Стенд для моделирования неметаллического крепления скважин в экстремальных условиях

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)1 Е 21 В 33/13 ГОСУДАРСТ 8 ЕН.Пэ Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт горного дела Дальневосточного отделения АН СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 564423, кл. Е 21 О 1/14, 1977.Авторское свидетельство СССРМт 1460189, кл, Е 21 В 21/00, 1988.(54) СТЕНД ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ(57) Изобретение относится к горному делуи предназначено для бурения скважин,Цель - повышение экономичности и точного С:Л.Я 2 1673726 А 1 сти моделирования процессов неметаллического крепления скважин за счет расширения имитационных возможностей стенда. Для этого в каждой половине имитатора скважины 1 внутри слоя покрытия 2, имитирующего горную породу, размещены теплообменники 3 с независимым подключением к системам подачи теплоносителя и/или хладагента, Данный стенд позволяет имитировать процессы крепления стенок скважин практически в неограниченном диапазоне типов горных пород, из которых может быть сделано покрытие, имитирующее горную породу, а также в широком диапазоне температур, охватывающем все встречающиеся в реальном горном массиве - от глубоких отрицательных до высоких положительных. 2 ил.Изобретение относится к горному делу,в частности к бурению скважин, и можетбыть использовано для изучения процессовнеметаллического крепления стенок скважин при различных температурах окружающего горного массива,Цель изобретения - повышение экономичности и точности моделирования процессов неметаллического крепленияскважин эа счет расширения имитационных 10воэможностей стенда.На фиг,1 показан стенд с калибратором,на фиг.2 - сечение А-А на фиг,1.Стенддля моделирования неметаллического крепления скважин в экстремальных 15условиях включает имитатор скважины 1 ввиде разъемной трубы, на внутренние стенки которой нанесен слой покрытия 2, имитирующего горную породу, Внутри слояпокрытия 2 размещен теплообменник 3 для 20подачи теплоносителя от системы 4 или хладагента от системы 5, выполненный, например, в виде трубки-змеевика. В имитаторскважины 1 вставлен имитатор буровогостава 6, внутри которого проложена трубка 257 для подачи на стенки слоя покрытия 2смеси компонентов неметаллического крепления от системы 8. Трубка 9 служит дляподачи от системы 10 очистного агента, например, сжатого воздуха, в имитатор бурового става 6 через вертлюг 11, Приводвращения 12 имитатора бурового става 6установлен на жесткой платформе 13, которая соединена с имитатором буровогостава 6 вертлюгом 11 и имеет возможность 35вертикального перемещения от приводаподачи 14(показано стрелками на фиг 1) Нанижнем конце имитатора бурового става 6устанавливают сменные устройства для выполнения операций крепления, например, 40калибратор 15 или устройства для сушкиили обжига образованного покрытия (крепления) 16 (не показаны). Системой шлангов17 и 18 (фиг.2) и кранов 19 и 20 каждыйтеплообменник 3 может быть подключен поочередно или одновременно к системамподачи теплоносителя 4 или хлэдагента 5,Вместо шлангов могут быть использованытрубки с соединениями, обеспечивающимиИх поворот при разборке разъемной трубы, 50Устройство работает следующим образом,При исследовании процессов крепле.ния высокотемпературных скважин от системы 4 подают теплоноситель, например 55острый пар, расплэвы солей или легкоплавких металлов в теплообменник 3, используяшланг или трубку 17, Для этого открываюкран 20. например, пробковый, и закрываюткран 19 на шланге или трубке 18 (фиг,2).Если необходимо имитировать мерзлые породы, от системы 5 подают хладагент, например, холодильный рассол, в теплообменник 3, используя шланг 18, на котором открывают кран 19 и закрывают кран 20 на шланге 17.