Устройство для направленного гидроразрыва горных пород Советский патент 1990 года по МПК E21C37/06 E21B43/26 

имеет сообщенные с полостью Т 9 выходные каналы и сообщенные с Т 10 радиальные подрезающие насадки (ПН) 55 связанные с Т 10 с возможностью совместного перемещения. На наружной поверхности К i между его входным торцом и рабочей частью установлен герметизатор 3, сообщенный с полостью Т 9. На выходе из полости Т 9 в выходуQ ные окна установлен клапан предельного давления в виде крышки 6, имеющей в торце отверстияj перекрываемые диском 7 с помощью пружины 8, При этом Т 10 установлена с возможностью f5

независимого вращения в Т 9. Через Т 10 подают высоконапорную жидкость в ПН 5, сообщая Т 10 вращение Изливаясь из ПН 5 под напором,, жидкость прорезает в стенке скважины кольцевую щель. Затем через Т 9 подают жидкость разрыва, которая попадает через отверстие в герметизатор Последний, расширяясь в скважине, герметизирует участок разрыва,, Вызванное этим увеличение давления отбрасывает диск 7, преодолевая сопротивление пружины 8, и жидкость попадает в зону разрыва,, 2 ил. °

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для направленного гидроразрыва горных пород из скважины в поперечном направлении при разупрочнении труднообрушаемых кровель. Цель - снижение трудоемкости эксплуатации устройства. Корпус (К) 1 устройства выполнен в виде концентрично расположенных внешней 9 и внутренней 10 труб (Т). Рабочая часть К 1 имеет сообщенные с полостью Т 9 выходные каналы и сообщенные с Т 10 радиальные подрезающие насадки (ПН) 5, связанные с Т 10 с возможностью совместного перемещения. На наружной поверхности К 1 между его входным торцом и рабочей частью установлен герметизатор 3, сообщенный с полостью Т 9. На выходе из полости Т 9 в выходные окна установлен клапан предельного давления в виде крышки 6, имеющей в торце отверстия, перекрываемые диском 7 с помощью пружины 8. При этом Т 10 установлена с возможностью независимого вращения в Т 9. Через Т 10 подают высоконапорную жидкость в ПН 5, сообщая Т 10 вращение. Изливаясь из ПН 5 под напором, жидкость прорезает в стенке скважины кольцевую щель. Затем через Т 9 подают жидкость разрыва, которая попадает через отверстие в герметизатор. Последний, расширясь в скважине, герметизирует участок разрыва. Вызванное этим увеличение давления отбрасывает диск 7, преодолевая сопротивление пружины 8, и жидкость попадает в зону разрыва. 2 ил.

Изобретение относится к горной ромышленности, а именно к породораз- ушающему инструменту, может быть спользовано для направленного гидоразрыва горных пород из скважины в оперечном направлении при разупрочнеии труднообрушаемых кровель, в орьбе с горными ударами и внезапными выбросами, при отделении блоков породы и при решении других задач горной промышленности.

Цель изобретения - снижение трудоемкости эксплуатации устройства.

На фиг.1 показано устройство при нарезании щели, продольный разрез; на фиг.2 - то же, при гидроразрыве.

Устройство включает в себя полый корпус 1 в виде двух концентрично расположенных труб, с внешней стороны которого выполнена кольцевая полость кольцевого герметизатора, сообщающаяся отверстием с полостью внешней трубы корпуса в которой находится поршень 2, наружным торцом касающийся торца герметизирующего эле- .- мента 30 Внутренняя труба 4 корпуса сообщена и связана с возможностью совместного вращения с радиальными подрезающими насадками 5 рабочей части корпуса. На рабочей части корпуса имеются выходные каналы (кольцевой канал), сообщенные с полостью внешней трубы через клапан предельного давления в виде крышки 6, имеющей в торце отверстия, перекрываемые диском 7 с помощью пружины 8. Кор- пус входным тррцом соединен соответственно с наружной трубой 9 и внутренней трубой 10 коаксиального тру40

-

0

бопровода, связывающего устройство с наземными агрегатами подачи рабочей жидкости под давлением.

Устройство работает следующим образом.

Устройство опускают в скважину до упора торца корпуса в ее забой.f Через.внутреннюю трубу в насадки 5 подают высоконапорную жидкость, сообщая внутренней трубе одновременно вращение,, При этом жидкость, изливаясь из насадок с напором более 100 МПа, прорезает в стенке скважины в непосредственной близости от забоя кольцевую щель. Отработанная жидкость удаляется из зоны резания через зазор между герметизатором и стенкой скважины. Движение жидкости при нарезании щели (фиг,) и при гидроразрыве (фиг.2) показано стрелками. После прорезания щели прекращают враще-1- ние внутренней трубы и подачу высоконапорной жидкости. Через наружную трубу подают жидкость разрыва, которая, попадая через отверстие в кольцевой герметизатор, перемещает поршень, сжимая упругий элемент до тех пор, пока он не разопрется внутри скважины, герметизируя участок разрыва, при этом поршень остановится. Вызванное этим увеличение давления отбрасывает диск 7, преодолевая сопротивление пружины 8, и жидкость попадает в зону разрыва. Давление увеличивают до тех пор, пока не произойдет разрыв породы, а закачку жидкости продолжают до образования трещины необходимых размеров.

515

Расстояние между забоем и герметизатором должно быть не более 0,5 диаметра скважины. Этот предел выбран из возможности изготовления устройства для образования направленных трещин в скважинах (минимальный размер скважины в горных разработках 39 мм) и надежности направленного поперечного разрыва,, Если диаметр скважины 39 мм, то на расстоянии 19,5 мм должны быть выполнены сопла щелеобразователя и кольцевые каналы корпуса, что вполне выполнимо о При большем расстоянии поперечный разрыв уже не может быть гарантирован вследствие неоднородности породы0

-Формула изобретения 20

Устройство для направленного гид- роразрыва горных пород, включающее корпус в виде концентрично располо16

женных внешней и внутренней труб для подачи по ним жидкости под давлением, имеющий рабочую часть с выходными каналами, сообщенными с полостью внешней трубы, и радиальными подрезающими насадками, сообщенными с внутренней трубой и связанными с ней с возможностью совместного вращения, кольцевой герметизатор, установленный на наружной поверхности корпуса между его входным торцом и рабочей частью и приводимый в действие от давления в корпусе, о т л и ч, а ю - щ е е с я тем, что, с целью снижения трудоемкости эксплуатации устройстваs оно снабжено клапаном предельного давления, установленным на выходе из полости внешней трубы в выходные окна, при этом внутренняя труба установлена с возможностью независимого вращения во внешней трубе, а кольцевой герметизатор сообщен с полостью внешней трубы.

Фие.2

Составитель О.Попов Редактор Л.Зайцева Техред Л. Сердюков а

Заказ 828

Тираж 403

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

Корректор В.Кабаций

Подписное