Устройство для образования и плавления ледяных тампонов в скважинах

(43) Опу бликоваио 25.05 Гооудорстоеииыи ваитет6 оиете Миииотрои ЫРио делам изооретеиийи отирытий(45) Дата опубликовании описаиии 08.09.76(72) Авторы изобретен 1) Заявитель й научно-исследовательский институт организации и механизации шахтного строительства ес СТРОЙСТВО ЩИ ОБРАЗОВАНИЯ И ПЛАВЛЕНИЯ ЛЕДЯНЪ ТАМПОНОВ В СКВАЖИНАХИзобретение от ной промышленнос шахтного строите Известны устр и выплавления ле нах, включающиеобласти г но а имтва,зованиав скважиОМПРЕССсположе х та тнуюно ра ную установку иные в скважина пОдачи е обеспе ОледяныхПОСП Э дание такого устало бы образо скважинах на ампонО ванне ледяныхаданном горизе вием.Для этого НТЕ лагаемое устрложенными нальной и труботеинами р каждан СОССНО турбох ставах мотрансИЗ КОТОРЫХ а и рабоТр торной анде з есс ктив хладагента - воздуха.ОднакО известные устройствачивают возможность Образованиятампонов на заданнОм горизонтдующего их плавлении.Цель изобретении - созройства, которое обеспечив схема предлагаемого устройства (в продольном разрезе)на фиг. 2 - и 3 - схема расположении устройства в скважине в процессе его работы, соответственно в периоды первой и второй заходок, На фиг, 1 стрелками показано движение воздуха.Устройство включает поверхностную компрессорную установку, содержашую компрессорз 1, ресиверы 2 и 3, холодильник 4, осушитель воздуха 5 и подкачивающий компрессор 6, концентрично расположенные ставы скважинных труб: внешний став 7, центральный 8, средний наружный 9 и средний внутренний 10; скважинную воздушную турбохолодильную машину 11, размещенную на конце средней наружной трубы 9 состоящую из турбодетандера 12 и трубокомпрес сора 13 с общим ротором 14, но из отдельных статоров. (Детачдерного 15 и компрессорного 16) и рабочей (холодной) камеры 17; скважинную воздушную турботермотранс форматорную машину 18, размещенную на конце средней внутренней трубы 10 и состоя:дую из турбокомпрессора 19 и турбодетандера 20 с общим ротором 21, но из284 7603отдельных статоров (компрессорного 22детандерного 23 ) и рабочей (нагревательной) камеры 24.Работает устройство следующим образом. бВ кольцевой канал 25, образованный ставами труб, поступает сжатый осушенный воздух с температурой на уровне естественной температуры окружающих скважи-10 ну пород, Пройдя в конец канала, воздуш-ный поток изменяет направление движения на противоположное, поступая в концентрически расположенный канал 26По этому каналу воздух подается ктурботермотранс 15 форматорной машине 18, в которой претер-, певает сжатие в компрессоре 19 до давлений, обеспечивающих поступление горячего потока в рабочую (нагревательную) камеру 24 на участке плавления ледяного тампона 27, с последующим расширением потока в детандере 20 и сопутствующим емуе6 снижением (восстановлением ); температуры до уровня температуры горных пород. Расширение воздуха в детандере 20 сопровождается превращением кинетической энергии потока в механическую на рабочих колесах, передаваемой через ротор 21 компрессору 19.Отработанный в турботермотрансформаторной машине 18 воздух, двигаясь по кольцевому каналу 26, поступает в турбо-. холодильную машину 11, в.которой претер- певает расширение в детандере 12, обеспечивающем поступление низкотемпературного потока в рабочую (холодильную) камеру 17 на участке образования ледяного тампона 28, с последующим сжатием в компрессоре 13 и повышением (восстановлением) температуры воздуха до уровня температуры горных пород.Расширение воздуха в детандере 12 сопровождается превращением кинетической энергии потока с механическую на рабочих колесах, передаваемой через ротор компрес- л 5 сору 13.Отработанный в турбохолодильной машине 1 1 воздух, двигаясь по кольцевому каналу 26 поступает из скважинных труб на выход, и далее - в компрессор 1 че рез ресивер З . Сжатый в компресафе воз- дух подается к ресиверу 2 и далее через холодильник 4 и осушитель 5 возвращается в кольцевой канал 25 скважинных труб с температурой на уровне температуры 55 горныхпород, В дальнейшем замкнутый цикл работы устройства повторяется.