота, который соединяют с затрубным пространством материального трубопровода 4 и с резервуаром жидкого азота. Предварительно увлажненный насыпной грунт и боковые породы замораживают путем подачи в теплообменник 6 жидкого азота. При демонтаже скважины в теплообменник 6 подают водяной перегретый пар, при этом насыпной грунт и боковые породы растепляются, что позволяет демонтировать оборудование. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.
