Устройство для подачи пены в скважину Советский патент 1982 года по МПК E21B21/14 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ПЕНЫ В СКВАЖИНУ

Изобретение относится к области горных работ и строительства и может быть использовано для удаления воды, скопившейся во взрывных скважинах, а также для восстановления глубины взрывных скважин, сильно засоренных буровым шламом, перед размещением в нихзарядов взрывчатых веществ.

Известна система промывки буровой машины, которая содержит водяной насос, компрессор, гидравлический смеситель с трубопроводами для подвода сжатого воздуха и воды, редукционный клапан, установленный на трубопроводе для подачи сжатого воздуха , и обратный клапан, установленный на трубопроводе для подачи воды l.

Недостатками системы промывки буровой машины являются необходимость применения компрессоров большой производительности и резкое уменьшение производительности системы промывки для увеличения диаметра скважины.

Это обусловлено тем, что удаление воды и шлама из скважины осуществляется воздухом, подъемная сила которого пропорциональна квадрату скорости его движения по скважине.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату

к изобретению является устройство для подачи пены в сквс1жину, содержащее смесительное устройство с трубопроводами для подвода сжатого воздуха, пенообразующей жидкости и подучи пены в скважину, компрессор, дозировочный насос, выполненный в виде пневмогидропреобразователя, являющий-ся одновременно аккумулятором сжато10го воздуха и пенообразующей жидкости, с трубопроводагли .цля подвода и отвода сжатого воздуха и пенообразующей жидкости, редукционные клапаны, установленные на трубопроводах дл;1

15 подвода и отвода сжатого воздуха 2.

Педостаткагли известного устройства являются низкая производительность по выдаче водьа и шлама из скважины. Это обусловлено тем, что удаление

20 воды и шлама из скважины осуществляется пеной, на генерацию которой расходуется большое количество воздуха и пенообразуюцей жидкости, а также низкое качество очистки скважины из25за невозможности выноса крупных частиц шлама скоростным потоком пены.

