Устройство для извлечения материала из подземных формаций через скважины

СОЮЗ СОВЕТСКИХОДИМНЛЮЕВаРЕСПУБЛИК 09 (1 И За) Е 21 С 45/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛВСТВ У ружной эластичной оболочкой и становленного внутри стакана с возможностью вращения и осевого смещения, подпружиненного поршня с сообщенным в, с внешней колонной и жестко соединенным с хвостовиком полым штоком с отверстием в стенке, при этом отверстие в стенке стакана расположено с возможностью обеспечения сообщения полости эластичной оболочки со штоковой полостью стакана при крайнем нижнем положении поршня и обеспечения сообщения полости оболочки берштейн,В.В,Петрищ,В.Халецки удовогоаэведочникидзе 02 ство СС аинем щающим полость полостью стакан установлен обра3. Устройств ч а ю щ е е с я на выполнено по отверстием, соо лость стакана с тока со ово а, при эт тный клап о по п. 1 тем, что крайней м в канале отлинище стакре с одниковую покважины. ающим ш полост ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Московский ордена ТрКрасного Знамени геологоринститут им. Серго Орджон(56) 1. Патент США, В 4035кл, 299-7, опублик, 1972. Авторское свидетельпо заявке В 3572998/03,кл. Е 21 С 45/00, 1983.(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЙЗВЛЕЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА ИЗ ПОДЗЕМНЫХ ФОРМАЦИЙЧЕРЕЗ СКВАЖИНЫ, включающее напорнуювнешнюю колонну с телескопическимхвостовиком, гидромонитор, приемныеокна для гидросмеси, гидроэлеваторприемной камерой, пульповыдачнуюколонну, жестко соединенную с хвостовиком и смонтированную с возможнос"тью вращения и осевого смещения,и пакер, установленный ниже приемныхокон, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения надежностиработы и снижения потерь полезногоископаемого, пакер выполнен в видестакана с отверстием в стенке с нас полостью скважины п верхнем положении поршня, а отверстие в стенке штока расположено с возможностью обеспечения сообщения полости штока с полостью стакана при крайнем нижнем положении поршня и с возможностью перекрытия указанного отверстия днищем стакана при крайнем верхнем положении поршня.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что шток выполнен с дополнительным каналом, сооб 113551Изобретение относится к горномуделу и геологии и может быть использовано при опробовании продуктивныхпластов и скважинной гидродобычеполезных ископаемых, в частности 5при разведке и разработке вечномерэлых россыпей.Известно устройство для извлечения материала иэ подземных формацийчерез скважины, включающее напорную Околонну, гидромонитор, пульпоподъемную колонну с приемными окнами,гидрозлеватор с приемной камерой 1.Известно также устройство дляизвлечения материала иэ подземныхформаций через скважины, включающеенапорную внешнюю колонну с телескопическим хвостовиком, гидромонитор,приемные окна для гидросмеси, гидрозлеватор с приемной камерой, .пульповьдачную колонну, жестко соединеннуюс хвостовиком и смонтированную с воэможностью вращения и осевого смещения, и пакер, установленный нижеприемных окон 21.25Однако при отработке или отборепроб верхних слоев известными устрой.ствами нижняя часть скважины постоянно зашламовывается; в нее попадают частицы полезного компонента, ко- З 0торые не извлекаются на поверхностьчто снижает надежность работы и влия.ет на степень достоверности приопробовании.Целью изобретения является повышение надежности работы и 1 нижение35потерь полезного ископаемого,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве для извлеченияматериала из подземных формацийчерез скважины, включающем напорнуювнешнюю колонну с телескопическимхвостовиком, гидромонитор, приемныеокна для гидросмеси, гидроэлеваторс приемной камерой, пульповьдачнуюколонну, жестко соединенную с хвостовиком и смонтированную с возможностью вращения и осевого смещения, ипакер, установленный ниже приемныхокон, пакер выполнен в виде стаканас отверстием в стенке с наружной 50эластичной оболочкой и установленного внутри стакана с возможностьювращения и осевого смещения подпружиненного поршня с сообщенным с внеш. ней колонной и жестко соединенным 55с хвостовиком полым штоком с отверстием в стенке, при этом отверстиев стенке стакана расположено с возможностью обеспечения сообщения полости эластичной оболочки со штоковой полостью стакана при крайнемнижнем положении поршня и обеспечения сообщения полости оболочки сполостью скважины при крайнем верхнем положении поршня, а отверстиев стенке штока расположено с возможностью обеспечения сообщения полостиштока с полостью стакана при крайнемнижнем положении поршня и с возможностью перекрытия указанного отверстия днищем стакана при крайнемверхнем положении поршня,Шток выполнен с дополнительнымканалом, сообщающим полость штокасо штоковой полостью стакана, приэтом в канале установлен обратныйклапан.