Способ восстановления дна под водоемами и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК E21C45/00 

Изобретение относится к геотехнологическим методам добычи полезных ископаемых и может быть использовано для восстановления дна под акваторией водоемов.

Известен способ извлечения материалов из подземных формаций, включающий бурение скважины, размещение в ней гидромониторного агрегата, размыв пород и выдачу образовавшейся пульпы на поверхность.

Недостатком способа является невозможность использования его для выемки руд с неустойчивыми породами

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ извлечения

полезных ископаемых из продуктивных горизонтов, включающий бурение скважины, размещение в ней гидромониторного агрегата, размыв пород и выдачу образовавшейся пульпы на поверхность.

Недостатком способа является низкая экологическая защищенность акватории водоема пр,и захоронении пораженного слоя, залегающего на поверхности дна.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для скважинной гидродобычи тяжелых минералов.

Недостатком устройства является низкая его эффективность по осаждению частиц пульпы, находящихся во взвешенном состоянии

XI ел

ю чэ о

ю

Цель изобретения - захоронение пораженного слоя на поверхности дна водоема.

На фиг. 1 изображено устройство в нерабочем положении; на фиг.2 - осуществление способа с помощью устройства.

Устройство для осуществления способа восстановления дна под водоемом состоит из гидродобычного агрегата, включающего добычной гидромонитор 1, обсадную колонну труб 2 с выпускными окнами 3 и упорным кольцом 4, Кольцевое пространство между обсадной колонной 2 и добычным гидромонитором 1 выше выпускных окон 3 при работе гидродобычного агрегата в режиме эрлифта прямой промывки перекрывается пакером 5, гидравлически связанным с внутренней полостью добычного гидромонитора. Устройство также состоит из эластичной легкодеформируемой конструкции 6, включающей внутреннюю полость 7, же- сткий толстостенный кольцевой элемент 8, внешнюю полость 9 и радиальные каналы 10.

Эластичная легкодеформируемая конструкция 6 монтируется на обсадной колон- не 2 с возможностью осевого перемещения вдоль колонны и фиксацией упорным кольцом 4. При штормовом волнении водоема конструкцию б опускают ниже глубины волнения для предупреждения раскачивания обсадной колонны 2 и ее деформации. Конструкция б а рабочем положении касается поверхности отвала пород, при этом пакером 5 производят перекрытие кольцевого пространства между добычным гидромони- тором 1 и обсадной колонной 2 с тем условием, чтобы выпуск пульпы происходил через окна 3 во внешнюю полость 9 конструкции б. Для вывода конструкции 6 в рабочее положение в ее внутреннюю по- лость 7 компрессором, установленным на плавсредстве, нагнетается сжатый воздух, при этом жесткий кольцевой элемент 8 прижимается к внешней поверхности обсадной колонны 2, что препятствует произвольному поднятию конструкции за счет ее плавучести относительно колонны 2, а также выходу сжатого воздуха из внешней полости 9 по кольцевому зазору между элементом 8 и внешней поверхностью обсадной колонны 2, При работе гидродобычного агрегата в режиме эрлифтирования во внешней полости 9 конструкции 6 создается избыточное давление сжатого воздуха, отделяемого от пульпы за счет высоты столба жидкости от поверхности водоема до радиальных каналов 10, по которым производится выпуск сжатого воздуха из внешней полости 9, Избыточное давление в полости 9 способствует интенсивному осаждению взвешенных

частиц пульпы, повышает плавучесть конст- рукции 6, что положительно сказывается на устойчивости обсадной колонны труб 2 при волнениях водоема и обрушении размываемых пород.

Способ восстановления дна под водоемом осуществляют следующим образом.

С плавсредства через налегающие породы 11, на поверхности которых находится пораженный слой 12, бурят скважину, забой которой располагают выше контакта налегающих 11 с подстилающими породами 13. Скважину обсаживают трубами 2, на которых монтируют конструкцию 6, погружение которой регламентируют волнением акватории водоема. Во внутреннюю полость обсадной колонны труб 2 опускают добычной гидромонитор 1 с пакером 5. От компрессора сжатый воздух нагнетается во внутреннюю полость 7 конструкции 6, а также с помощью напорной жидкости от насоса сжатый воздух эжектируется во внутреннюю погость става с добычного гидромонитора 1.

