Инъектор для подачи закрепляющего раствора в скважину

Союз Советски кСоцналнстнчесинкРеспублик ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл,Е 21 Р 20/00 Е 21 В ЗЗ/00 Е 21 3 11 ИО 9 еударетвнны 11 квинтет СССР ке аелан нзебретеннй н еткрытнй(72) Авторы изобретения О. Нв БЕПИЕВ, П. А. БОРОВИКОВ, Л. П. ТОПЕЕеИЕЕСКИй И Г. Си КУРИИе 11Всесоюзный научио-исспедоватепьский и проектноконструкторский угольный институт "(КузНИУИ )(54) ИНЪЕКТОР ДЛЯ ПОДАЧИ ЗАКРЕПЛЯЮЩЕГО РАСТВОРА В СКВАЖИНУИзобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при нагнетании укрепляюще-. го раствора в горный массив.Известно устройство, предназначенное дпя закрепления оборудования в устье, ф скважины. 1,11 . еНедостатком данного устройства является ограниченная глубина герметизации и невозможность установки в любомпункте скважины, так как трубка, через которую подается воздух в эластичный баллон, расположена сбоку устройства и препятствует его полному введению в скважину.15Известен также инъектор дпя подачи закрепляющего раствора в скважину. Дан-" ный инъектор позволяет герметизировать скважину с усилием распора, выбираемым с учетом прочности массива в любом пункте по длине скважины путем регули роввния в герметиэирующей системе, и инъектировать текучий агент в массив 2под давленкем, независимымот давленияв герметиэирующей системе 1 21Недостатком инъектора являются: сложность изготовления деталей конструкции,трудность извлечения инъектора из скважины из-оа зажима эластичным элементом винтовой проточки центральной трубычто препятствует свободному обратномуистечению рабочей жидкости при снятиидавления, невозможность изменять длинугерметизации скважины, что не позволяетприменять инъектор в сильно трещиноватом горном массиве,Цель изобретения - упрошение конструкции и повышение надежности работыинъектора, а также повышение эффективности инъекции укрепляющего раствора втрешиноввтый горный массив путсь; увеличения длины герметизации скважины.Цепь достигается тем, что полыестержни каждой герметиэирующей секциивыполнены с внешними продольными пазамы, соединенными кольцевыми проточками. а торцевые стаканы выполнены3 9280 одинаковыми и снабжены двумя каналами, один из, которых соединен с внешними . продольными пазами полого стержня, а другой - с его внутренним каналом. Кроме того торцевые стаканы герметизирую щих секций с внешней стороны имеют гнезда дпя соединения секций между собой.На фиг. 1 представлен инъектор, общий вид; на фиг. 2 - герметиэирующая 30 секция, продольный разрез; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 - технологическая схема работ по упрочнению . горного массива.35Инъектор 1 состоит, из герметизирующих секций, штуцеров 2 и 3, соединительных трубок 4 и 5 и внешних трубопроводов 6 и 7, Герметиэирующая секция 1 состоит иэ полого стержня 8, эластичного элемента 9, торцевых стаканов 10 и конусных замковых втулок 11. Полый стержень 8 выполнен иэ трубы и имеет на внешней поверхности продольные пазы 12 и соединяющие их кольцевые проточки 13, на обоих концах стержня с внешней стороны имеется резьба. Торцевые стаканы10 выполнены одинаковыми с двумя каналами 14 и 15 и имеют с каждой стороны по два реэьбовых гнезда: с внешней - дпя подсоединения внешних трубопроводов 6 и 7, а с внутренней - дпясоединения со стержнем 8 и эластичнымэлементом 9. Канал трубопровода 6,каналы 14 стаканов 10, продольные пазы 12 стержня 8 и каналы штуцера 2 и трубки 4 образуют герметизирующую систему инъектора, запираемую пробкой 16, ,позволяющую путем подачи под давлени- ем рабочей жидкости распирать гермети 40зирующую секцию в скважине. Канал трубопровода 7, каналы 15 стаканов 10,канал 17 стержня 8, канал 18 штуцера19 и каналы штуцера 3 и трубки 5 образуют нагнетательную систему инъектора, 45через которую текучий агент подается в скважину, Для предотвращения смещениятекучего агента с рабочей жидкостьюустановлены уплотнители 20.Инъектор подачи закрепляющего раствора работает спедующим образом.Перед установкой в скважину 21 из герметиэирующих секций 1 с помощьюштуцеров 2 и 3 и соединительных трубок 4 и 5 собирается инъектор необхо димой длины и к нему, присоединяютсявнешние трубопроводы 6 и 7. Затем ктрубопроводу 6 подсоединяется гибкий 25 4металлический, например латунный, магистральный трубопровод 22, к другому концу которого подсоединен манометр 23, расхоцомер 24 и гидравлический насос 25, с помощью которого рабочая жидкость, например масло, подается в герметизирующую систему инъектора. Дляэтого на забойной герметизирукнцей секции открывается пробка 16 и для удаления воздуха из герметиэирующей системы производится подача рабочей жидкости, которая по магистральному трубопроводу, каналу трубки 6, каналам 14 стаканов 10, продольным паэам 12 стержня 8 каждой герметиэирующей секции и каналам штуцеров 2 и 3 и соединительных трубок 4 и 5 поступает в гнездо пробки 16, С ее появлением проб. ка 16 запирается и таким образом, заканчивается подготовка инъектора к работе, т.е. иэ его герметиэирующей системы удален воздух.