Инъектор для подачи закрепляющего раствора в скважину Советский патент 1982 года по МПК E21D20/00 E21B33/00 E21D11/10 

(54) ИНЪЕКТОР ДЛЯ ПОДАЧИ ЗАКРЕПЛЯЮЩЕГО РАСТВСЯРА В СКВАЯО НУ

Изобретение относится к горнодобьТвающей промышленности и может быть использовано при нагнетании укрепляюще I го раствора в горный массив. Известно устройство, предназначенное для закрепления оборудования в устье ( скважины tl Недостатком данного устройства является ограниченная глубина герметизации и невозможность установки в любом пункте скважины, так как трубка, через которую подается воздух в эластичный баллон, расположена сбоку устройства и препятствует его полному введению в скважину. Известен также инъектор для подачи закрепляющего раствора в скважину. Дан ный инъектор позволяет герметизировать скважину с усилием распора, выбираемы с учетом прочности массива в любом пункте по длине скважины путем регулирования в герметизирующей системе, и инъектировать текучий агент в массив ПОД давлением, независимым от давления в герметизирующей системе . Недостатком инъектора являются: сложность изготовления деталей конструкции, трудность извлечения инъектора из скважины зажима эпаЪтичным элементом винтовой проточки центральной трубы что препятствует свободному обратному истечению рабочей жидкости при снятии давления, невоз южность изменять длину герметизации скважины, что не позволяет применять ннъектор в сильно трещиноватом горном массиве. Цель изобретения - упрощение конструкции и поЕышенЕе надежности раббты инъектора, а также повышение эффектив- . ности инъекции укрепляющего раствора в трещиноватый горный массив увеличения длины герметизации скважины. Цель достигается тем, что полые стержни Каждой герметизирукьшей секции выполнены с внешними продольными пазамн, соеднненвыми кольцевьтми проточками, а торцевые стаканы Шэ1полнены одинаковыми и снабжены двумя каналами один из. которых соединен с внешними продольными пазами полого стержня, а другой - с его внутренним каналом. Кро ме того| торцевые стаканы герметизирую щих секций с внешней стороны имеют гнезда для соединения секций между собой. На фиг. 1 представлен инъектор, общий вид; на фиг. 2 - герметизирующая секция, продольный разрез; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 2; на фиг; 4 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 - технологическая схема работ по упрочнению горного массива. Инъектор 1 состоит из герметизирующи секций, штуцеров 2 и 3, соединительных трубок 4 и 5 и внешних трубопроводов 6 и 7. Герметизирующая секция 1 состо ит из полого стержня 8, эластичного элемента 9, торцевых стаканов 10 и конусных замковых втулок 11. Полый стер жень 8 выполнен из трубы и имеет на внешней поверхности продольные пазы 12 f и соединяющие их -кольцевые проточки 13 на обоих концах стержня с внешней стороны имеется резьба. Торцевые стаканы 10 выполнены одинаковыми с двумя каналами 14 и 15 и Имеют с каждой стороньг по два резьбовых гнезда: с внешней - для подсоединения, внешних трубопроводов 6 и 7, ас внутренней - для соединения со стержнем 8 и эластичным элементом 9. Канал трубопровода 6, каналы 14 стаканов 10, продольные пазы 12 стержня 8 и каналы штуцера-2 и трубки 4 образуют герметизирующую сис тему инъектора, запираемую пробкой 16, , позволяю.щую путем подачи под давлением рабочей жидкости распирать герметизирующую секцию в скважине. Канал тру бопровода 7, каналы 15 стаканов 10, канал 17 стержня 8, канал 18 штуцера 19 и каналы штуцера 3 и трубки 5 обра зуют нагнетательную систему инъектора, через которую текучий агент подается в скважину. Для предотвращения смещения текучего агента с рабочей жидкостью устаноЁлены уплотнители 20. Инъектор подачи закрепляющего раствора работает следующим образом. Перед установкой в скважину 21 из, герметизи{ ующих секций 1 с помощью штуцеров 2 и 3 и соединительных трубок 4 и 5 собирается инъектор необходимой длины и к нему, присоединяются внешние трубопроводы 6 и 7. Затем к трубопроводу 6 подсоединяется гибкий металлический, например латунный, магистральный трубопровод 22, k другому концу которого подсоединен манометр 23, расходомер 24 и гидравлический насос 25, с помощью которого рабочая жидкость, например масло, подается в герметизирующую систему инъектора. Для этого на забойной герметизирующей секции открывается пробка 16 и для удаления воздуха из герметизирующей системы производится подача рабочей жидкости, которая по магистральному трубопроводу, каналу трубки б, каналам 14 стаканов 10, продольным пазам 12 стержня 8 каждой герметизирующей секции и каналам щтуцеров 2 и 3 и соединительных трубок 4 и 5 поступает в гнездо пробки 16. С ее появлением пробка 16 запирается и таким образом, заканчивается подготовка инъектора к работе, т.е. из его герметизирующей системы удален воздух. Затем к внешнему трубопроводу 7 подсоединяется магистральный гибкий ..%ч.