Устройство для гидроразрыва пород в скважине Советский патент 1992 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу, в частности к приборам горной геофизики, и предназначено для определения напряженного состояния массива горных пород путем нагнетания жидкости под давлением в изолируемый участок скважины до разрушения ее стенок.

Изыестно устройство для гмдроразрыва скважин, включающее корпус с двумя закрепленными на нем упругими оболочками (инъекционными пакерами), между которыми установлен регулируемый редукционный клапан, и снабженное каналом для подвода рабочей жидкости в пакеры и меж- пзкерный интервал (через редукционный клапан),

Недостатком устройства является низкая надежность его работы из-за выхода из строя инъекционных пакеров при превышении допустимого кольцевого зазора между ними и стенками скважин, а также при наличии каверн и других неровностей на стен- ке скважины. Кроме того, наличие редукционного клапана, обеспечивающего герметизацию межпакерного интервала за счет перепада давления в нем относительно давления в пакерах, снижает точность измерения, а необходимость постоянной поверки и настройки клапана усложняет работу с устройством в полевых условиях.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для изоляции опробуемого интервала сква-. жины, включающее корпус с двумя уплотни- тельнымм элементами и каналом для подвода рабочей среды (жидкость, газ) в межпакерный интервал и привод для распора уплотнительных элементов.

Недостатком устройства является то, что привод, состоящий из натяжных гаек, упоров и тяг, обеспечивает механический зажим уплотнительных элементов путем вращения натяжных гаек и тяг, Вследствие этого ограничена область применения устройства по глубине скважины. Кроме того, отсутствует контроль за надежностью изоляции опробуемого участка скважины, что снижает надежность работы устройства в целом из-за разгерметизации последнего.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства за счет механизма сжатия уплотнительных элементов с независимым каналом подвода рабочей среды.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для гидроразрыва, пород в скважине, включающее корпусе размещенными на нем верхними нижнимуплотнительными элементами, привод для сжатия уплотнительных элементов, снабжено поршневой парой, установленной на корпусе между уплотнительными элементами. В корпусе выполнены два независимых канала для подвода рабочей среды в рабочую камеру поршневой пары для предварительного

сжатия уплотнительных элементов путем раздвижения поршневой пары в опробуемый интервал скважин. При повышении давления в опробуемом участке скважины жидкость попадает между уплотнительны0 ми элементами и поршневой парой и начинает сжимать уплотнительные элементы, которые надежно герметизируют опробуемый участок скважины, т.е. происходит самогерметизация, что повышает надежность

5 работы устройства в целом.

На фиг.1 показано рассматриваемое устройство, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1: на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1. Устройство для гидроразрыва скважин

0 состоит из корпуса 1 с осевыми каналами 2 и 3, расположенной на корпусе подвижной поршневой пары 4, 5,рабочей емкости б, радиального канала 7, упругих уплотнительных элементов 8, стопорящей гайки 9. В

5 корпусе 1 закреплены штуцера 10 и 11 для подвода рабочей жидкости в емкость 6 и межпакерное пространство.

Устройство работает следующим образом.

0 После размещения устройства в скважине на выбранном интервале измерения на любой глубине через штуцер 10 по каналу 2 подают рабочую жидкость в емкость б поршневой пары 4, 5, которая под действием

5 давления рабочей жидкости начинает раздвигаться и, перемещаясь по корпусу, сжимает уплотнительные элементы 8, которые, расширяясь в радиальном направлении, соприкасаются с© стенками скважин и герме0 тизируют выбранный участок скважины. Затем через штуцер 11 по каналам 3 и 7 подают рабочую жидкость в изолированный участок скважины. При повышении давления в изолированном участке до разрыва

5 стенки скважины рабочая жидкость, воздействуя на уплотнительные элементы 8, дополнительно сжимает их, надежно герметизируя изолированный участок скважины, т.е. в процессе нагружения изолированного

0 участка скважины происходит его самозапирание. Рабочие параметры давления разрыва регистрируют в системе межпакерного пространства.

Извлечение .устройства из скважины

5 или его перемещение осуществляют при. сбросе давления из емкости б по каналу .2 через штуцер 11. Упругие уплотнительные элементы 8 восстанавливают свою первоначальную форму и выходят из контакта со стенками скважин.

Экономический эффект от использования предлагаемого устройства подсчитать затруднительно, так как оно используется для исследовательских целей, в частности для оценки напряженного состояния массива горных пород. При применении предлагаемого устройства обеспечивается надежность выполнения экспериментальных работ практически на любой глубине скважины, что позволяет получить полную картину распределения напряжений вокруг подземных выработок, повышает достоверность получаемых экспериментальных результатов, что, в свою очередь, обеспечивает выбор оптимальной технологии отработки месторождения полезных ископаемых, увеличивает безопасность труда рабочих в подземных условиях. Таким образом, применение предлагаемого устройств,-) обеспечивает социальный эффект.

Формула изобретения Устройство для гидроразрыва пород в

скважине, содержащее цилиндрический корпус с установленными на его концах уп- лотнительными элементами и механизм сжатия последних, отличающееся тем, 0 что, с целью повышения надежности устройства, в корпусе выполнены два канала, механизм сжатия уплотнительных элементов выполнен в виде установленной на корпусе между уплотнительными элементами порш- 5 невой пары с отверстием в цилиндре, рабочая камера поршневой пары соединена с одним из каналов корпуса, а второй канал корпуса сообщен с отверстием цилиндра.

Использование: горное дело, в частности прибор горной геофизики для определе- ния напряженного состояния массива 11 горных пород. Сущность изобретения: устройство содержит корпус 1. в котором выполнены каналы 2 и 3, поршневую пару 4, 5, расположенную на корпусе рабочую камеру 6 и радиальный канал 7, упругие уплотни- тельные элементы 8 и стопорящую гайку 9. Устройство размещается в скважине на исследуемом участке и через штуцер 10 по каналу 2 подается под давлением жидкость в камеру б, предварительно сжимая уплот- нмтельные упругие элементы 8. По штуцеру 11 и каналам 3 и 7 подается жидкость под давлением в.исследуемый интервал. При повышении давления жидкость воздействует на упругие уплотнительные элементы 8 и дополнительно их сжимает, надежно изолируя исследуемый интервал. 3 ил. 10 -1 -2 I1 Ч-1 Ј V| СО VJ о

А-А

Фиг.2

5-Б

Фиг.З