Скважинное устройство для образования направленных трещин Советский патент 1992 года по МПК E21C37/04 

Изобретение относится к горному делу и может быть иссзользовано для отделения горной породы от массива, раскалывания негабаритов, добычи и обработки строительного камня.

Целью изобретения является повышение эффективности образования направленных трещин за счет увеличения растягивающих усилий без повышения давления нагнетания жидкости.

На чертеже представлено устройство, продольный разрез.

Устройство включает внутреннюю трубу 1 с кольцевым упором 2 в виде открытого расходящегося раструба. В трубе1 перемещается поршень 3 посредством винта 4 с рукояткой 5. которые образуют систему нагнетаЯия жидкости под давлением в трубу 1. Винт 4 находитгся в зацеплении с гайкой 6, закрепленной на трубе 1. На последнюю насажен кольцевой герметизатор 7 из эластичного материала, зажатЫй с одного торца разрезными стаканами 8 и 9, а с другого распорным кольцом 10 с кольцевым выступом 11 на наружной и выточками 12 на внутренней поверхностях. Причем выточки 12 образуют конусный кольцевой паз. Стаканы 8 и 9 и герметизатор 7 взаимодействуют с кольцом упором внешней трубы 13, коаксиально насаженной на трубу и имеющей с последней зацепление типа винт-гайка. Для удобства взаимного вращения трубы 1 и 13 снабжены рукоятками 14 и 15, которые вставлены в соответствующие отверстия и при необходимости могут свободно сниматься. Распорное кольцо 10 выполнено из связаннь1х между собой с помощью пружины 16 секторов.

Устройство работает следующим образом.

Устройство заполняют пластинчатым флюидом (бысоковязкой жидкостью) и подают до упора в забой в скважину 17, в которой на уровне кольцевого выступа 11 специальным устройством (щелеобразова-тглем) предварительно прорезают диско-, образную инициирующую щель 18. С помощью рукояток 14 и 15 вращают внешнюю трубу 13 относительно трубы 1 таким образом, чтобы последняя, перемещаясь в продольном направлении, раздвигала распорное кольцо 10 и тем самым сцепляла кольцевой выступ 11 и инициирующую щель 18. После упора распорного кольца 19 в стенки скважинь начинают; Возрастать ежимающие усилия на герметизаторе 7, увеличивая его диаметр и герметизируя тем самым скважину 17. Одновременно с увеличением диаметра герметизатора 7 возрастают и диаметры, стаканов 8 и 9, от чего

боковая поверхность стакана 9 придавливается в горной породе, а зазор между трубой 13 и стенками скважины перекрывается. После этого вращением рукоятки 5 перемещают поршень 3 в сторону забоя скважины, выдавливая при этом из устройства через зазоры между сегментами распорного кольг ца 10 жидкость, которая заполняет инициирующую щель 18 и еще сильнее сдавливает кольцевой герметизатор 7, улучшая тем самым герметизацию скважины. При дальнейшем вращении рукоятки 5 в том же направлении возрастает давление жидкости до разрыва горной породы. Размер разрыва определяется количеством поданной жидкости, что зависит от числа оборотов винта 4 или расстояния, на которое переместится поршень 3. Если устройство используется для разрушения блоков горных пород, то жидкость подается до тех пор, пока блок не расколется на отдельные части. Подав требуемый объем жидкости, вращения рукоятки 5 перемещают поршень 3 в сторону от забоя скважины, сбрасывая тем самым давление жидкости. Затем вращением рукоятки 14 осуществляют разгерметизацию скважины и перемещают трубу 13 на величину, необходимую для образования между последней и стаканом 9 зазора, превышающего глубину выточек 12. Затем трубу 1 перег 1ещают в направлении забоя скважины, осуществляя тем самым принудительные возвращение в исходное состояние распор-ного кольца 10, которое в дальнейшем удерживается в этом состоянии пружиной 16. После этого устройство извлекают из скважины.

Предлагаемое устройство предназначено проведения флюидоразрыва из инициирующей щели, позволяющей выдерживать ориентацию трещины в допустимых пределах, что необходимо, например, при добыче и обработке строительного камня. Оно может применяться и для раскалывания непрочных горных пород через скважины, в которых инициирующая щель 18 отсутствует. В этом случае кольцевому выступу 11 придают форму клина, который при раздпижении распорного кольца 10 внедряется в. стенки скважины, образуяисходную трещину.

Формула изобретения

1. Скважинное устройство для образования направленных трещин, включающее две связанные между собой резьбой с возможностью продольного перемещения одна относительно другой, коаксиальные грубы с кольцевыми упорами на односторонних торцах, последовательно установленные на конце внутренней трубы под кольцевым упором наружной трубы кольцевой герметизатор из эластичного материала и распорное из эластичного материала, систему нагнетания жидкости во внутреннюю трубу, узел вращения труб одна относительно другой, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности образования направленных трещин за счет увеличения растягивающих усилий без повышения давления нагнетания жидкости, распорное кольцо выполнено из связанных

между собой с помощью пружины секторов с выточками на внутренних поверхностях, образующих конусный кольцевой паз, при этом кольцевой упор внутренней трубы выполнен а виде раструба, установленного в кольцевом пазу.

2.Устройство по П.1, о тл и ч а ю щ е ес я тем, что распорное кольцо выполнено с кольцевым выступом на наружной поверхности.

3.Устройство по П.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что кольцевой выступ выполнен клиновым в поперечном сечении.

Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано для отделения горных пород от массива. Цель изобретения - повышение эффе.ктивности образования направляемых трещин за счет увеличения растягивающих усилий без повышения давления нагнетания жидкости. Устройство содержит связанные между собой.резьбой коаксиальные трубы 1 и 13'С кольцевыми упорами на односторонних торцах. Под кольцевым упором трубы 13 на трубе 1 последовательно установлены выполненные из эластичного материала кольцевой герметизатор (Г) 1 и распорное кольцо (К) 10. Система нагнетания жидкости в трубу 1 выполнена в виде поршня 3 со штоком 4, находящимся в винтовом зацеплении с трубой 1. Рукоятка 14 образует узел вращения труб одна относительно другой. Связанные между собой пружиной 16 секторы образуют К 10. Выточки на внутренних поверхностях образуют кольцевой конусный паз (П) 12. Кольцевой упор трубы 1 в виде открытого расходящегося раструба 2 установлен в П 12. На наружной поверхности К 10 имеет кольцевой выступ ,11 с клиновым поперечным сечением. Устройствр устанавливают в скважину. Вращая рукоятку 14, навинчивают трубу 13 на трубу 1, сжимая VI. При этом К 10 скользит вни^ по раструбу 2 вниз. Секторы раздвигаются. Выступ 11 сцепляется со щелью 18. Вращени'е рукоятки 15 поршень 3 вдвигаэтся в трубу 1. Жидкость нагнетается в скважину, образуя, трещину разрыва. 2 з.п.ф-лы, 1 ил;(Лс^^N) СО>&