Затем к внешнему трубопроводу 7подсоединяется магистральный гибкийвысоконапорный шланг 26, подключенный к расположенной в горной выработке нагнетательной установке 27 с текучим агентом, который необходимо подать в скважину, Длина магистральных трубопроводов - металлического и высоконапорного принимается в соответствии с глубиной, на которую инъектор устанавливается в скважине. После установки инъектора 1 в скважине 21 гидравлическим насосом 25 в герметизирукнцую систему нагнетается рабочая жидкость, герметизатор распирается в скважине и герметиэирует ее. Давление нагнетания в герметизирующей системе контролируется по показаниям манометра 23, а расход подаваемой жидкости измеряется расходомером 24, С увеличением колйчества жидкости, поданной в герметизи рующую систему, давление в системе возрастает. В дальнейшем может наступить момент, когда с продолжающимся расходом жидкости повышение давления прекращается и оно удерживается на одном уровне; это свидетельствует о том, что массив перестал оказывать противодействие объему герметизирующей секции и происходит смятие стенок скважины, т.е. началась пластическая деформация горного массива.В различных слоях горного массивадавление в гидросистеме, при которомначинается пластическая деформация,различно, и чем оно выше,. тем большесопротивление оказывает массив, тем он прочнее. Таким образом, с помощью предлагаемого инъектора можно определить прочность массива в разных слоях и зонах, в также установить, произошло : 3 ли упрочнение массива после нагнетания в него упрочняющего состава.После. того, как инъектором 1 загерметизироввна скважина 21, включается нагнетательнвя установка 27 и подается О в скважину расчетное количество текучего агента. Количество текучего агента, которое необходимо подать в каждую скважину конкретного горного массим, определяется на основе предварительных опытных инъекций в несколько скважин данного массива до полного его насыщения, о чем можно судить по резкому, возрастанию давления в нвгнетательной системе по показаниям манометра и но прекращению подачи текучего агента из емкости нагнетательной установки 27.Затем расход текучего агента по каждой скважине усредняется и в дальнейшем принимается в качестве расчетного при2 планиромнии работ по упрочнению массива.В процессе нагнетания давление регулируется с помощью предохранительного клапана 28, установленного на трубопроводе 26 нвгнетательной установки 27, и контролируется по показаниям манометра 29. Предохранитепьный клапан 28 настраивается в зависимости от трешиномтости массива и его проницаемости на давление нагнетания не выше 3,5-4 мПа, поскольку при большом давлении происходит гидроразрыв угольного пласта. При достижении этого давления в нвгнетатепьной системе предохранительный клапан фв открывается и часть текучего агента сбрасывается в бак нагнетвтельной установки, в остальная часть подается в массив. Таким образом, предохранительный клапан 28 выполняет функцию делителя фф потока и позволяет регулиромть как давление нагнетания, так и производительность нагнетательной установки, при.этом количество смеси, поденной в массив, измеряется по уменьшению уровня Я текучего агента в баке-смесителе нагнетательной установки.После окончания нагнетания давление в герметизирующей системе инъектора сбрасывается и он извлекается иэ скмжины.Кроме своего прямого назначения для подачи текучего агента в скважину при . упрочнении горного массива, инъекторможет быть применен также дпя замерагазового давпения в массиве, дпя чеговместо нагнетательной установки к полой нагнетательной системе инъекторадолжны быть подключены соответствующие измерительные приборы (манометр,расходомер и т.п.).Применение предлагаемого инъекторапозволяет надежно герметизироватЬ скважину в трещиноватом горном массивепутем выбора необходимой протяженностизоны герметизации эа счет соединениясоответствующего количества герметиэирующих секций и исключить иютеканиетекучего агента из горного массива, многократно испольэовать инъектор для подачи текучего вгжта эа счет,обеспечения свободного извпечения его из скважины и повышения надежности работы,замерять давление газа в горном массиве.формула изобретения1 Инъектор для подачи закрепляющегораствора в скважину, включакиций герметизируюшие секции, каждая из которыхсостоит из полого стержня, эластичныхэлементов, торцовых стаканов и конусныхзамковых втулок, штуцеры, соединитель. ные трубки и внешние трубопроводы дляподачи рабочей жидкости и закрепляющеего раствора, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью упрощения конструкциии повышения надежности работы инъекто-ра, полые стержни каждой герметиэиру 3 ьщей секции выпопнены с внешними продольными пазами, которые соединенымежду собой посредством кольцевых прьточек, при этом торцовые стаканы имеют по два канала, один из которых соединен с внеащими продольными пазами,которые соединены между собой посредством кольцевых проточек, при этомторцовые стаканы имеют но дм канала,один из которых соединен с внешнимипродольными пазами попого стержня герметизирующей секции, а второй - с внутренней его полостью,2. Инъекторпоп. 1,отличающ и й с я тем, что торцовые стаканыгерметиэирующей секции имеют на внешней стороне гнезде дп соединения ста-канов между собой.Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 382805, кл. Е.21 В ЗЗ/12, 1968,2. Авторское свидетельство СССР,Ь 693031, кл. Е Д 15/02, 1977, 928025928025 12 3197/45 Тираж 624 ВНИИПИ Государственного когтит по делам изобретений и от 113035, Москва, Ж, РаушЗа Подписноеета СССРкрытийсная набор де иал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Составитель Л. БерезкинаРедактор С. Запесочный Техред;Т.Маточка Корректор Е. Рошко