Устройство для создания пульсирующего потока жидкости, нагнетаемой в пласт Советский патент 1992 года по МПК E21F5/02 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для воздействия пульсирующим потоком жидкости на массив угля или пород с целью нарушения его сплошности, ослабления, снятия внутреннего напряжения, повышения эффективности дегазации и увлажнения, предотвращения внезапных выбросов л горных ударов.

Известны устройства, например, гидрозатворы типа ГАС, предназначенные для герметизации скважин при нагнетании жидкости в пласт. Гидрозатвор состоит из резинового упругорасширяющего рукава, ниппелей и подпружиненного устройства, выполненного в виде клапана с подпружиненным уплотненным штоком. При выполнении противовыбросного мероприятия, нагнетания жидкости в пласт с использованием ГАС не достигается равномерность пропитки угля вследствие наличия в нем прочных включений.

Известно устройство, которое состоит из насосной станции, герметизатора, устанавливаемого в скважине, водоподающего и воздухоподающего трубопрово до в, пульсатора.

Однако данное устройство не обеспечивает оперативное изменение параметров импульсов, частоты и амплитуды, при его работе в производственных условиях, что снижает интенсивность нагнетания жидкости в пласт, снижает технологические возможности устройства.

Целью изобретения является повышение стабильности параметров колебаний жидкости в скважине и расширение технологических возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве , содержащем насосную станцию, водоподающии и воздухопсдающий трубопроводы, герметизатор скважины и пульсатор, входной канал которого сообщен с водоподающим трубопроводом; а выходной - с герметизатором.

Корпус пульсатора разделен посредством диафрагмы, имеющей в центральной части жесткую пластину со штоком, с образованием проточной и управляющей полостей и снабжен запорным элементом, размещенным в проточной полости с возможностью взаимодействия со штоком и перекрытия входного канала, при этом устройство снабжено системой управления, имеющей два трехлинейных пневмораспределителя с механическим и пневматическим управлением и пневмодроссель с обратным клапаном, причем толкатель

пневмораспределителя с механическим управлением связан с жесткой пластиной, а его выход соединен через пневмодроссель с управляющим входом пневмораспределителя с пневматическим управлением, выход

которого сообщен с управляющей полостью пульсатора, при этом входы обоих пневмораспределителей сообщены с воздухоподающим трубопроводом.

Известен пульсатор, содержащий корпус с нагрузочным клапаном, выполненным в виде поршня, имеющего шток с закреп- ленным на нем запорным элементом и установленного в корпусе с образованием управляющей полости, связанной с системой управления, и подпружиненный толкатель, установленный в корпусе с возможностью взаимодействия, с запорным элементом нагрузочного клапана и с образованием проточной полости, непосредственно связанной с исполнительным органом и напорной магистралью и через нагрузочный клапан с атмосферой, и полость управления, причем напорная магистраль связана с управляющей полостью

толкателя через регулируемый дроссель и обратный клапан.,

Прямое использование этого устройства не обеспечивает стабильность параметров импульсов колебаний жидкости в

с квзжине ввиду невозможности соединения вгодоподающего трубопровода с атмосферой, так как слив жидкости на почву выработки не только значительно ухудшает условия работы и безопасности для рабочих, но и приводит к ухудшению экономических показателей, непроизводительному расходу нагнетаемой под давлением жидкости. Система управления пульсатором, решаемая в гидравлической части, ввиду того,

что в качестве нагнетаемой жидкости используется весьма агрессивная и абразивная шахтная вода, не позволяет обеспечить эффективное использование и расширение технологических параметров при оперативном изменении их, что также снижает интенсивность нагнетания жидкости в пласт.

На фиг. 1 изображено устройство для создания пульсирующего потока жидкости, нагнетаемой в пласт; на фиг,2 - пульсатор с системой управления.

Устройство включает насосную станцию 1, водоподающий 2 и воздухоподаю- щий 3 трубопроводы, герметизатор 4, устанавливаемый в скважине, и пульсатор 5, вход которого соединен с водоподающим 2 трубопроводом от насосной станции 1, а выход соединен с герметизатором А. Пульсатор содержит корпус 6 с нагрузочным клапаном, выполненным в виде диафрагмы 7, жесткую пластину со штоком 8, взаимодействующую с запорным элементом, выполненным, например, в виде шарика 9. Корпус 6 и диафрагма 7 образуют управляющую полость 10, связанную с системой управления, состоящую из двух трехлинейных пнев- мораспределителей с механическим управлением 11, с пневматическим управлением 12, а также пневмодросселя с обрат- ным клапаном 13. Эти элементы закреплены на корпусе 6 и соединены между собой.

Выход пневмодросселя с механическим управлением 11 соединен с входом пневмодросселя с обратным клапаном 13, выход которого с управляющей камерой пневмо- распределителя-с пневматическим управлением 12, выход последнего соединен с управляющей полостью 10. Выход пневмо- распределителя соединен с воздухоподаю- щим трубопроводом 3.

