Герметизатор свердловин для гідрообробки вугільних пластів

Герметизатор свердловин для пдрообробки вугільних пластів, що містить виконаний порожнистим ущільнювальний елемент, на одному КІНЦІ якого закріплено вхідний наконечник для приєднання до пдромапстралі, а на іншому - головний наконечник з пристроєм для попереднього розпору, який відрізняється тим, що пристрій для попереднього розпору виконано у вигляді знімної насадки, всередині якої є наскрізний канал, причому діаметр каналу визначається із співвідношення d = 10,37 • 10" 2 • Q 0 ' 5 • f °'25 , де d - діаметр наскрізного каналу насадки, м, Q - продуктивність насосної установки, м3/с, f - коефіцієнт МІЦНОСТІ вугілля за шкалою проф ММ Протодьяконова, у о О Винахід відноситься до гірничої промисловості і призначений для герметизації свердловин під час високонапірного нагнітання рідини у вугільні пласти Відомий механічний герметизатор свердловин, що являє собою трубчасту конструкцію з ущільнювальним елементом у вигляді кільцевої гумової манжети та гвинтовим розпірним пристроєм, за допомогою якого проводиться стискання манжети і за рахунок радіального її розширення здійснюється герметизація свердловини, а нагнічувана рідина поступає в свердловину по трубі, що проходить через гумову манжету (див Голутвин В А , Коломійцев А Д Обладнання для попереднього зволоження вугільних пластів - М Вуглетехвидав, 1957) Недоліком указаного герметизатора є недостатнє зусилля розпору гумової манжети, внаслідок чого під тиском робочої рідини герметизатор викидається із свердловини Відомий герметизатор свердловин, що містить ущільнювальний елемент, виконаний у вигляді пружнорозширюваного рукава, на одному КІНЦІ якого закріплено головний наконечник, всередині котрого виконано наскрізний канал, а на другому КІНЦІ - вхідний наконечник для приєднання до високонапірної магістралі В каналі головного наконечника установлено пристрій попереднього розпору, що являє собою кулястий клапан зі спіральною пружиною (див Рекламний проспект "Герметизатор" Фірма "Петрометалік" Франція, 1990) За рахунок опору кулястого клапана рідина діє на пружнорозширюваний рукав, який розширюється і герметизує свердловину При досягненні тиску рідини, що перевищує опір клапана, він відкриває наскрізний канал і нагнічувана рідина поступає в свердловину До недоліків відомого герметизатора, визначеного як прототип, необхідно віднести його недовговічність внаслідок руйнування спіральної пружини кулястого клапана під впливом пульсацій нагнічуваної рідини, створюваних насосною установкою та скачкоподібними змінами тиску рідини, викликаними змінами водоприймальності пласта, а також ненадійність герметизації свердловин в пластах маломіцного вугілля внаслідок зниження ю 52724 ЩІЛЬНОСТІ притискання пружнорозширюваного рукава до стінок свердловини через розбурювання та збільшення діаметру останньої В основу винаходу поставлено завдання створити такий герметизатор свердловин для пдрообробки вугільних пластів, в якому виконання параметрів одного з його елементів з урахуванням фізичних властивостей вугільного пласта дозволяє запобігти виходу з ладу цього елемента, а значить, збільшити строк служби герметизатора і забезпечити надійність герметизації свердловин в пластах з різною МІЦНІСТЮ вугілля Поставлене завдання розв'язується за рахунок того, що в герметизаторі свердловин для пдрообробки вугільних пластів, що містить виконаний порожнистим ущільнювальний елемент, на одному з КІНЦІВ якого закріплено вхідний наконечник для приєднання до пдромапстралі, а на іншому - головний наконечник з пристроєм для попереднього розпору, згідно з винаходом пристрій для попереднього розпору виконано у вигляді знімної насадки, всередині якої виконано наскрізний канал, причому діаметр каналу визначається із співвідношення d = 10,37 10 2 Q 0 5 f 0 2 5 , де d - діаметр наскрізного каналу насадки, м, Q - продуктивність насосної установки, м3/с, f - коефіцієнт МІЦНОСТІ вугілля за шкалою проф ММ Протодьяконова, у о Використання як пристрою попереднього розпору насадки з наскрізним каналом, в якому відсутні елементи, що реагують на пульсації рідини, забезпечує безвідмовність та ДОВГОВІЧНІСТЬ роботи герметизатора Надійність герметизації свердловин за рахунок тиску попереднього розпору залежить від величини цього тиску та ступеня збільшення діаметра свердловин від номінального внаслідок їх розбурювання, зростаючого зі зменшенням МІЦНОСТІ вугілля В загальному випадку, згідно з законами гідродинаміки, тиск Р рідини в герметизаторі залежить від діаметра d каналу насадки та об'ємної витрати рідини Q (продуктивності насосної установки) і визначається із співвідношення 8,1-10"4-Q2 Виходячи з досвіду, тиск попереднього розпору, при якому досягається надійна герметизація свердловин, складає не менше 7,0МПа Для створення такого тиску (Р = 7,0МПа) згідно (1) діаметр d каналу насадки в залежності від продуктивності (Q) насосної установки визначиться із співвідношення d = 10,37 10 2 Q 0 5 (2) Але, враховуючи, що внаслідок розбурювання свердловин із зменшенням МІЦНОСТІ вугілля їх фактичний діаметр стає більшим за номінальний, а це приводить до зменшення зусилля притискання ущільнювального елемента до стінок свердловин, то для забезпечення потрібного зусилля необхідно враховувати і коефіцієнт МІЦНОСТІ вугілля f Формула для визначення діаметра каналу насадки приймає вигляд d = 10,37 10 2 Q 0 5 f 0 2 5 (3) На фіг наведено загальний вигляд заявленого герметизатора свердловин Герметизатор містить порожнистий ущільнювальний элемент 1, виконаний із пружнорозширюваного рукава, на одному КІНЦІ ЯКОГО закріплено вхідний наконечник 2, а на іншому - головний наконечник 3 та пристрій 4 для попереднього розпору, в якому виконано наскрізний канал 5 Герметизатор працює таким чином Попередньо, за технічною характеристикою насосної установки, що використовується для нагнітання рідини у вугільний пласт, або дослідним шляхом, за допомогою лічильника-витратоміра рідини, підключеного до насосної установки, та секундоміра, визначають об'ємну витрату Q рідини За пробами вугілля, відібраними з пласта, визначають коефіцієнт f МІЦНОСТІ вугілля за шкалою проф М М Протодьконова Потім за формулою (3) визначають діаметр каналу 5 в насадці 4 і встановлюють її на головний наконечник 3 герметизатора Після цього герметизатор поміщають в свердловину, приєднують до вхідного наконечника 2 пдромапстраль від насосної установки, включають останню і нагнітають в свердловину рідину Під ДІЄЮ нагнічуваної рідини за рахунок тиску попереднього розпору, створюваного пристроєм 4, ущільнювальний елемент 1 (пружнорозширюваний рукав), розширюючись, притискається до стінки свердловини, забезпечуючи надійну герметизацію останньої та поступання в неї рідини Використання пропонованого винаходу дозволить значно збільшити ДОВГОВІЧНІСТЬ та безвідмовність роботи і забезпечити надійність герметизації нагнітальних свердловин, що в свою чергу підвищує ефективність пдрообробки вугільних пластів ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24