Способ добычи полезных ископаемых через скважины и устройство для его осуществления
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
.ЯО 158360 1) Е 21 С 3/2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ еханики СССР 980. СССР 1985 О Уд СФ 13Феба ля юла М Ю ЯууФееФФФФФффФГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР 1(71) Институт геотехническойАН УССР(56) Авторское свидетельствойф 989072, кл, Е 21 С Й 5/00, 1Авторское свидетельствоМ 12 Й 0900, кл, Е 21 В Й 3/28,(5 Й) СПОСОБ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ЧЕРЕЗ СКВАЖИНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к геотехнологическим методам доЬычи полезных ископаемых и м,б, использовано прискважинной гидродобыче, подземномвыщелачивании и подземном растворении полезных ископаемых. Цель - повышение эффективности доЬычи за счетувеличения скорости перевода массиваполезного ископаемого в подвижноесостояние и снижение энергозатратна импульсную оЬработку. Рудный пласт1583608 вскрывают скважинами (С), По трубопроводам (ТП) 11 в нагнетательнуюС 3 закачивают раЬочую жидкость (РЖ).Из нагнетательной С 3 на РЖ и массиввоздействуют гидравлическими импульсами, При этом РЖ в нагнетательнуюС 3 закачивают с постоянным ее поджатием статическим давлением. Импульсами воздействуют через поджатый столб 0РЖ с частотой следования импульсов0,5-80 Гц и энергией единичного удара 5-1500 Дж, Поджатие РЖ, воздействие импульсами и откачку пульпы наповерхность ведут непрерывно до заданного извлечения полезного ископаемого из зоны импульсной обработки.Потоку РЖ в забойной части С придаютвращение относительно ее продольнойоси, Устр-во включает возбудитель 20импульсов, привод возбудителя и Изобретение относится к горному делу, преимущественно к геотехнологическим методам доЬычи полезных ископаемых, и может быть использовано при скважинной гидродобыче, подземном вы- З 0 щелачивании и подземном растворении полезных ископаемых,Целью изобретения является повышение эффективности добычи за счет увеличения скорости перевода массива полезного ископаемого в подвижное состояние и снижения энергозатрат на импульсную обработку.На чертеже приведена схема геотехнологической отработки руды и схема устройства для осуществления способа.В качестве привода возбудителя импульсов используются известные генераторы импульсов с регулируемыми час" тотой следования импульсов, амплиту дой и фазой удара, например гидрав" лические, пневматические или электромагнитные.Способ осуществляют следующим образом.50Рудный пласт 1 мощностью 1-15 м залегает на глубине 50-200 м от дневной поверхности, Руда представлена рос-. сыпью тонкозернистого слабооглиненного песка с естественной влажностью 5-71. Покрывающие породы 2 - глины слоистой структуры, С дневной поверхности станками 1 БАВ или аналогичными им бурят сетку скважин диаметром патрубки, соединяющие ТП для нагнетания РЖ в нагнетательную С и откачкипульпы через откачную С. ПатруЬок 6нагнетательного ТП выполнен в видедвухступенчатого корпуса с крышкой15 и дистанционной прокладкой 16 иустановлен соосно с нагнетательнойС 3. Ступень 17 меньшего диаметрасоединена с нагнетательным ТП 11посредством оЬратного клапана 10,Ступень 19 Ьольшего диаметра расположена под ступенью 17 меньшего диаметра, сообщена с ней и имеет упругие связи, ВозЬудитель 13 импульсовразмещен между упругими связями в ступени 19 большего диаметра и имеет канал 20 для выпуска воздуха, Сооснопатрубку в нагнетательной С 3 размещается привод 12 возЬудителя 13 импульсов. 2 с,и 3 з.п. ф-лы, 1 ил273 мм с расстоянием между скважинами 15-50 м, После осадки скважин 3 и 1 к фланцам 5 оЬсадных колонн нагнетательных скважин 3 присоединяют патрубки. 6, а к фланцам откачных скважин 1 присоединяют патрубки 7 выдачных устройств. В забое скважины 3 размещают отражатель 8,.Через запорный вентиль 9 и обратный клапан 10 патрубка 6 в нагнетательную скважину 3 подаеТся жидкость из нагнетательного труЬопровода 11 с постоянным поджатием.