Свердловинний гідромонітор

Свердловинний гідромонітор, що складається з нагнітального трубопроводу з гнучкими шлангами, який спущено всередину обсадної колони свердловини і її відкритого вибою, що розкриває пласт корисної копалини, при цьому один гнучкий 37584 діаметру, що також є недоліком даного відомого гідромонітора. Технічне рішення, що пропонується, скеровано на розробку такого свердловинного гідромонітора, конструкція якого забезпечує надійне, ефективне і рівномірне гідроруйнування породи пласта великої потужності шляхом наближення соплових насадків гнучких шлангів до стінки свердловини, а потім до стінки підземної камери, яка утворилася, по всьому інтервалу пласта, що розкритий свердловиною. Переміщення гнучких шлангів із соплами слідом за віддаленням поверхні, яка руйнується, від осі свердловини забезпечується автоматично за рахунок випрямлення гнучких шлангів під дією власної ваги та напору робочої рідини, що нагнітається в порожнину вигнутих шлангів. Таким чином, в основу винаходу покладено завдання створити такий свердловинний гідромонітор, в якому нове розміщення бічних шлангів дозволило б забезпечити ефективну гідроструменеву обробку потужних пластів через свердловини малого діаметру, забезпечити створення підземних камер великого об'єму, при цьому дотримуючись вимог простоти і надійності конструкції. На це скеровані всі суттєві ознаки нового свердловинного гідромонітора, а саме: поярусне розміщення швидкознімних бічних шлангів, закріплених на нагнітальному трубопроводі на його довжині, яка дорівнює висоті відкритого вибою свердловини, зміщення місць під'єднання шлангів суміжних ярусів одне відносно одного у вертикальній площині, відгинання бічних шлангів соплами вверх перед спуском гідромонітора в свердловину, розміщення бічних шлангів у міжтрубному просторі між обсадною колоною та нагнітальним трубопроводом, а також поярусне збільшення сумарного перерізу сопел від верхніх ярусів до нижніх. Всі ці суттєві ознаки є відмінними від прототипу і знаходяться у причиннонаслідковому зв'язку із зазначеним технічним результатом, що детально розглянуто вище. Гнучкі шланги з соплами, які встановлені на бічній поверхні нагнітального трубопроводу, перед спуском у свердловину вигинають соплами вверх та, розташувавши в міжтрубному просторі між нагнітальним трубопроводом і обсадною колоною, опускають до відкритого вибою свердловини. Пружні бічні шланги при цьому притискаються до породи, яка підлягає руйнуванню, а сопла скеровують струмені робочої рідини під гострим кутом до породи пласта. Під дією пульсації потоку рідини та реактивної віддачі струменів, гнучкі шланги розкачуються, переміщуючи сопла у вільному просторі навколо нагнітального трубопроводу та розширюючи зону впливу струменів. За рахунок власної ваги, пружності матеріалу шлангів та внутрішнього напору рідини бічні шланги намагаються максимально розпрямитися і наблизити сопла до породи, яка руйнується. Такий механізм роботи попередньо вигнутих вверх пружних шлангів у свердловині гарантує ефективне струменеве руйнування породи пласта, не вимагає маніпуляцій з нагнітальним трубопроводом (його розворотів, переміщень вверх і вниз), що дозволяє виконати обв'язку гирла свердловини нерухомою, забезпечуючи безпеку обслуговуючого персоналу. Сама конструкція свердловинного гідромонітора відрізняється простотою та надійністю, в ній відсутні шарніри, елемен ти, що крутяться або механічно взаємодіють, котрі знижують надійність свердловинного обладнання. Крім того, поярусне розташування бічних шлангів дозволяє охопити дією пласт великої потужності, а наявність гнучкого торцевого шлангу із соплом на кінці, який під дією реактивної віддачі струменя рідини переміщується по дну свердловини (або камери) не дозволяє