Пристрій для утворювання пульсуючого потоку рідини, що нагнітається в пласт

15766 УКРАЇНА (ІЗ) С1 (5і)5 Е 21 F5/02 ОПИС ДО ПАТЕНТУ ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ УТВОРЮВАННЯ ПУЛЬСУЮЧОГО ПОТОКУ РІДИНИ, ЩО НАГНІТАЄТЬСЯ В ПЛАСТ 1 ' (20)95320553, 14.09.93 (21)4803746/SU (22) 19.03.90 (24) 30.06.97 (46) 30.06.97. Бюл. № З (56) 1. Оборудование и приборы для комп лексного обеспыливания угольных шахт, разрезов и обогатительных фабрик. Каталогсправочник. М., ЦНИЭИУголь, 1975, с. 18, 19. * 2. Авторское свидетельство СССР № 945473, кл. Е 21 F 5/00, 1980 (прототип). (72) Чемерис Ігор Федорович, Кухаренко Віталій Петрович, Крюков Генадій Олексан дрович, Мінєєв Сергій Павлович (73) Інститут геотехнічноТ механіки АН Ук раїни (UA) (57) Устройство для создания пульсирующе го потока жидкости, нагнетаемый в пласт, включающее насосную станцию, водоподающий и воздухоподающий трубопроводы, герметизатор скважины и пульсатор, вход ной канал которого соединен с водоподаю щим трубопроводом, а выходной - с герметизатором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что корпус пульсатора разделен посредством диафрагмы, имеющей в центральной части жесткую пластину со штоком с образованием проточной и управляющей полостей и снабжен запорным элементом, размещенным в проточной полости с возможностью взаимодействия со штоком и перекрытия входного канала, при этом устройство снабжено системой управления, имеющей два трехлинейных пневмораспределителя с механическим и пневматическим управлением и пневмодроссель с обратным клапаном, причем толкатель пневмораспределителя с механическим управлением связан с жесткой пластиной, а его выход соединен через пневмодроссель с управляющим входом пневмораспределителя с пневматическим управлением, выход которого сообщен с управляющей полостью пульсатора, при этом входы обоих пневмораспределителей сообщены с воздухоподающим трубопроводом. С > ел CN ON Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для воздействия пульсирующим потоком жидкости на массив угля или пород с целью нарушения его сплошности, ослабления, снятия внутреннего напряжения, повышения эффективности дегазации и увлажнения, предотвращения внезапных выбросов и горных ударов. Известны устройства, например, гидрозатворы типа ГАС, предназначенные для герметизации скважин при нагнетании жидкости в пласт [1]. Гидрозатвор состоит из резинового упругорасширяющего рукава, ниппелей и подпружиненного устройства, выполненного в виде клапана с подпружиненным уплотненным штоком. При выполнении противовыбросного мероприятия, нагнетания жидкости в пласт с использованием ГАС, не достигается равномерность пропитки угля, вследствие наличия в нем прочных включений. Прототипом предполагаемого изобретения является устройство[2], которое состоит из насосной станции, герметизатора, устанавливаемого в скважине, водоподающего и о 15766 воздухоподающего трубопроводов, пульсатора. Однако данное устройство не обеспечивает оперативное изменение параметров импульсов, частоты и амплитуды, при его 5 работе в производственных условиях, что снижает интенсивность нагнетания жидкости в пласт, снижает технологические возможности устройства. В основу изобретения поставлена зада- 10 ча создать такое устройство, которое обеспечивало бы оперативное изменение параметров импульсов, частоты и амплитуды при его работе в производственных условия х, что привело бы к повышению 15 стабильности параметров колебаний в скважине и расширению технологических возможностей устройства. Поставленная техническая задача решается тем, что в известном устройстве для 20 создания пульсирующего потока жидкости, нагнетаемой в пласт, содержащем насосную станцию, водоподающий и воздухоподающий трубопроводы, герметизатор скважины и пульсатор, входной канал которого соеди- 25 нен с водоподающим трубопроводом, а выходной - с герметизатором, новым является то, что корпус пульсатора разделен посредством диафрагмы, имеющей в центральной части жесткую пластину со штоком, с обра- 30 зованием проточной и управляющей полостей и снабжен запорным элементом, размещенным в проточной полости с возможностью взаимодействия со штоком и перекрытия входного канала, при этом 35 устройство снабжено системой управления, имеющей два трехлинейных пневмораспределителя с механическим и пневматическим управлением и пневмодроссель с обратным клапаном, причем толкатель пневмораспре- 40 делителя с механическим управлением связан с жесткой пластиной, а его выход соединен через пневмодроссель с управляющим входом пневмораспределителя, выход которого сообщен с управляющей 45 полостью пульсатора, при этом входы обоих пневмораспределителей сообщены с воздухоподающим трубопроводом. Благодаря такой совокупности существенных признаков ограничительных и отли- 50 чительных возможно создавать импульсы заданных параметров, которые не зависят от расхода нагнетаемого потока жидкости в пласт, т.