Устройство для образования щелей на стенках скважин Советский патент 1986 года по МПК E21C37/00 

12

Изобретение относится к горному делу, предназначено ,цля образования полостей в породном массиве с целью инициирования трещин разрыва при последующем разрьше взрьшным способом или жидкостью под давлением и может быть использовано для других целей, когда в твердотельном массиве требуется образовать полость, например в строительстве при сооружении фунда-. ментов опор в зоне вечной мерзлоты или в машиностроении при механической обработке.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности работы устройства за счет обеспечения возможности управления подачей рабочих органов в процессе образования щелей. Кроме того,, целью изобретения является повышение эффективности удаления шлама из образуемы щелей и облегчение контроля за полнотой разворота рабочих органов,

На фиг,I изображено устройство в исходном положении, общий вид с частичным разрезом; на фиг,2 - то же, в конце рабочего хода поршня; на фиг,3 разрез А-А на фиг,1| на фиг,4 - разрез Б-Б на фиг.2,

Устройство для образования полостей на стенках выработок состоит из полого корпуса 1 с входным и выходным торцовыми каналами, в котором параллельно оси и в диаметральной плоскости симметрично размещены валы 2, на которых в плоскости, нормально оси, закреплены неподвижно рабочие органы 3, В одном из торцов корпуса имеется углубление для размещения гибкой тяги 4, один конец которой закреплен неподвижно на одном из валов образуя в нем 3-4 витка. Другой коне гибкой тяги 4 также неподвижно закреплен на втором валу 2, образуя на нем также 3-4 витка. Средняя часть гибкой тяги 4, огибая перемычку 5, накинута на ролик 6, прикрепленный неподвижно к поршню 7, размещенном в цилиндре 8, Цилиндр 8 одним концом присоединен к корпусу 1 посредством переходного стакана 9, а на другом конце имеет резьбу для возможного присоединения к другим устройствам, например к якорю (не показан), В другом торце корпуса 1 также имеется углубление, в котором размещена вторая гибкая тяга 10, концы которой по аналогии с гибкой тягой 4 закреплены

21

на валах 2, а средняя часть гибкой тяги 10, огибая перемычку 11, накинута на ролик 12, закрепленный в прорези полого подпружиненного штока 13,

Различие состоит в том, что, например, при сматьгоании гибкой тяги 4 с валов 2, что соответствуе г повороту валов 2 в сторону вывода рабочих органов 3, гибкая тяга 10 должна наматьгааться

на валы 2, и наоборот при сматывании гибкой тяги 10, что соответствует повороту валов 2 в обратном направлении, гибкая тяга 4 должна наматываться на валы 2. На полом штоке

13 размещена пружина сжатия 14, которая с одной стороны упирается в горец корпуса 1, с другой поджата натяжной шайбой 15 и гайкой 16, Пружина 14 осуществляет постоянное натяжение гибких тяг 4 и 10 и, при

отсутствиии избыточного давления рабочего тела в системе удерживает налы 2 с рабочими органами 3 в исходном положении. Пружина 14 вместе .

с полым штоком 13 находится внутри ста кана 17,имеющего резьбы с обоих концов для соединения с одной стороны с корпусом 1, с другой сто- |роны - с колонной труб, (не пока зана) посредством которой устройство подается в выработку и приводится во вращение и по которой к устройству подается рабочее тело, например жидкость (не показана. Устройство работает следующим

образом,

В твердотельном массиве выполняют выработку, например скважину (не показана) , Затем присоединяют устройство к колонне труб и опускают в эту скважину с таким расчетом, чтобы рабочие органы 3 находились на отметке, где требуется создать полость. При этом никаких дополнительных операций по удержанию рабочих органов 3 в габарите устройства не требуется. После этого колонну труб фиксируют от осевых смещений, например, посредством якорей и приводят во вращение вместе с устройством. Одновременно с вращением по колонне труб с устья подают под избыточным давлением . рабочее тело, например жидкость, для осуществления вывода рабочих органов 3 и их

)гасатия к стенкам скважины. Вывод рабочих органов 3 происходит следую- п{йм образом. Поступающее в устройство рабочее тело, проходя через по

3

лый шток 13, полый корпус 1 и стакан 9,давит на поршень 7,перемещая его в цилиндре 8 (фиг.2). При этом поршень 7 посредством ролика 6 вытягивает гибкую тягу 4 и тем самым поворачивает валы 2 с жестко закреп- ленньми на них рабочими органами 3 в сторону вьшода этих рабочих органов из габарита устройства и прияси- нает их к стенкам скважины. Такое прижатие с одинаковой силой в проти- |воположных точках диаметра исключает радиальное отклонение устройства в целом н обеспечивает получение четкой полости. Одновременно с вытягива нием гибкой тяги Д и ее сматыванием с валов 2 происходит наматывание гибкой тяги 10 на валы 2, которая через ролик 12 тянет полый шток 13, сжимая при этом пружину 14 посредством натяжной шайбы 15 и гайки 16. Таким образом, вращение устройства, рабочие органы 3 которого постоянно поджимаются к стенкам скважины постоянно присутствующим избыточным дав пением рабочего тела в течение всего цявсла образования полости, обеспечивает образование четкой полости, полностью соответствующей профилю рабочих органов.3. Прекращение подачи рабочего тела под давлением к устройству приводит к ослаблению давления на поршень 7. Пружина 14, ранее ежа- тая поршнем 7 через гибкие тяги 4 и 10 и валы 2, разжимается, воздействуя через натяжную шайбу 15 на полый шток 13 и смещая его в обратном направлении. Полый шток 13 через ролик 12 вытягивает гибкую тягу 10, а через нее поворачивает валы 2 в обратном направлении и выводит, таким образом, рабочие органы 3 автоматически из полости в исходное поло- асение (фиг.З) и возвращает поршень 7

175214

в исходное положение.После этого ройство в составе колонны труб может быть поднято на поверхность либо пере- , мецено на другой уровень в скважине для 5 создания новой полости.

Таким образом, конструкция устройства позволяет выводить рабочие органы 3 из исходного положения посред10 ством создания избыточного давления рабочего тела в колонне труб, а это дает возможность активно управлять их подачей в процессе образования полости. Кроме того, пружина 14 устройст15 ва обеспечивает автоматический возврат указанных рабочих органов после снижения давления в колонне труб.

Для получения информации о завершении процесса образования полости

20 в цилиндре устройства предусмотрены сигнальные отверстия 18 для сообщения полости цилиндра с затрубным пространством. После того, как поршень продвинется в цилиндре настолько,

25 что откроет эти отверстия Гфиг.2, а это должно соответствовать максимальному выводу рабочих органов в зону образуемой полости и, следовательно, образованию полости максимально воз30 можного диаметра, рабочее тело через них быстро уходит в затрубное прост- ipaHCTBO. В результате избыточное давление рабочего тела падает, что можно зарегистрировать, например, с помощью манометров на насосных агрегатах на устье и прекратить подачу рабочего тела по колонне труб к устройству.

Для более эффективного удаления .шлама из образуемой щели, а также с целью обеспечения терморегулирования рабочих органов в процессе выработки полости, в нее через отверстия в корпусе подается рабочее тело.

35

Фиг.1

-

(рие.З

Редактор Н,-Швыдкая

Составитель О.Попов

Техред А.Ач Корректор Т.Колб

Заказ 1034/13 Тираж 470 Подписное ВНИИПИ Государствёниого комитета СССР

по делам изобретений и.открытий ПЗЬЗЗ, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д.4/5

Филиал ШШ Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

фигЛ