осаджуватись на дні шламові зруйнованої породи при гідроруйнуванні пласта або осаду нерозчинних домішок при роботі в пластах, складених гірськими породами, що розчиняються. Поярусне розміщення в міжтрубному просторі бокових гнучких шлангів забезпечує, на відміну від прототипу, компактність укладки гнучких шлангів при спуску в свердловину гідромонітора без використання контейнера, а відповідно, і можливість використання запропонованого гідромонітора в свердловинах малого діаметру. Необхідність встановлення бокових шлангів з можливістю їх швидкої заміни після підйому гідромонітора на поверхню викликана тим, що після виходу бічного гнучкого шлангу в горизонтальне положення, тобто після його повного випрямлення і максимальної обробки соплом стінки камери, ефективність роботи гідромонітора знижується. Тому пропонується при досягненні цього моменту нагнітання рідини припинити, гідромонітор із свердловини підняти на поверхню, швидко замінити шланги, що відпрацювали в свердловині, на більш довгі і знову опустити гідромонітор, укладаючи нові шланги також вздовж нагнітального трубопроводу вверх соплами. Більш довгі шланги, які випрямляються в камері, знову наближують свої сопла до породи пласта, відновивши її ефективне гідроруйнування. Таким чином, технічна перевага запропонованого гідромонітора з укладкою шлангів соплами вверх у міжтрубному просторі свердловини, полягає в тому, що при такому початковому розташуванні гнучкий шланг починає автоматично переміщатися від початкового нестійкого положення (вертикального) до кінцевого стійного положення (горизонтального), постійно утримуючи сопло при цьому переміщенні в безпосередній близькості від поверхні породи, яка підлягає руйнуванню. Необхідність послідовного (поярусного) збільшення зверху вниз сумарного перерізу сопел бокових гнучких шлангів пов'язана з тим, що витрата робочої рідини, яка нагнітається в трубопровід, через сопла ярусів неминуче призводить до зменшення напору по довжині трубопроводу. Зменшення перерізу сопел верхніх ярусів дозволяє транспортувати рідину до сопел нижчих ярусів в оптимальному режимі, тобто забезпечуючи доставку рідини до нижніх сопел з напором, достатнім для їх ефективної роботи. Зміщення штуцерів суміжних ярусів відносно один одного у вертикальних площинах (наприклад, на 90° у разі використання двох шлангів на кожному ярусі) забезпечує не тільки компактність укладання шлангів при спуску і підйомі гідромонітора, а й підвищує рівномірність охоплення струменевою дією поверхні породи пласта, яка підлягає гідроруйнуванню. Винахід ілюструється кресленнями, що додаються. На фіг. 1 показано переріз гідромонітора 2 37584 при його спуску а свердловину на початковій стадії гідроруйнування пласта з короткими бічними шлангами, котрі відігнуті вверх соплами і розміщені в міжтрубному просторі. На фіг. 2 схематично зображена траєкторія випрямлення бічного шлангу при гідроруйнуванні стінки камери. Фіг. 3 показує в перерізі один з можливих варіантів кріплення шлангу на бічній поверхні трубопроводу, яке дозволяє швидку заміну шлангу після підйому гідромонітора на поверхню. Фіг. 4 ілюструє розміщення бічних шлангів (відігнуті соплами вниз) в ході підйому гідромонітора на поверхню, а на фіг. 5 - гідромонітор в робочому положенні під час гідроруйнування пласта (показані тільки шланги непарних ярусів). Конструкція гідромонітора (фіг. 1, 2) складається з опущеного всередину обсадної колони 1 нагнітального трубопроводу 2, на бічній поверхні якого закріплені рівномірно поярусно гнучкі шланги 3 із соплами 4 на кінцях. Шланги 3 сполучені з порожниною трубопроводу 2 через отвори 5. На торці трубопроводу 2 встановлений гнучкий шланг 6, який закінчується соплом 7. Кріплення шлангу 3 на бічній стінці трубопроводу (фіг. 