-,, высоконапорный шланг 26, подключенный к расположенной в горной выработке нагнетательной установке 27 с текучим агентом, который необходимо подать в скважину. Длина магистральных трубопроводов - металлического и ЕЫСОКОнапорного принимается в соответствии с глубиной, на которую инъектор устанавливается в скважине. После установки инъектора 1 в скважине 21 гидравлическим насосом 25 в герметизирукицую систему нагнетается рабочая жидкость, герметизатор распирается в скважине и герметизирует ее. Давление нагнетания в герметизирующей системе контролиру- ется по показаниям манометра 23, а расход подаваемой жидкости измеряется расходомером 24. С увеличением количества жидкости, поданной в герметизирующую систему, давление в системе возрастает. В дальнейшем может наступить момент. Когда с продолжающимся расходом жидкости повышение давления прекращается и оно удерживается на одном уровне; это свидетельствует о том, что массив перестал оказывать противодействие объему герметизирующей секции и происходит смятие стенок скважины, т.е. началась пластическая деформация горного массива. В различных слоях горного массива давление в гидросистеме, при котором начинается пластическая деформация, различно, и чем оно выше, тем больше сопротивление оказывает массив, тем он прочнее. Таким образом, с помощью предлагаемого инъектора можно определить прочность массива в разных слоях и зонах, а также установить, произошло ли упрочнение массива после нагнетания в него упрочняющего состава. После того, как инъектором 1 загер)метизирована скважина 21, включается нагнетательная установка 27 и подается в скважину расчетное количество текучего агента. Количество текучего агента, которое необходимо подать в каждую скважину конкретного горного массива, (Жредепяется на основе предварительных опытных инъекций в несколько скважин данного массива до полного его насыщейия, о чем можно судить по резкому, возрастанию давления в нагнетательной системе по показаниям манометра и по прекращению подачи текучецо агента из емкости нагнетательной установки 27. Затем расход текучего агента по каждой скважине усредняется и в дальнейщем принимается в качестве расчетного при планировании работ по упрочнению масси ва. В процессе нагнетания давление регул руется с помощью предохранительного клапана 28, установленного на трубопроводе 26 нагнетательной установки 27, и контролируется по показаниям маномет ра 29, Предохранительный клапан 28 настраивается в зависимости от трещино ватости массива и его проницаемости на давление нагнетания не выше 3,5-4 мПа поскольку при большом давлении происходит гидроразрыв угольного пласта. При достижении этого давления в нагнетатель ной системе предохранительный клапан открывается и часть текучего агента сбрасывается в бак нагнетательной установки, а остальная часть подается в мас сив. Таким образом, предохранительный клапан 28 вьшопняет функцию делителя потока и позволяет регулировать как дав ление нагнетания, так и производительность нагнетательной установки, при. этом количество смеси, поданной в массив, измеряется по уменьшению уровня текучего агента в баке-смесителе нагнетательной установки. После окончания нагнетания давление в герметизирующей системе инъектора сбрасывается и он извлекается из скважины. Кроме своего прямого назначения для подачи текучего агента в скважину при упрочнении горного массива, инъектор может быть применен также для замера газового давления в массиве, для чего вместо нагнетательной установки к полой нагнетательной инъектора должны быть подключены соответствующие измерительные приборы (манометр, расходомер и т.п.). Применение предлагаемого инъ стора пчзволяет надежно герметизироват Е сква жину в трещиноватом горном массиве путем выбора необходимой протяженностн зоны герметизации за счет соединения соответствующего количества герметизирующих секций и исключить Е1 1теканиё текучего агента из горного массива, многократно использовать инъект ф для подачи текучего агента за счет обеспечения свободного извлечения его из скважины и повышения надежности работы, замерять давление газа в горне массиве,. Формула изобретения 1.Инъектор для подачи закрепляющего раствора в скважину, включающий герметизирующие секции, каждая вз которых состоит на полого стержня, эластичных элементов, торцовых стаканов и конусных замковых втулок, штуцеры, соединительные трубки и внешние трубопроводы для подачи рабочей жвдкостн и закрепляющего раствора, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения над ежности работы инъектора, полые стержни каждой герметизнрухущей секции выполнены с внешними продольными пазами, которые соединены между собой посредством кольцевых про точек, при этом торцовые стаканы имеют по два канала, один из которых соединен с внешними продольными пазами, которые соединены собой посредством кольцевых проточек, при этом торцовые стаканы имеют по два канала, один из которых соединен с ъя&ааямя продольными пазами полого стержня герметизирующей секции, а второй - с ваутревней его полостью. 2.Инъектор пи п. 1, отличающий с я тем, что то1Я1овые стаканы герметизирующей секции нмеют ва внешней стороне гнезда для соединення стаканов между собой. Источннкн няформацин, принятые во вшивание при экспертизе 1 Авторское свидетельство СССР NO 3828О5,кл. Е 21 В 33/12, 1965. 2. Авторское свидетельство СССР, № 693031 кл. Е 1F 5/О2. 1977.

л.

А-А

Б--Б

UjJ

Фиг. If