Приводом 12 и возЬудителем 13 импульсов генерируют гидравлические импульсы в постоянно поджатый столб жидкости, Импульсы распространяются от устья к забойной части скважины 3 и отражаются в рудный пласт отражате- лем 8. В качестве привода 12 могут быть использованы ударные устройства пневматического, гидравлического, электромеханического действия, например перфораторы ПК, ПК, пневмоударные устройства П 712, П 872, гид" роударники "Импульс", ГПИ, вибраторы типа ИВ, ВНДВ и др., в том числе навесные на транспортной базе экскаватора ЭСустройства, создающие импульсное воздействие с энергией единичного удара 5-1500 Дж. Нижнийпредел диапазона энергии обусловлентем, что при меньших величинах энергии невозможно совершить работу по. 1583608 увеличению эффективной пористостио массива, преодолению порогового со- О противления и продвижению жидкости от р нагнетательных скважин 3 до откачных и скважин 1, Значение 1500 Дж обуслов- к лено прочностными свойствами пород,При превышении указанного значения с происходит переуплотнение рудного мас- д сива в призабойной зоне нагнетатель н ной скважины 3, цто снижает фильтраи ционные свойства рудного массива и н эффективность импульсной обработки.и При этом частота следования импулЬ- м сов составляет 0,5-80 Гц. Нижний 15 т предел частотного диапазона ограни-м чивается временем существования об- Р разованной импульсным воздействием эф- н фективной пористости. При знацениичастоты генерирования импульсов ме- О б нее 0,5 Гц вновь открытые поры вслед- т ствие горного давления успевают пере- в крываться, цто снижает эффективность р импульсной обраЬотки и ухудшает и фильтрацию жидкости, Верхнее предель р ное значение частоты генерирования . и импульсов (80 Гц) обусловлено тем, и что в импульсах более высокой час- и тоты основную энергию переносят вы- с сокочастотные составляющие спектра, 3 О и которые поглощаются рудным массивом . у до 904 в радиусе до 1 м от нагнета- л тельной скважины, цто также снижаетэффективность импульсной обработки. пеТаким оЬразом, предлагаемые диа в пазоны энергии единичного удара (5- м 1500 Дж) и частоты следования имно пульсов (0,5-80 Гц) являются техвн нологически оптимальными для россып- ди ных, осадочных и метаморфических по О по род в рудных пластах большой мощнос- им ти. поДля тонкозернистого слабооглинен- ди ного песка оптимальными по техноло- пр гицеским показателям процесса явля-св ются энергия единичного удара 150 Дж с и частота следования импульсов 5 Гц. Поны В результате подачи импульсов через постоянно сжатый столб жидкости рудный пласт 1 в зоне между нагнета" тельной 3 и откачными 1 скважинами перехорит в подвижное состояние засчет интенсивного насыщения жидкостью и динамического воздействия гидрав- у лических импульсов, Одновременно с процессом нагнетания и непрерывно из откацных скважин 4 при поступлении пульпы в забойную часть производят ткацку пульпы на дневную поверхность.ткацка пульпы может выполняться гидоэлеваторными или эрлифтным пульпоодъемником, например Т 881, через отацной трубопровод 14,В кацестве варианта выполненияпособа для повышения эффективностиоЬыци за счет увеличения интенсивости Фильтрации жидкости в рудныхластах с низкой проницаемостью дляагнетательного сдвига зерен в рудномласте пульсирующему потоку жидкостиожет быть придано вращение относиельно продольной оси скважины, чтоожет Ьыть обеспечено конструкцией отажателя 8 или заЬойной части обсадой колонны нагнетательной скважины 3.Устройство для осуществления спосоа доЬычи состоит из нагнетательныхруЬопроводов 11 и откачных трубопроодов 11, запорной арматуры 9, патуЬков б нагнетательных скважин 3 иатрубков 7 откачных скважин 1. Патубки 6 нагнетательных скважин 3меют ступенчатый корпус с крышкой 15дистанционной прокладкой 16, Стуень 17 меньшего диаметра соединенанагнетательным трубопроводом 11осредством обратного клапана 10 истановлена на фланце 5 обсадной коонны нагнетательной скважины 3,Внутренний диаметр меньшей стуни 17 и внутренний диаметр кольцеой упругой связи 18 выбираются неенее диаметра обсадной нагнетательй скважины 3, поскольку уменьшениеутреннего диаметра ступени 17 нижеаметра обсадной колонны ведет ктере суммарной энергии генерируемыхпульсов, передаваемых через столбджатой жидкости. Ступень 19 большегоаметра содержит размещенный междуедварительно поджатыми упругимиязями 17 возбудитель 13 импульсовканалом 20 для выпуска воздуха.