Толкатель пневмораспределителя 11 связан с жесткой пластиной со штоком 8. В корпусе б имеется входной канал 14, соединенный с водоподающим трубопроводом 2, и выходной канал 15, соединенный с герметизатором 4, между ними образована проточная полость 16, в которой установлен запорный элемент в виде шарика 9 с возможностью перекрытия входного канала 14. Направляющей для шарика 9 служит пружина 17, поджимающая через втулку 18 уплотнения 19.ч Водоподающий трубопровод соединен с насосной станцией 1.

Устройство работает следующим обра: зом.

Включают насосную станцию 1 и жидкость по водоподающему трубопроводу 2 поступает к входному каналу 14 пульсатора 5.

0При отсутствии усилия на диафрагме 7

жидкость перетекает из входного канала 14 через проточную полость 16 в выходной канал 15. Под действием усилия, возникающего на штоке жесткой пластины 8 от перепада

5 давления в проточной 16 и управляющей 10 полостях, шарик 9 вместе с жесткой пластинкой со штоком 8 и диафрагмой 7 сдвигается вправо .обеспечивая наибольший расход жидкости из входного канал 14 через проточную полость 16 и выходной канал 15 в герметизатор 4 и далее в скважину.

После подключения пульсатора 5 к воз- духоподающему трубопроводу 3 сжатый воздух поступает на входы трехлинейных пневмораспределителей 11 и 12 При этом через пневмораспределитель 12 сжатый воздух поступает в управляющую полость 10, и под воздействием давления на диафрагму 7 переместит жесткую пластину со 1 штоком 8 и шарик 9 влево и последний перекроет входной канал 14. Одновременно жесткая пластина со штоком 8 нажмет на толкатель пневмораспределителя 11, при этом вход его соединится с выходом и через

5 пневмодроссель с обратным клапаном 13, сжатый воздух поступит в управляющую камеру пневморзспределителя 12, под действием управляющего сигнала выход пневмораспределителя 12 соединится с ат0 мосферой и сжатый воздух из управляющей полости 16 выйдет в атмосферу

Усилие от давления жидкости перемещает шарик 9, жесткую пластину со штоком 8 и диафрагму 7 вправо, вследствие чего

5 жидкость из входного канала 14 через проточную полость 16 и выходной канал 15 поступает на вход герметизатора 4. Одновременно жесткая пластина со штоком 8 отходит от толкателя пневмораспредели0 теля 11, при этом управляющая камера пневмораспределителя 12 через пневмодроссель с обратным клапаном 13 и вход пневмораспределителя 11 соединяется с атмосферой. После снятия сигнала управле5 ния сжатый воздух через пневмораспределитель 12 поступает в управляющую полость 10 и цикл повторяется. Длительность цикла регулируется пневмод- росселем с обратным клапаном 13.

0 Подача пульсирующего потока жидкости через скважину в пласт улучшает раскрытие трещин в угле, способствует удалению из трещин мелких частиц угля и газа, а изменение частоты и амплитуды

5 пульсаций интенсифицирует этот процесс. По сравнению с прототипом предлагаемое устройство обеспечивает возможность управления процессом нагнетания жидкости в пласт, оперативно изменять частоту

пульсаций и амплитуду, а при определенных параметрах (ноухау) создавать гидродинамическое воздействие на столб жидкости в скважине.

Формула изобретения Устройство для создания пульсирующего потока жидкости, нагнетаемой в пласт, включающее насосную станцию, водопода- ющий и воздухоподающий трубопроводы , герметизатор скважины и пульсатор, входной канал которого соединен с водоподаю- щим трубопроводом, а выходной - с герметизатором, отличающееся тем, что, с целью повыщения стабильности параметров колебаний жидкости в скважине и расширения технологических возможностей устройства, корпус пульсатора разделен с помощью диафрагмы, имеющей в центральной части жесткую пластину со

0

5

0

штоком с образованием проточной и управляющей полостей, и снабжен запорным элементом, размещенным в проточной полости с возможностью взаимодействия со штоком и перекрытия входного канала, при этом устройство снабжено системой управления, имеющей два трехлинейных пневмораспре- делителя с механическим и пневматическим управлением и пневмодроссель с обратным клапаном, причем толкатель пневмораспре- делителя с механическим управлением связан с жесткой пластиной, а его выход соединен через пневмодроссель с управляющим входом пневмораспределителя с пневматическим управлением, выход которого сообщен с управляющей полостью пульсатора, при этом входы обоих пневмо- распределителей сообщены с воздухопода- ющим трубопроводом.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для воздействия пульсирующим потоком жидкости на массив угля или пород Целью изобретения является расширение технологических возможностей и повышение стабильности параметров импульсов колебаний жидкости в скважине Устройство содержит насосную станцию 1, водоподающий 2 и воздухопода- ющий 3 трубопроводы, пульсатор и герметизатор 4 скважины. Пульсатор состоит из корпуса, разделенного диафрагмой 7 на проточную 16 и управляющую 10 полости, диафрагма взаимодействует с жесткой пластиной 8, толкателем и запорным элементом 9, который расположен в проточной полости с возможностью перекрытия входного канала корпуса, соединенного с водо- подающим трубопроводом. В корпусе также имеется выходное отверстие, которое соединено с герметизатором. Управляющая касл с

Фиг.1