Целью изобретения является улучшение очистки скважины при одновременном увеличении производительнос30ти устройства. Указанная цель обеспечивается тем что устройство снабжено воздухосбор ником, соединенным с компрессором и продувочным трубопроводом через про дувочный кран с трубопроводом подачи пены, емкостью для пенообразуюадей жидкости, соединенной трубопроводом с дозировочным насосом, краном пода чи пены, установленным на .трубопров де для подвода сжатого воздуха в см сительное устройство, продувочным краном установленным на продувочном трубопроводе, причем продувочный кран выполнен в виде полого корпуса с патрубком, разделенного подпруйсиненной мембраноза на две полости, од на из которых сообщена с трубопрово дом Д)1я подачи сжатого воздуха и внутри, которой расположен патрубок, перекрытый мембраной и сообщакицийся с трубопроводом для подачи пены в скважину, а другая полость сообщена через концевой клапан с трубопроводом для подачи сжатого -воздуха, при этом дозировочный насос выполнен в виде цилиндра с подпружиненным поршнем со штоком, надпоршневая полость которого сообщена с трубопроводом для подачи сжатого воздуха, подпорщневая - трубопроводами с обратными клапанами с емкостью для пенообразующей жидкости и со смесителам, а штоки установлены с возможностью взаимодействия с концевым клапаном для сообщения трубопровода с атмосферой. На чертеже изображена пневмогидравлическая схема устройства, Устройство содержит смеситель 1, соединенный трубопроводом 2 для подачи сжатого воздуха с воздухосборником 3, сообщающимся с компрессором 4. в трубопроводе 2 смонтированы редукционный клапан 5 и кран 6 подачи пены. Смеситель 1 также сообщен трубопроводом 7 для подачи пены со скважиной 8 и трубопроводом 9 для подачи пенообразующей жидкости с дозировочным насосом 10 и емкостью 11 для пенообразующей хсидкости. в трубопроводе 9 смонтированы обратные клапаны 12 и 13. Дозировочный насос 10 выполнен в виде цилиндра с поршнем 14 со штоком 15, который подпружинен пружиной 16. Полость 17 над поршнем 14 сообщается с трубопроводом 2, а полость 18 под поршнем 14 - с трубопроводом 9. Устройство содержит также продувочный кран 19, выполненный в виде полого корпуса 20, разделенного мембраной 21 на две полости 22 и 23. Мембрана 21 подпружинена относительно корпуса 20 пружиной 24 и прижимается к торцу патрубка 25, сообщающего полость 22 с трубопроводом 7. Полость 23 продувочного крана 19 трубопровода 26 сообщается с трубопроводом 2 через концевой клапан 27, установленный под штоком 15 цилиндра. Устройство работает следующим образом. Компрессор 4 подает сжатый воздух в воздухосборник 3. Возвратная пружина 16, передвигая поршень 14 со штоком 15, обеспечивает поступление пенообразующей жидкости из емкости 11 в дозировочный насос 10. ТруЪопровод 7 подачи пены сообщают со сква живой 8, опуская его в последнюю. Работи начинают с подачи в скважину пены, открывая крап 6. Сжатый воздух из воздухосборника 3 поступает в полость 17 дозировочного насоса 10 и через редукционный клапан 5, отрегулированный на гидростатическое давление столба воды в скважине, в смесительное устройство 1. Этим обеспечивается избыточное давление сжатого воздуха, поступшощего в дозировочный насос 10, и равномерное поступление сжатого воздуха в смесительное устройство 1. Избыточное давление сжатого воздуха в дозировочном насосе 10 воздействует на поршень 14 и тем самым подает через обратный клапан 13 раствор пенообразующей жидкости в смесительное устройство 1, растягивая при этом возвратную пружину 16. В смесительном устройстве 1 генерируется пена, которая по трубопроводу 7 подается в скважину 8. При подаче пены на дно скважины происходит переход бурового шама во взвешенное состояние и формирование эластичного, устойчивого к высокому давлению пенного столба. После подачи в смесительное устройство- 1 пенообразующей жидкости дозировочный насос lOi штоком 15 поршня 14 переключает концевой клапан 27, который соединяет клапанную полость 23 крана-19 с атмосферЬй. Под давлением сжатого воздуха в полости 22 корпуса 20 подпружиненная мембрана 2 передвигается и открывает патрубок 25. Открывший.ся продувочный кран 19 обеспечивает резкое увеличение давления, сжатого воздуха, подаваемого в скважину из воздухосборника 3. Кроме того, резкое увеличение давления, подаваемого в скважину сжатого воздуха, вследствие инерционности столба жидкости приводит к увеличению давления в сформированном на дне скважины пенном столбе, выполняющем роль эластичного поршня, выше гидростатического давления столба воды в скважине. Под действием избыточного давления пенного столба вода движется ускоренно вверх и выталкивается из скважины. После осушения скважины закрывают кран 6. Под действием возвратной пружины 16 поршень 14 со штоком 15 передвигается в исходное йоложение, и полость 18 дозировочного насоса 10 заполняется раств ром пенообразующей жидкости через обратный клапан 12 из емкости 11. При этом концевой клапан 27 переден гается в исходное положение и соеди няет полость 23 крана 19 с воздухосборником 3. Это приводит к перекры тию патрубка 25 продувочного крана 19 подпружиненной мембраной 21, Зак рыввшйся продувочннй кран 19 прекра щает подачу скатого воздуха в скважину. После осушения скважины из не извлекают трубопровод подачи пены. Устройство будет подготовлено к ра|боте в следующей скважине после на)полнения воздухосборника 3 сжатым воздухом от компрессора 4. Использование предлагаемого устройства в сравнении с известными обеспечивает, благодаря более полно му использованию потенциальной знер гии сжатого воздуха и уменьшению объема воды, подаваемой из скважипи в виде пены, снижение расхода ежатого воздуха и пенообразующего вещества на .удаление единицы объема воды и ишама из скважины, что позволяет повысить его производительность, а такхсе улучшить очистку скв живы от ылама. Экономическая эффективность от Применения.устройства достигается за счет увеличения его производител ности, углубления от 0,5 до 1,5 м скважины за счет удаления вместе с йодой бурового шлана со дна и снижения потерь заряда ВВ вследст вие гидрофобизации его водным раствором пенообразую1чего вещества. Формула изобретения Устройство для подачи пены в скв жину, включающее смесительное устФОйство с трубопроводами для подвод сжатого воздуха, пенообразующей жид кости и подачи пены в скважину, редукционный клапан, установленный на трубопроводе для подачи скатого воздуха в смесительное устройство, компрессор, дозировочный насос для подачи пенообразующей жидкости, о тличающееся тем, что, с целью улучшения очистки скважины при одновременном увеличении производительности, оно снаб)хено воздухосборником, соединенным с компрессором и продувочным трубопроводом через продувочный кран с трубопроводом подачи пены, емкостью для пенообразую- щей жидкости, соединенной трубопроводом с дозировочным насосом, краном подачр пены, установленным на трубопроводе для подвода сжатого возду- . ха в смесительное устройство, продувочным краном, установленнык на продувочном трубопроводе, причем продувочный кран выполнен в виде поло-, го корпуса с naTpy6KON, разделенного подпружиненной мембраной на две полости, одна из которых сообщена с трубопроводом дЛя подачи .сжатого воздуха и внутри которой расположен патрубок, перекрытый мембраной и сообщающийся с трубопроводом для подачи пены в скважину, а другая полость, сообщена через концевой клапан с трубопроводом для подачи спатого воздуха, при этом дозировочный насос выполнен в виде цилиндра с подпружиненным поршнем со штоком, надпориневая полость которого сообщена с трубопроводом для подачи сжатого воздуха, подпоршневая - трубопроводами с обратными клапанами с ег1костью для пенообразующей жидкости, и со смесителем, а штоки установлены с возможностью взаимодействия с концевым клапаном для сообщения трубопровода с атмосферой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Заявка Великобритании 1Я437442, кл. Е 21 В 21/00, опублик. 1976. 2.Заявка Великобритании 1250186, кл. Е 21 В 21/00, опублик. 1972 (прототип).