следний связан с атмосферой запорм вентилем 21.Соосно патрубку б нагнетательнойскважины 3 размещается привод 12 возбудителя 13 импульсов,Патрубок б нагнетательной скважины 3 может быть снабжен размещеннымв забойной части нагнетательной скважины 3 отражателем 8 импульсов, соединенным с патрубком б упругой связью(тросом) 22 через амортизатор 23 иустройство 24 Фиксации, Торец возбудителя 13 импульсов может быть снабженэластичным элементом 25 позволяющимрегулировать длительность и амплитудумеханического импульса передаваемогоприводом 12 возбудителю 13,5.Устройство работает следующим образом.При воздействии потока жидкости,поступающего из нагнетательного трубопровода через открытый запорный вен тиль 9, обратный клапан 10 открывается и жидкость заполняет полость патрубка 6 и обсадочную колонну скважины 3 под давлением. При исходно открытом запорном вентиле 21 по каналу20 после заполнения скважины 3 удаляется воздух, и после появления жидкости вентиль 21 закрывает канал 20,Приводом 12 воздействуют на торцовуючасть возбудителя 13 импульсов, создавая осевые возвратно-поступательныеперемещения возЬудителя 13 в упругих связях 18, Эти перемещения возбуждают импульсы в постоянно поджатомстолЬе жидкости, находящейся в ступени 2517 меньшего диаметра патрубка 6 иобсадной колонне скважины 3. Пульсирующий поток, отражаясь от поверхности отражателя 8, направляется врудный пласт 1 и фильтруется в объеме 30пласта между нагнетательной скважиной3 и откачными скважинами 4. Обратныйклапан 10 закрывается периодически,при ходе возбудителя 13 импульсоввниз и повышении давления в ступени17 меньшего диаметра до величинпревышающих давление в нагнетательном трубопроводе 11. Клапан 10 открывается при ходе вверх возбудителя 13т,е, при снижении давления в ступени 4017, чем обеспечивает постоянное поджатие столЬа жидкости в нагнетательной скважине 3 и эффективную передачу гидравлического импульса в рудный пласт 1При этом величество ирасположение откачных скважин обусловлено заданными технологическимипараметрами процесса добычи, горногеологическими условиями залеганияместорождения и физико-механическимисвойствами руд и вмещающих пород, Например, откачные скважины могут располагаться по прямоугольной или гексагональной сетке, а также. радиально-симметрично по отношению к нагнетательным скважинам для одновременной добычи руды из всего объема отрабатываемого блока. После переводаполезного ископаемого в подвижное состояние в зоне между нагнетатель ной и откачными скважинами за счеТ интенсивного насыщения руды Жидкостьюи динамического воздействия гидравлических импульсов, полученную пульпу откачивают на поверхность через откачные рважины 4, патрубки 7 выдачных устройств и откачной трубопровод 14,Толщина дистанционной прокладки(шайЬы) 16 выбирается иэ условия герметичности патрубка 6 при осевых перемещениях воэЬудителя 13 под действием привода 12. В качестве варианта устройства патрубок 6 нагнетательнойскважины 3 может быть снабжен отражателем 8, который размещается в забойной части скважины в зоне рудногопласта и связан с патрубком 6 стальным тросом 22 и упругим амортизатором 23. Такое выполнение отражателяпозволяет обеспечить сочетание направленного излучения гидравлических импульсов в обрабатываемый рудный пласти самоочистки отражающей поверхности от заплывания рудной пульпой. При воздействии гидравлического импульса на отражатель 8 поток жидкости вимпульсе отражается от рабочей поверхности отражателя и направляется в оЬраЬатываемую зону рудного пласта,.1. Кроме того переменный во времени главный вектор давления на рабочую поверхность отражателя 8 вызывает осевые колебания корпуса отражателя за счет податливости упругого амортизатора 23 и стального троса 22,Другим вариантом устройства, позволяющим реализовать вариант способа доЬычи с приданием вращения потоку жидкости, эакачиваемому импульсами, является снаЬжение поверхности отражателя 8 винтовыми спиральными выступами, радиус кривизны которых увеличивается от продольной оси отражателя 8 к его максимальному диаметру, При воздействии гидравлического импульса на снабженную спиральными выступами рабочую поверхность отражателя 8 поток жидкости в импульсе отражается, закручивается относительнопродольной оси скважины и направляется в обрабатываемую зону рудного пласта. Тем самым на зону разрушенияполезного ископаемого в рудном пласте воздействуют сдвиговыми разрушающими нагрузками, что в сочетании с осевыми разрушающими нагрузками поз1583 Б 08 Составитель Н. Руденко Техред Л,Сердюкова Корректор С. Черни Редактор С. Пекарь Заказ 2239. Тираж 402 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент, г, Ужгород, ул.