е. управление параметрами импульсов происходит автономно, что приводит к 55 повышению стабильности параметров колебаний жидкости в скважине и расширению технологических возможностей, что и является результатом творческого шага, связанного с устранением технического противоречия: оперативное изменение параметров импульсов, частоты и амплитуды нагнетания жидкости в скважину независимо от расхода этой жидкости. * На фиг. 1 показано устройство для создания пульсирующего потока жидкости, нагнетаемой в пласт; на фиг. 2 - пульсатор с системой управления. Устройство включает насосную станцию 1, водоподающий 2 и воздухоподающий 3 трубопроводы, герметизатор 4, устанавливаемый в скважине и пульсатор 5, вход которого соединен с оодоподающим 2 трубопроводом от насосной станции 1, а выход соединен с герметизатором 4. Пульсатор содержит корпус G с нагрузочным клапаном, выполненным в виде диафрагмы 7, жесткую пластину со штоком 8, взаимодействующую с запорным элементом, выполненным, например, в виде шарика 9. Корпус 6 и диафрагма 7 образует управляющую полость 10, связанную с системой управления, состоящей из двух трехлинейных пневмораспределителей: с механическим управлением - 11, с пневматическим управлением - 12, а также пневмодросселп с обратным клапаном 13. Эти элементы закреплены на корпусе 6 и соединены между собой. Выход пневмодросселя с механическим управлением 11, соединен с входом пневмодросселя с обратным клапаном 13, выход которого с управляющей камерой пневмораспределителя 12 с пневматическим управлением выход последнего соединен с управляющей полостью 10. Выход пневмораспределигеля соединен с воздухоподающим трубопроводом 3. Толкатель пневмораспределителя 11 связан жесткой пластиной со штоком 8. В корпусе 6 имеется входной канал 14, соединенный с водоподающим трубопроводом 2 и выходной канал 15, соединенный с герметизатором 4, между ними образована проточная полость 16, в которой установлен запорный элемент, о виде шарика 9, с возможностью перекрытия входного канала 14. Направляющей для шарика 9 служит пружина 17, поджимающая через втулку 18 уплотнения 19. Водоподающий трубопровод соединен с насосной станцией 1. Устройство работает следующим образом. Включают насосную станцию 1, и жидкость по водоподающему трубопроводу 2 поступает к входному каналу 14 пульсатора 5. При отсутствии усилия на диафрагме 7 жидкость перетекает из входного канала 14 через проточную полость 16 в выходной канал 15. Под действием усилия, возникающе 15766 го на штоке жесткой пластины 8 от перепада давления в проточной 16 и управляющей 10 полостях, шарик 9, вместе с жесткой пластинкой со штоком 8 и диафрагмой 7 сдвигается вправо, обеспечивая наибольший 5 расход жидкости из входного канала 14 через проточную полость 16 и выходной канал 15 в герметизатор 4 и далее в скважину. После подключения пульсатора 5 к воздухоподающему трубопроводу 3 сжатый 10 воздух поступает на входы трехлинейных пневмораспределителей 11 и 12. При этом через пневмораспределитель 12 сжатый воздух поступает в управляющую полость 10 и под воздействием давления на диафрагму 15 7 переместит жесткую пластину со штоком 8 и шарик 9 влево и последний перекроет входной канал 14. Одновременно жесткая пластина со штоком 8 нажмет на толкатель пневмораспределителя 11, при этом вход 20 его соединится с выходом и через пневмодроссель с обратным клапаном 13, сжатый воздух поступит в управляющую камеру пневмораспределителя 12, под действием управляющего сигнала выход пневморасп- 25 ределителя -12 соединится с атмосферой и сжатый воздух из управляющей полости 16 выйдет в атмосферу. Усилие от давления жидкости перемещает шарик 9, жесткую пластину со штоком 30 8 и диафрагму 7 вправо, вследствие чего жидкость из входного канала 14 через проточную полость 16 и выходной канал 15 поступает на вход герметизатора 4. Одновременно жесткая пластина со штоком 8 отходит от толкателя пневмораспределителя 11, при этом управляющая камера пневмораспределителя 12 через пневмодроссель с обратным клапаном 13 и вход пневмораспределителя 11 соединяется с атмосферой. После снятия сигнала управления сжатый воздух через пневмораспределитель 12 поступает в управляющую полость 10 и цикл повторяется. Длительность цикла регулируется пневмодросселем с обратным клапаном 13. Подача пульсирующего потока жидкости через скважину в пласт улучшает раскрытие трещин в угле, способствует удалению из трещины мелких частиц угля и газа, а изменение частоты и амплитуды пульсаций интенсифицирует этот процесс. Предлагаемое устройство обеспечивает возможность управления процессом нагнетания в пласт, оперативно изменять частоту пульсаций и амплитуду, а при определенных параметрах создавать гидродинамическое воздействие на столб жидкости в скважине. 15766 Фиг. 2 Упорядник Замовлення 4200 Техред М.Моргентал Коректор Н. Король Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655,ТСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101