Перед пуском устройства в работу оно заполняется воздухом посредством подкачиваюшего компрессора 6 до расчетного 60 4давления в ресивере 3. В процессе работы устройства подкачиваюший компрессор 6 пополняет утечки воздуха иэ устройства и поддерживает расчетное количество в ресивере 3,Работа холодильной и турботермотрансформаторной машин обеспечивает температуру потока воздуха в кольцевом канале 26 вне участков размещения турбохолодильной машины 1 1 и турботермотрансформаторной машины 18 близкую к температуре,окрукающих скважину пород, вследствиечего температура последних остается безизменения.Наибольшее давление воздуха создаетсяв рабочей (нагревательной) камере 24,наименьшее - в рабочей (холодильной) камере 17. Рабочее давление воздуха передпоступлением в турботермотрансформаторную машину 18 выше отработанного воэедуха за турбохолодильной машиной 1 1 вслед-"ствие необратимости процессов в холодильной и турботермотрансформаторной машинах.Эти потери давления, а также и другиевосстанавливаются в компрессоре,Через центральный став труб 8 подается в скважину цементный раствор для цементации трещиноватых пород.Технология образования и плавления ледяных тампонов и цементации трещиноватыхпород отступающими заходками от забояскважины осуществляются следующим образом.В пробуренную на всю глубину скважину вставляют концентрично расположенныеставы труб. Турбохолодильную машину 11размещают против горизонта образованияледяного тампона первой заходки, а турботермотрансформаторную машину 18 ближек забою. скважины.Работа устройство после установки егона первую заходку обеспечивает образование ледяного тампона холодильной машиной11, а работающая одновременно турботермотрансформаторная машина 18 повышаеттемпературу окружающими его пород. Послеобразования ледяного тампона через став 8,закачивается цементный раствор для цементации первой заходки,По окончании цементации первой заходкивсе ставы труб перемешаются на вторуюзаходку с таким расчетом, чтобы холодильная машина 11 разместилась на горизонтеобразования ледяного тампона вт"орой за.д-.ки, турботермотрансформаторная машина 18-против тампона предыдуцей заходки, Дистанция между холодильной и туброгермотрансформаторной машинами устанавливаетяналичем телескопичности ставов труб 9 и10, После образования тампона второй заходки и с целью обнажения трещин в породах со стороны скважины одновременного плавления предыдушего тампона - производится цементация второй заходки.В дальнейшем при переходе на последуюшую заходку, операция перемешения ставов труб и размещения холодильной и турботермотрансформаторной машин на соответствуюших горизонтах повторяется.При перемешении ставов труб на очередную заходку ликвидация прихвата внешнего става труб 7 ледяным тампоном выполняется кратковременной работой турботермотрансформаторной ь " пины 18 на горизонте ледяного тампона. Для этого сна. чала размшают холодильную и турботер,мотрансформаторную машины на заданных горизонтах о чередной заходки, затем после кратковременной раооты турботермотрансформаторной машины 18 против тампона и ликвидации прихвата производят соответствуюшее перемещение внешнего става труб 7.ЪФормула изобретенияУстройство для образования и плавде 1 О ния ледяных тампонов в скважинах, вклю-чающее компрессорную установку и кон,л и,ч а ю ш е е с я тем, что, с цельюообразования тампонов на заданном горизонте с последуюшим их плавлением, оноснабжено соосно расположенными на ста-,вах труб воздушными турбохолодильной итурботермотрансформаторной машинамикаждая из которых состоит из детандера,компрессора и рабочей камеры,аз 590 ГписноеЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРно делам изобретений и открытийМосква, ЖРаушскан наб., д. 4/5тф, г. Ужгород, ул