3) може бути виконане (як варіант) за допомогою приварювання навколо отвору 5 до трубопроводу 2 різьбової втулки 8. До втулки 8 накидною гайкою 9 закріплено штуцер 10, який запресовано в шланг 3. Працює свердловинний гідромонітор наступним чином. В пробурену в запланований для гідроруйнування пласт свердловину, яка обсаджена колоною 1 до покрівлі пласта, опускають (фіг. 1) трубопровід 2, встановивши попередньо на його бічній поверхні гнучкі шланги 3 з соплами 4, а на торці - гнучкий шланг 6 з соплом 7. На початку гідроруйнування пласта використовують найбільш короткі з попередньо підготовлених бічні шланги 3, довжина яких дорівнює, наприклад, двом діаметрам свердловини. Під час спуску гідромонітора в свердловину в гирлі колони 1 гнучкі шланги 3 відгинають поярусно соплами 4 вверх і в такому положенні опускають нагнітальний трубопровід 2 доти, поки торцевий шланг 6 не досягне вибою свердловини. При цьому пружні бічні шланги 3, котрі намагаються випрямитися, притискають сопла 4 до стінки необсадженої частини свердловини (положення А на фіг. 2). Закріплюють нагнітальний трубопровід 2 на гирлі свердловини і нагнітають в його порожнину робочу рідину (РР), проводячи її скид з міжтрубного простору між колоною 1 і трубопроводом 2. В міру гідроруйнування породи під дією струменя, який витікає з сопла 4, шланги 3 випрямля ються (фіг. 2), переходячи в похиле проміжне положення Б, а потім - в горизонтальне положення В. Під дією власної ваги шланг 3 дещо опуститься нижче горизонтального положення В і розташується в положенні Г, відхилившись від положення В на кут 90°-a. Величина цього відхилення пропорційна довжині шлангу. В положеннях В і Г сопло забезпечує максимально далеку дію струменя на породу пласта. В міру відпрацювання пласта на радіальну глибину, яка дорівнює сумі двох діаметрів свердловини і дальності дії струменя, ефективність процесу гідроруйнування буде знижуватись. Це контролюють на гирлі свердловини по вмісту корисного продукту в рідині, яка відкачується. Торцевий нижній шланг 6 з соплом 7 на кінці (фіг. 5), який знаходиться на дні камери, що утворюється, призначений для розмиву тих нерозчинних домішків породи, які можуть осідати і накопичуватись, екрануючи поверхню. Після завершення обробки стінок шлангами, довжина яких дорівнює двом діаметрам свердловини, трубопровід 2 піднімають із свердловини на поверхню, при цьому під час входу в колону 1 бічних шлангів 3 вони автоматично відгинаються соплами 4 вниз (фіг. 4). На поверхні шланги 3 знімають з бічної поверхні трубопроводу 2 і замінюють на більш довгі (довжиною, наприклад, що дорівнює чотирьом діаметрам свердловини). Після заміни шлангів 3 трубопровід 2 знову опускають у свердловину. Під час спуску нові більш довші шланги 3 також відгинають на гирлі свердловини соплами 4 вверх. Після спуску відновлюють нагнітання робочої рідини в трубопровід 2. Повторюючи ці операції і послідовно збільшуючи довжину шлангів 3 досягають утворення підземної камери запроектованого діаметру або забезпечуючи гідровидобуток корисної копалин в обсязі, що був запроектований для видобутку в даній свердловині. Пристрій, що пропонується, вигідно відрізняється від прототипу простотою своєї конструкції, що робить його надійним в експлуатації, він забезпечує ефективний гідроструменевий вплив на стінки камери, що створюється, через свердловину, яка пробурена у пласті великої потужності. Джерела інформації 1. Аренс В.Ж., Исмагилов Б.В, Шпак Д.Н. Скважинная гидродобыча твердых полезных ископаемых. - М.: Недра, 1980. – С. 19-20. 2. Патент США № 3400980. Н.Кл. 299-5. Заявл. 1966, опубл. 1968. - прототип. 3 37584 Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. 3 4 37584 Фіг. 4 Фіг. 5 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5