Скважинное устройство для образования направленных трещин Советский патент 1986 года по МПК E21C37/08 E21B43/25 

12 Изобретение относится к горному делу, а именно к разработке пластов угля, опасных по внезапным выбросам угля и газа и горным ударам, и может быть использовано при проведении комплекса мер, направленных на предотвращение динамических явлений в горном массиве. Цель изобретения - повышение эффективности трещинообразования путем цикличного чередования операций, образования зародышевых щелей и их расширения давлением жидкости. На чертеже схематически показано предлагае.мое устройство для образования направленных трещин, общий вид. Устройство содержит гидроцилиндр 1, соединенный с одной стороны с корпусом 2 с хвостовиком с каналом для подачи жидкости под д,авлением, на котором размещен герметизирующий пакер 3. Внутри гидроцилиндра помещен плунжер 4 со IJITOKOM 5. Последний проходит через ограничительную гайку 6 гидроцилиндра, и торец его соединен с хвостовиком клинового индентора 7. Шток выполнен перфорированным, т. е. имеет осевой канал и радиальные отверстия 8. сообщающие осевой канал njTOKa с полостью 9 перфорированного ствола. Клиновые поверхности индентора выполнены с наклонными канавками 10, выходящими на режущую кромку. В плунжер 4 встроен обратный клапан 11 с пружиной 12 и стержнем 13. На конце стержня установлено седло 14, а на штоке 5 - подпружиненные фиксаторы 15. На внутренней поверхности гидроцилиндра вблизи ограничительной гайки 6 имеются продольные проточки 16. Для ориентирования клина относительно забоя скважины на нем эксцентрично установлен съемный груз 17.Гидроцилиндр с клином помещены в проволочный радиально-перфорированный ствол 18,соединенный с корпусом 2 за пакером 3, а поверх ствола натянут рукав 19 из эластич ного материала, например полиэтиленовой пленки. Устройство работает следующим образом. Груз 17 закрепляют на клиновом инденторе 7 так, чтобы сила тяжести его обеспечивала сохранение заданного положения острия клипа относительно забоя скважины при поворотах устройства в процессе его установ8ки в скважине. После досылки устройства в скважину до упора ствола 18 в забой участок, где расположено устройство, изолируют с помощью пакера 3. В гидроцилиндр 1 нагнетают жидкость, которая перемещает на забой плунжер 4 с клиновым индентором 7, при этом его режущая часть внедряется в забой скважины и образует зародыщевую щель. Поджатие клапана 11 устанавливается исходя из прочностных свойств элементов конструкции. При достижении давления жидкости, соответствующего усилию поджатия клапана 11, последний открывается, нжидкость проходит через плунжер 4 в шток, затем через отверстия 8 выходит в полость ствола. Рукав 19 препятствует проникновению жидкости в стенки скважины, а его пластичность позволяет создать в стенках большие растягивающие напряжения. По канавкам 10 жидкость проникает в зародыщ щели и, создавая давление на его берега, производит микроразрыв пласта в плоскости острия клинового индентора. В момент разрыва давление жидкости в загерметизированном участке скважины падает, клапан 11 пружиной 12 возвращается в исходное положение, и давление нагнетаемой жидкости в надплунжерной полости гидроцилиндра 1 возрастает, плунжер начинает снова передвигаться в гидроцилиндре в сторону забоя скважины и вдавливает клин в трещину гидроразрыва до тех пор, пока не срабатывает клапан 11. В результате роста давления в загерметизированном участке скважины происходит дальнейший разрыв .массива, и цикл снова повторяется в автоматическом режиме. Циклы вдавливания клина продолжаются до тех пор, пока плунжер 4 не подходит к концевому участку гндроцилиндра 1. С этого момента жидкость из подплунжерной полости в ствол поступает в обход плунжера по проточкам 16 в стенках гидроцилиндра 1. Темпы нагнетания в скважину и в зону разрыва увеличиваются, и проис.ходит дальнейший гидроразрыв пласта в плоскости зародыщевого участка щели. Разрыв пород приводит к ослаблению контакта по поверхностям клинового индентора, что исключает трудность его извлечения по окончании гидроразрыва. Извлечение устройства осуществляют после снятия давления жидкости и разгерметизации скважины.

1. СКВАЖИННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ НАПРАВЛЕННБ1Х ТРЕЩИН, включаюндее трубчатый корпус с каналом в хвостовике для подачи жидкости под давлением, герметизирующий пакер, установленный на наружной поверхности трубчатого корпуса, радиально нерфориро ванный ствол с охватываюпдим его эластичным рукавом, установленный на противоположном хвостовику торце трубчатого корпуса, и приспособление для образования зародышевых щелей с клиновым индентором, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности трещинообразованияза счет цикличного чередования операций образова;/ 12 16 ния зародыщевых щелей и их расширения давлением жидкости, приспособление для образования зародып1евых щелей выполнено в виде гидроцилиндра с плунжером со штоком, соосно установленных в трубчатом корпусе, при этом надплунжерная полость сообщена с каналом для подачи жидкости, перфорированный ствол выполнен с открытым свободным торцом, а клиновый индентор установлен в перфорированном стволе, обращен острием в сторону его открытого торца и жестко связан с торцом штока, причем в штоке выполнен осевой канал, сообщенный через обратный клапан с надплунжерной полостью гидроцилиндра, и радиальные отверстия, сообщающие осевой канал с полостью перфорированного ствола, а в гидроцилиндре - проточки для сообщения подплунжерной полости гидроцилиндра с полостью ствола в конце рабочего хода плунжера. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на клиновых поверхностях индентора выполнены канавки. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что клиновый индентор снабжен грузом, установленным эксцентрично относительно продольной оси устройства.