Кроме того, днище стакана выполнено по крайней мере с однимотверстием, сообщающим штоковуюполость стакана с полостью скважины,На фиг, 1 изображено устройстводля извлечения материала из подземных формаций, расположенное в скважине, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг, 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг, 4 - разрез В-В на фиг. 1 при крайнем нижнем положении поршня; на фиг. 5 - то же, при крайнем верхнем положении поршня.Устройство в одном из возможных вариантов исполнения состоит из напорной внешней колонны 1 труб, сообщенной с источником напорной воды (не показан), расположенной в ней пульповьдачной центральной колонны 2, расположенных в, интервале концевой части хвостовика 3 напорной внешней колонны 1 встроенного гидро.монитора 4 с насадкой, сообщеннойс полостью напорной внешней колонны1, гидроэлеватора с приемной камерой 5 и насадкой б, установленнойсоосно с пульповьдачной центральнойколонной 2 и сообщенной с полостьюнапорной внешней колонны 1, приемных окон 7, сообщенных с полостьюприемной камеры 5 гидроэлеватора,Концевая часть 3 хвостовика 3 напор.ной внешней колонны 1 выполненателескопически вьдвижной, установлена с возможностью вращения относительно напорной внешней колонныпосредством сальниковых уплотнений 8 и жестко связана с пульповьдачной центральной колонной 2,113551 которая установлена с возможностью вращения и осевого перемещения относительно напорной внешней колонны 1, что может быть обеспечено, например, установкой центральной колон ны 2 на фонарях с сальниками или подшипниками(не показаны). Полость напорной внешней колонны 1 в интервале расположения приемных окон 7 отделена от остальной части полости перегородками 9 и 10, а насадка 6 гидроэлеватора сообщена с полостью напорной внешней колонны 1 посредством каналов 11 через камеру 12.Устройство снабжено также пакери 5 рующим элементом 13, выполненным в виде стакана 14 с отверстиями 15 в его стенке и эластичной оболочки 6, расположенной на его внешней поверхности, и расположенным в полости стакана 14, установленным с возможнос 20 тью вращения и осевого перемещения относительно стакана, обеспечиваемых при помощи сальников 17, и подпружиненным пружиной 18 относительно25 стакана 14 поршнем 19 с полым штоком 20, выполненным с отверстием 21 в его стенке, пропущенным через отверстие в днище 22 стакана 14, жестко связанным с концевой частью хвостовика 3 внешней колонны 1 и гидравлически сообщенным своей полостью 23 с полос. тью напорной внешней колонны 1 через камеру 2. Отверстие 15 в стенке стакана 14 расположено с воэможностью обеспечения гидравлического сообщения полости 24, ограниченной оболочкой 16, со штоковой полостью 25 стакана 14 при крайнем нижнем положении поршня 19(фиг. 4) и обеспечения сообщения полости 24 с внеш ней средой полостью скважины 26) при крайнем верхнем положении поршня 19(фиг, 5). Отверстие 21 в стенке штока 2045расположено с возможностью обеспечения гидравлического сообщения полос-,ти 23 штока 20 со штоковой полостью25 стакана 14 при крайнем нижнемположении поршня 19 фиг. 4) и свозможностью перекрытия отверстия 2150днищем 22 стакана 14 при крайнемверхнем положении поршня 191,фиг. 5) . 4При другом варианте исполнения днище стакана 14 может быть выполне но с отверстиями 29, сообщающими штоковую полость 25 стакана 14 с внешней средой(полостью скважины 26, расположенной в интервале между торцом концевой части хвостовика 3 внешней колонны 1 и, днищем стакана 14) .Устройство работает следующим образом.Устройство опускается в скважину 26, вскрывающую с перебуром продуктивный пласт 30, иэ которого предполагается, например, отобрать пробу слагающего его материала. Нижний конец неподвижной части колонны 1 устанавливают на уровне кровли продуктивного пласта или слоя пласта 30, а концевую, телескопическую часть хвостовика 3 вьдвигают путем приложения осевого усилия на центральную колонну 2 с помощью спуско-подъемно. го механизма таким образом, чтобы насадка гидромонитора 4 находилась на уровне подошвы отрабатываемого пласта 30 или одного из слоев указанного пласта. При этом пакетирующий элемент 3, поршень в котором под действием пружины 8 находится в крайнем нижнем положении относительно стакана 4, располагается в скважине 26 ниже предполагаемого к отработке слоя. С помощью источника напорной воды, например высоко- напорного насоса, в полость напорной внешней колонны 1 подают под давлением воду, поступающую в гидромонитор 4, и через канал 1 и камеру 2 - в насадку 6 гидроэлеватора.