Гагарина,101г воляет переводить рудный пласт в псдвижное состояние с меньшими энергетическими затратами,Формула изобретения5 1, Способ добычи полезных ископаемыхчерез скважины, включающий вскрытиерудного пласта скважинами, закачку внагнетательную скважину рабочей жидкости, воздействие на жидкость и массив из нагнетательной скважины гидравлическими импульсами, перевод полезного ископаемого в подвижное состояние и откачку пульпы через откачнуюскважину на дневную поверхность, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что с целью повышения эФФективности добычиза счет увеличения скорости перевода массива полезного ископаемого вподвижное состояние и снижения энергозатрат на импульсную обработку,раЬочую жидкость в нагнетательнуюскважину закачивают с постоянным ее 25поджатием статическим давлением, аимпульсами воздействуют через поджатый столб жидкости с частотой следования импульсов 0,5-80 Гц и энергиейединичного удара 5-1500 Дж, при этом 30поджатие рабочей жидкости в скважинестатическим давлением, воздействиеимпульсами и откачку пульпы на поверх.ность ведут непрерывно до заданногоизвлечения полезного ископаемого иззоны импульсной обработки,2. Способ по и. 1, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что потоку рабочейжидкости в забойной части скважины 40придают вращение относительно еепродольной оси. 3. Устройство для добычи полезныхископаемых через скважины, включающеетрубопроводы для нагнетания рабочейжидкости в нагнетательную скважину иоткачки пульпы через откачную скважину с запорной арматурой, патрубки,соединяющие скважины с нагнетательным и откачным трубопроводами, возбудитель импульсов и привод возбудителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, патруЬок нагнетательного трубопровода выполнен в виде двухступенчатого корпуса с крышкой и дистанционной прокладкой и установлен сооснос нагнетательной скважиной, ступеньменьшего диаметра соединена с нагнетательным трубопроводом посредствомобратного клапана, ступень большегодиаметра расположена над ступеньюменьшего диаметра, сообщена с нейи снаЬжена упругими связями , возбудитель импульсов размещен междуупругими связями в ступени большегодиаметра и имеет канал для выпускавоздуха, причем внутренний диаметрменьшей ступени равен или больше диаметра скважины, а дистанционная прокладка размещена между крышкой и упругими связями в ступени Ьольшегодиаметра,4, Устройство по и, 3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что патрубокнагнетательной скважины снабженотражателем, соединенным с последним посредством дополнительной упругой связи и амортизатора.5. Устройство по пп. 3 и 4, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что поверхность отражателя снаЬжена не менеечем двумя винтовыми выступами, имеющими в плане вид спирали,
СмотретьЗаявка
4477078, 07.06.1988
ИНСТИТУТ ГЕОТЕХНИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ АН УССР
ПОТУРАЕВ ВАЛЕНТИН НИКИТИЧ, КРУШ ИОНА ИСААКОВИЧ, ОБОДАН ЮРИЙ ЯКОВЛЕВИЧ, КИСЕЛЕВ КОНСТАНТИН АНАТОЛЬЕВИЧ, ВЗОРОВ АНАТОЛИЙ АНАТОЛЬЕВИЧ, БАБИЧЕВ НИКОЛАЙ ИГОРЕВИЧ, БАЖАЛ АНАТОЛИЙ ИГНАТЬЕВИЧ
МПК / Метки
МПК: E21B 43/28, E21C 45/00
Метки: добычи, ископаемых, полезных, скважины
Опубликовано: 07.08.1990
Код ссылки
<a href="https://patents.su/5-1583608-sposob-dobychi-poleznykh-iskopaemykh-cherez-skvazhiny-i-ustrojjstvo-dlya-ego-osushhestvleniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ добычи полезных ископаемых через скважины и устройство для его осуществления</a>
Предыдущий патент: Способ перехода механизированным комплексом дизъюнктивного нарушения угольного пласта
Следующий патент: Способ строительства сопряжения выработки с шахтным стволом
Случайный патент: Моталка