Газожидкостный рабочий агент, попадая внутрь пакера 5, прижимает его эластичную поверхность к внутренней поверхности обсадной колонны труб 2, тем самым перекрывает коьцевое пространство 14. Газо- жидкостнь-й рабочий агент, истекая из насадки добычного гидромонитора 1, производит разрушение пород 11. Высвобождаемый при распаде гидромониторной струи сжатый воздух поступает в кольцевое пространство 14 и эрлифтирует образовавшуюся пульпу, которая изливается через окна 3 во внешнюю полость 9 конструкции 6, растекаясь затем по поверхности пораженного слоя 12. От пригрузки пораженного слоя 12 породы 11 теряют несущую способность и самообрушаются в выемочную камеру 15. Вместе с обрушением пород 11 деформируется слой 12 и в виде отдельных элементов перемещается к поверхности подстилающих пород 13. Процесс разрушения пород 11 прекращают в зависимости от требуемой глубины захоронения пораженного слоя 12.

Для предупреждения растекания взвешенных частиц пульпы по акватории водоема работу конструкции 6 осуществляют по следящей системе за поверхностью пород, укладываемых в отвал 16. При подпоре конструкции 6 отвалом 16 пород производят перемещение ее вверх с возможностью выпуска пульпы через окна 3, прорезанные выше в колонне труб 2. Затем производят поднятие пакера 5 для перекрытия кольцевого пространства 14 на уровне верхнего среза окон 3, Касание конструкции :отвалом

обеспечивают нагнетанием сжатого воздуха в полость 7 с меньшим давлением.

Использование изобретения позволяет восстановить фауну и флору в водоемах, не пригодных для их обитания.

Формула изобретения

1.Способ восстановления дна под водоемами, включающий бурение эксплуатационной скважины и размещение в ней эксплуатационной колонны с гидромони- торным агрегатом, размыв пород и выдачу образовавшейся пульпы на поверхность, отличающийся тем, что, с целью захоронения пораженного слоя на поверхности дна водоема, эксплуатационную ко- лонну снабжают легко деформируемой конструкцией, которую размещают над пораженным участком дна водоема, а отвод пульпы с воздухом осуществляют в полость между эксплуатационной колонной и конст- рукцией.

2.Способ по п.1, отл и ч а ю щ и и с я тем, что в полости между конструкцией и эксплуатационной колонной, гидравлически связанной с акваторией водоема, созда- ют избыточное давление отделением воздуха от пульпы,

3.Способ по п. 1,отличающийся тем, что избыточное давление воздуха в полости между конструкцией и эксплуатаци-

онной колонной поддерживают за счет жидкости акватории водоема над радиальными сквозными каналами,

4.Способ по п. 1,отличающийся тем, что отвод пульпы осуществляют на пораженный слой с обрушением его на нижележащий горизонт, при этом по меньшей мере часть пульпы оставляют во внешней полости конструкции без растекания ее по поверхности дна водоема.

5.Устройство для восстановления дна под водоемами, включающее эксплуатационную колонну с гидродобычным агрегатом, снабженную эластичной, легкодеформируемой конструкцией,отличающееся тем, что, с целью захоронения пораженного слоя на дне водоема, легкодеформируемая конструкция выполнена в виде двух соосных герметичных цилиндрических элементов, изогнутых коленообразно и заполненных сжатым воздухом, причем в нижней части коленообрэзных отводов выполнены сквозные радиальные отверстия, эксплуатационная колонна выполнена со сквозными отверстиями в своей нижней части для отвода пульпы, а легкодеформируемая конструкция выполнена с возможностью жесткого контакта с эксплуатационной колонной за счет подачи сжатого воздуха во внутреннюю полость конструкции.

Устройство для реализации способа представляет собой гидродобычной агрегат, включающий гидромонитор, обсадную колонну труб и эластичную конструкцию. С плавсредства через налегающие породы, перекрытые пораженным слоем, бурят скважину и обсаживают ее обсадной колонной. Забой скважины располагают выше контакта налегающих и подстилающих пород. Монтируют эластичную конструкцию и нагнетают компрессором в ее полость сжатый воздух. Разрушенные гидромониторной струей породы изливаются через окна в обсадной колонне во внешнюю полость эластичной конструкции, растекаясь по поверхности пораженного слоя. Породы пораженного слоя самообрушаются от перегруза в выемочную камеру. Разрушение прекращают в зависимости от требуемой глубины захоронения пораженного слоя. 2 с и 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

9Ьг.2