Способ извлечения слабосвязных пород полезных ископаемых из подземных формаций и устройство для его осуществления

(51)5 Е 21 С 45/О РЕТ О Е ИЗО КОМУ С ТЕЛЬСТВУ К Изобретение о и геологии и може скважинной гидрод емых, при геологич рован ии и род слабосвязных пора Цель иэобрете тивности извлечен диуса размыва и по отбора проб.астов. ффекия ра- насти ния - повышение ия за счет увеличе вышения достав ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Пермский политехнический институт (72) В.А,Николаев, В.М.Мальцев и В,И,Дурникин(56) Авторское свидетельство СССРМ 1265339, кл. Е 21 С 45/00, 1985.Авторское свидетельство СССРМ 1314068, кл. Е 21 С 45/00, 1985.Ъ .(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СЛАБОСВЯЗНЫХ ПОРОД ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ИЗ ПОДЗЕМНЫХ ФОРМАЦИЙ И УСТРОЙ-СТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к горному делу. и геологии и может быть использовано при скважинной гидродобыче полезных ископаемых, при геологической разведке и апробировании продуктивных пластов слабосвязных пород. Цель - повышение эффективности извлечения за счет увеличения радиуса размыва и повышения достоверности отбора проб. Для этого вскрывают фор- . мацию сважиной ) С) 1, обсаживают ее трубой 2 в интервале налегающих пород и тносится к горному делу быть использовано при обыче полезных ископа-, . ской разведке и апробиуктивных пл герметизируют. Размыв ведут после подачи в С 1 сжатого воздуха, создавая в зоне размыва воздушную подушку, Размыв осуществляют горизонтальными попарно противоположно направленными струями жидкости с формированием вертикальных щелевых выемочНых камер и межкамерных целиков. Давлейие сжатого воздуха передается пульпе и вытесняет ее по колонне труб (КТ) 4, которая имеет пульпоприемные отверстия 5. На нижнем конце КТ 4 жестко закреплен"ци)линдрический породосборник ПС) 8 с,приемными отверстиями в его верхнем"торце, Над ПС 8 на КТ 4 установлен с воэможностью осевого перемещения регулятор 12 уровня жидкости, перекрывающий гидромониторные насадки, встроенные в КТ 4 и размещенные попарно и противоположно направленно. Пакерирующий элемент 10 установлен у верхнего торца ПС 8. Пакер 6 установлен у нижнего торца обсадной трубы 2 и герметизирует С 1, Через него проведен воэдуховод 11 для создания давления, поддерживающего выемочную камеру и вытесняющего пульпу. Крупные куски породы накапливаются в ПС 8 и поднимаются вместе с устройством, 2 с.п. ф-лы, 1 ил. На чертеже изображено устройство, размещенное в скважине.Способ осуществляют следующим образом. ааваЪВ скважину 1 опускают обсадную трубу 2 до уровня верхней границы продуктивного пласта 3 и пространство между стенками скважин и обсадной трубой герметизируют. Затем в скважину 1 опускают устройство для извлечения полезного ископаемого, включаЮщее в Свою канструкцию колонну 4труб, Пространство между обсадной трубой и колонной труб на уровне верхней границы продуктивного пласта гермегизируют,Размыв грунта производят симметричными противоположно расположеннымл одной или несколькими парами горизонтальных высоконапорных жидкостных струй в направлении сверху вниз с периодическим или постоянным изменением глубины горизонта струи,с формированием в конечном итоге в направлении каждой струи вертикальных щелей выемочных каг мер и межкамерных целиков, После достижения максимальной длины первой пары (или группы пар) боковых камер, обусловленной прочностью грунта и напором струи, устройство поворачивают на заданный угол по азимуту, устанавливают на исходную ггубину и начинают новый цикл размыва.В начале размыва по заполнении жидкостью нижней части скважины примерно до уровня подошвы продуктивного пласта 3 в загерметизированную часть скважины нагнетают сжатый воздух, создавая в зоне размыва воздушную подушку повышенного давления, Жидкость размывающих струй после удара о забой образующейся щели вместе с отбитыми разтлытыми) частицами грунта в виде пульпы стекает вниз и скапливается в нижней части скважины.Давление сжатого воздуха, поддерживаемого работой компрессора на поверхности, передается пульпе и вытесняет ее на поверхность по внутреннему каналу колонны 4 труб.