Формируемая насадкой гидромонитора 4 высоконапорная струя воздейству ет на пласт.30, размывая материал, слагающий его, и переводя в гидро- смесь с образованием в пределах пласта 30 полости 31. Образующаяся гидросмесь транспортируется по днищу. полости 3 и поступает через приемные окна 7 в приемную камеру 5 гидроэлеватора и далее под воздействием струи, истекающей иэ насадки 6, по пульповьдачной центральной колонне 2 вьдается на поверхность.55 Шток 20 может быть выполнен с каналом 27, сообщающим полость 23 указанного штока 20 со штоковой полостью 25 стакана 14, а в канале 27 установлен обратный клапан 28. В процессе подачи напорной водыв полость напорной внешней колонны1 вода через каналы 11, камеру 12поступает в полость 23 штока 20,проходит через отверстие 21 и штоко 1113551вую полость 25 стакана 14 и далее через отверстия 15 - в полость 24, ограниченную эластичной оболочкой 16, в результате чего укаэанная оболочка раздувается и пакетирующее 5 устройство распирается в скважине 26, перекрывая последнюю и предотвра. щая переток гидросмеси из полости 31 в нижележащую часть скважины 26.Перемещение струи, истекающей из О насадки гидромонитора 4, вдоль забоя на установленном уровне осуществляется вращением пульповыдачной центральной колонны 2, например, с помощью механизма вращения, включающе го двигатель и передаточный механизмне показаны). Центральная колон. на 2 передает вращение на концевую телескопическуючасть хвостовика 3 внешней напорной колонны 1, которая 2 О вращается вместе с гидромонитором 4. При этом вращается и шток 20 с поршнем 19, а пакерирующий элемент 13 остается неподвижным.После размыва пласта 30 на одном уровне гидромониторную насадку 4 перемещают на следующий, вышележащий уровень путем подъема центральной колонны 2 вместе с концевой частью хвостовика 3 внешней колонны 1 и штока 20 с поршнем 19 введением в дейст вие спуско-подъемного механизма при неподвижной внешней колонне 1, и цикл размыва повторяют,.После размыва всего слоя, мощность которого соответствует длине хода телескопической части хвостовика 3 и поршня 19, гидромонитор 4 оказывается на уровне кровли отрабатываемого слоя, поршень 19 - в крайнем верхнем положении, отверстие 21 пере.40 крывается днищем 22 стакана 14, а отверстие 15 сообщает полость 24 с внешней средой(полостью скважины 26, расположенной ниже пакерирующего эле. мента 13). К этому моменту подачу напорной воды в устройство прекращают. Вода из полости 24 выходит в полость скважины 26 и пакерирующее устройство выводится из распертого состояния, обеспечивая возможность 50 перемещения всего устройства вместе а пакерирующим элементом 13.При подъеме в процессе работы поршня 9 объем полости 25 уменьшается, и при перекрытии отверстий 15 поршнем 19 вода из полости 24 истекает через канал 27, вводя в действие клапан 28.При другом исполнении устройства вода из полости 24 в процессе передвижения поршня 19 снизу вверх истекает из отверстий 29. Зти же отверстия служат для создания противотока жидкости в полости скважины, ограниченной днищем 22 стакана 14 и торцом концевой части хвосто. вика 3 внешней колонны 1 для предотвращения зашламования указанной полости.Предложенное устройство может быть выполнено и со сплошной, а не телескопической концевой частью внешней колонны. В этом случае манипуляции производятся не с помощью центральной колонны, а с помощью внешней колонны путем спуска-подъема и вращения ее,Предложенное устройство может быть выполнено в варианте, когда в качестве напорной колонны используются центральная колонна, а в качест ве пульповыдачной - внешняя. В этом случае в устройстве применяется гидроэлеватор не центрального, а 1кольцевого типа, При данной конструкции функции пульповыдачной несет на себе внешняя колонна, а функция напорной - центральная колонна. В указанном случае шток 20 жестко связывается с внешней пульповыдачной колонной, а его полость 23 сообщается с полостью центральной напорной колонны,которая в свою очередь сообщена с источником напорной воды. Использование предлагаемого устройства позволяет повысить надежность его работы и сократить потери полезного компонента при отборе проб материала из продуктивных пластов.1113551 Составитель Н. РуденкоРедактор М.Бандура Техред С . Легеза Корректор В, Гирняк 56 Подписнота СССР ак венного кои о ыти я и д.4/5 ипиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна 3/28 ВНЮПИ по д 113035Тир осударс ам изоб Москва,тений и