После достижения заданной температуры слоя покрытия 2 в имитатор скважины 1 на полную его высоту вводят имитатор бурового става 6 с закрепленным на его конце калибратором 15, подают очистной агент от системы 10 через трубку 9 и вертлюг 11. включают привод вращения 12, по трубке 7 от системы 8 подают компоненты смеси не- металлического крепления и поднимают имитатор бурового става 6 системой подачи 14 с помощью платформы 13, Смесь, нанесенная из трубки 7 на слой покрытия 2, раэравнивается и уплотняется калибратором 15, образуя по всей высоте имитатора скважины 1 неметаллическое крепление 16. По цостижении трубкой 7 верхней отметки имитатора скважины 1 подачу компонентов смеси прекращают, имитатор бурового става 6 с калибратором 15 извлекают из имитатора скважины 1. прекращают вращение и подачу очистного агента. Калибратор 15 сменяют нэ устройство сушки или обжига, вводят имитатор бурового става 6 в имитатор скважины 1 и начинают перемещать его системой подачи 14 с вращением или без него, производят сушку и (или) обжиг покрытия (крепления) 16.Стенд позволяет имитировать и другой процесс крепления нэ горячий или холодный слой покрытия 2 иэ трубки 7 набрыэгивают вещества, сразу полимеризующиеся при темперэтурэх. Тогда сменные усройства для калибровки сушки и обжига могут не использоваться.После завершения имитации процесса крепления имитатор скважины 1 разъединяют на части и изучают состояние покрытия, степень его сцепления в конкретных условиях эксперимента. Затем сменяют на имитаторе скважины 1 слой покрытия 2 на имитацию другого типа пород и повторяют процесс,Выполнение узла для изменения температуры слоя покрытия, имитирующего горную породу, в виде теплообменников, размещенных внутри слоя покрытия в каждой половине имитатора скважины и соединенных независимо с системами подачи теплоносителя или хлэдагента позволяет существенно расширить испытательные возможности стенда, ускорить и удешевить испытания По каждому;еплообменнику можно подавать агент своей температуры, например, при нанесении слоя крепления из одного материала нэ одинаковый имита1673726 А-Д Составит Техред М ь В.Никулиньргентал Редактор Н,Шит Корректор Н,Король Заказ 2903 ВНИИПИ Го Тираж 349 арственноо комитета по иэобре 113035, Москва Ж, РаушсПодписноениям и открытиям при ГКНТ СССРая наб 4/5 Производственно-иэда 1 сльскии комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина 10 тор горной породы вести исследования сразу в температурном диапазоне - на одной половине имитатора скважины задавать одну температуру покрытия, на второй - другую, которая может отличаться довольно 5 значительно. Для этого, например, от системы 4 через шланг или трубку 17 подают агент другой температуры,Можно испольэовать различный имитатор горной породы на каждой иэ половин 10 имитатора скважины при одной температуре, быстрой сменой теплоносителя на хладагент, и наоборот, можно моделировать "тепловой удар" за счет малой толщины слоя покрытия в какой-либо половине ими татара скважины или во всей скважине и т.д.Испытания с температурным шагом в различных частях имитатора скважины возможны только в предлагаемом техническом решении, а значительные различия величин 20 диаметра скважины и толщины слоя покрыВтия, имитирующего горную породу, позволяют изучать конвекционные процессы в воздухе скважины как в процессе крепления, так и после. 25Таким образом, стенд позволяет имитировать процессы крепления стенок скважин в практически неограниченном диапазоне типов горных пород, из которых может быть сделано покрытие, имитирующее горную породу. а также в широком диапазоне температур, охватывающем все встречающиеся в реальном горном массиве - от глубоких отрицательных до высоких положительных. Формула изобретения Стенд для моделирования неметаллического крепления скважин в экстремальных условиях, включающий имитатор скважины в виде раэьемной трубы с нанесенным на внутренние стенки слоем покрытия, имитирующего горную породу, имитатор бурового става с приводами его вращения и подачи, системы подачи через имитатор бурового става очистного агента и смеси компонентов неметаллического крепления, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения экономичности и точности моделирования процессов неметаллического крепления скважин за счет расширения имитационных воэможностей стенда, в каждой половине имитатора скважины внутри слоя покрытия, имитирующего горную породу, размещены теплообменники с независимым подключением к системам подачи теплоносителя и (или) хладагента,