Устройство, осуществляющее способ, состоит из колонны 4 труб с пульпоприемными окнами 5 в ее нижней части, пакерэ б, установленного у нижнего конца обсадной трубы 2, гидромониторных насадок 7 попарно противоположно направленных, встроенных в колонну 4 труб, породосборника 8, представляющего собой цилиндр с приемными окнами 9 в верхнем торце, закрепленного на нижнем конце колонны 4 труб и охватывающего приемные окна 5, пакетирующего элемента 10, установленного у верхнего торца породосборника, воздухопровода 11 повышенного давления проведенного через пакер б и соединенного на поверхности с компрессором (не показан), регулятора уровня, установленного на колонне 4 труб с возможностью осевого перемещения. Пакер б жесткс соединен с колонной 4 труб и имеет пневмокамеру, которая при нагнетании в нее сжатого воздуха увеличивает внешнии диаметр пакера Пневмокамера соедлненэ индивидуальным шлангом с источником сжатого воздуха на поверхности (не ттоэзэч) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Устройство работает следующим образом.В скважину 1, обсаженную обсадной трубой 2 на участке налегающих пород и вскрывающую с перебуром продуктивный пласт 3, опускают устройство и располагают его таким образом, чтобы насадки 7 находились на уровне верхней границы формации 3 и были направлены по азимуту одного из заданных направлений взятия проб.Пакерирующий элемент 10 имеет эластичные края, которые при движении вдоль стенки скважин загибаются по ходу движения и не тормозят его.Между колонной 4 труб устройства и нижним концом обсадной трубы 2 устанавливают пакер б, предпочтительно пневматический, герметизируют межтрубное пространство и заливают его водой. Затем включают гидро- мониторные насадки 7 и начинают размыв грунта в области продуктивного пласта 3, При заполнении породосборника 8 пульпой в размывочное рабочее пространство 13 подают сжатый воздух через воздухопровод 11, проведенный через пакер б и сообщающийся с воздушным компрессором на поверхности, и создают в выемочной камере воздушную подушку повышенного давления. Под действием давления воздуха пульпа в нижней части колонны труб, проникшая туда из породосборника через окна 9, начинает подниматься по внутреннему каналу на поверхность, Поскольку объемы подаваемой через насадки и вытесняемой через колонну труб жидкости сбалансированы, уровень жидкости в камере должен быть стабилен, Если по каким-либо причинам приток жидкости превысит ее вытеснение, то уровень жидкости в скважине начнет подниматься и регулятор уровня жидкости перекроет насадки.Крупные куски породы, не проходящие в приемные отверстия 5, накапливаются внутри породосборника 8, остаются в последнем и после окончания запланированной добычи поднимаются на поверхно.;ть вместе с устройством,Опускание уровня размывающих струй осуществляется опусканием колонны труб, для чего в пэкере б из пневмокамеры стравливают некоторое количество воздуха. При этом из выемочных рабочих камер стравливается некоторое количество воздуха, вследствие чего пульпа перестает подниматься, а регулятор уровня жидкости перекрывает насадки. После установкиа заданную глубину давление в пакерг б и выемочных камерах доводят до рабочих значений ивключают гидромониторные насадки,Формула изобретения 1, Способ извлечения слабосвязных пород полезных ископаемых из подземных формаций, включающий вскрытие формации скважиной, обсадку ее в интервале налегающих пород и герметизацию, размыв пород формаций струей жидкости в направлении сверху вниз с выдачей размытых пород на поверхность и формированием выемочных камер, отл ич а ю щи йся тем, что, с целью повышения эффективности извлечения за счет увеличения радиуса размыва и повышения достоверности отбора проб, в скважину подают сжатый воздух, а размыв пород осуществляют горизонтальными попарно противоположно направленными струями жидкости с формированием вертикальных щелевых выемочных камер и межкамерных целиков. 2, Устройство для извлечения слабосвязных полезных ископаемых из подземных формаций, содержащее обсаднуютрубу, колонну труб с пульпоприемными от 5 верстиями и встроенной поменьшей мереодной гидромониторной насадкой, пакер, установленный у нижнего торца обсадной трубы, и пакерирующий элемент, о т л и ч а ю ще е с я тем, что оно снабжено цилиндриче 10 ским породосборником с приемными окнами в его верхнем торце, воздухопроводом ирегулятором уровня жидкости, причем последний установлен на колонне труб с возможностью осевого перемещения,15 воздухопровод проведен через пакер, а породосборник жестко закреплен на нижнемконце колонны труб, при этом пакерирующий элемент установлен у верхнего торцапородосборника, а гидромсниторные на 20 садки установлены попарно противополож, но направленными,