Пристрій для поінтервального вимірювання газовиділення (ппвг) при бурінні свердловин по вугільному пласту

Реферат: Пристрій для поінтервального вимірювання газовиділення (ППВГ) при бурінні свердловин по вугільному пласту складається з корпусу, що фіксується в усті свердловини за допомогою еластичної манжети, надуваної повітрям по трубці, штуцера, вмонтованого в корпус для підключення пристрою, що реєструє газовиділення у процесі буріння, містить гладку штангу, що герметизується обтискним сальником за допомогою фіксатора і передає обертальний момент буровому поставу штанг з витої сталі, які нарощують через різьбову втулку, що викручується фіксатором з фланця, жорстко встановленого на корпусі з боку втулки для збору бурового дрібняку. З другого боку на торці корпусу встановлено захисне кільце. UA 78496 U (12) UA 78496 U UA 78496 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до вугільної промисловості, а саме до пристроїв для визначення інтенсивності газовиділення при обертальному поінтервальному бурінні свердловин з герметизацією їхніх усть з метою визначення газоносності вугільних пластів, здійснення прогнозу викидонебезпечності, контролю ефективності профілактичних заходів боротьби з газодинамічними явищами (ГДЯ), зокрема випереджальної розробки захисних пластів. Відомий затвор газовий ЗГ-1 для герметизації шпурів при вимірюванні початкової швидкості газовиділення [1], що складається із зовнішньої і внутрішньої труб, ущільнювача (гумової втулки), розташованого на зовнішній трубі, який розпирається вручну механічно між стінками шпуру. Відведення газу здійснюється по внутрішній трубі, що сполучається з вимірювальною камерою у привибивній частині свердловини. Відомий також герметизатор дегазаційної свердловини [2], де замість двох (зовнішньої і внутрішньої) труб є одна зовнішня, що служить для відведення газу з вимірювальної камери у привибійній частині свердловини, а еластичний елемент ущільнювача сполучений жорстко торцями з трубою з утворенням гумової герметичної кільцевої порожнини, в яку закачують стисне повітря для розпору між стінками свердловини. При цьому вибійна ділянка труби, що поміщається у вимірювальну камеру свердловини, має перфорацію і заглушена. Обидва пристрої не пристосовані до вимірювань максимального газовиділення з бурового дрібняку і вугільного пласта у процесі буріння, а призначені для фіксування усередненого значення швидкості виділення газу у пробуреному й очищеному від бурового дрібняку інтервалі свердловини. Відомий пристрій для визначення газоносності розроблюваного вугільного пласта у процесі буріння свердловин [3]. Пристрій складається з корпусу, що фіксується у свердловині гумовим пакером, і пристрою для ущільнення штанги на сполученні з корпусом. Визначення газоносності пласта за допомогою пристрою полягає у вимірюванні об'єму газу, що виділився при бурінні свердловини, визначенні виходу штибу під час буріння кожного метрового її відрізка і фіксації фонового газовиділення із стінок свердловини. Газоносність пластів визначають як суму питомого метановиділення з вугілля і величини залишкової газоносності штибу. Недоліками цього пристрою є неефективні ущільнення бурової штанги еластичним матеріалом, а устя свердловини - твердим гумовим пакером, що призводить до неконтрольованих витоків газу, які знижують точність одержуваних результатів. Найбільш близьким до передбачуваної моделі за технічною суттю та результатом, що досягається, є "Спосіб прогнозування небезпеки газодинамічних явищ у масиві гірських порід та пристрій для його здійснення" [4]. Пристрій містить порожнистий корпус, на зовнішній стороні якого з одного з його торців встановлена еластична манжета. У процесі роботи в манжету нагнітають газоподібний флюїд через трубку. В іншому торці корпусу закріплена зовнішня обойма підшипника, закритого ущільненням шевронного типу, на внутрішній обоймі якого закріплений газовий затвор корпусу, виконаний у вигляді набору еластичних пластин, що чергуються, з фасонними вирізами, співвісно сполученими відносно один одного з кроком спіралі Архімеда, що створюють канал для подачі бурового поставу у свердловину. На зовнішній бічній поверхні розміщена місткість, в якій лабіринтовим роздільником потік газу через патрубок (штуцер) прямує до вимірювача кількості газу, а буровий дрібняк накопичується в місткості, де автоматично вимірюється його кількість. Для здійснення прогнозу ГДЯ по вугільному пласту бурять свердловину більшого діаметра, ніж за нормативною методикою прогнозу, для розміщення циліндричного наконечника корпусу, який фіксують еластичною камерою-манжетою шляхом нагнітання в неї рідкого або газоподібного флюїду. Через канал, утворений фасонними вирізами еластичних пластин газового затвора, вводять постав з витої сталі і продовжують буріння свердловини. Величину поступального просування поставу контролюють індикатором глибини свердловини. При цьому газовий затвор обертається разом із поставом. Еластична камера-манжета і газовий затвор корпусу з шевронним ущільненням підшипників перешкоджають вільному виходу з порожнистого корпусу газу і штибу, які прямують у вимірювальні канали. Оцінювання газодинамічного стану пласта за допомогою пристрою здійснюють безперервно у процесі буріння шляхом вимірювання газу, що виділяється із стінок свердловини, і вугілля, що руйнується, а також шляхом вимірювання кількості бурового дрібняку. Недоліки цього пристрою зумовлюються тим, що буровий постав виготовляють гарячим звиванням сталевих прутів ромбічного перерізу, тому профіль шнека не може точно повторювати канал для подачі бурового поставу, сформований фасонними вирізами в еластичних пластинах, зміщених з кроком спіралі Архімеда. Отже, можливі заклинювання інструменту або втрата герметичності в газовому затворі. Окрім цього, шевронне ущільнення у 1 UA 78496 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 торці порожнистого корпусу затвора не є герметичним, а лише захищає підшипник від бурового дрібняку. В основу передбачуваної корисної моделі поставлена задача створення пристрою для поінтервального вимірювання газовиділення (ППВГ) при бурінні свердловин по вугільному пласту, в якому за рахунок того що корпус фіксують у розширеному усті свердловини надувною манжетою, що охороняється від пошкодження захисним кільцем на торці корпусу, через фланець на корпусі за допомогою різьбової втулки нарощують буровий постав штанг з витої бурової сталі, якому передається крутний момент гладкою штангою, що герметизується обтискним сальником, а газ, що виділяється у процесі буріння, подається до вимірювача його кількості через штуцер на корпусі, буровий дрібняк через втулку потрапляє у пробовідбірник, досягається технічний результат - одержання достовірних і оперативних даних для оцінювання газодинамічного стану привибійної частини вугільного пласта. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для поінтервального вимірювання газовиділення (ППВГ) при бурінні свердловин по вугільному пласту, який складається з корпусу, що фіксується в усті свердловини за допомогою еластичної манжети, надуваної повітрям по трубці, штуцера, вмонтованого в корпус для підключення пристрою, що реєструє газовиділення у процесі буріння, згідно з корисною моделлю, містить гладку штангу, що герметизується обтискним сальником за допомогою фіксатора і передає обертальний момент буровому поставу штанг з витої сталі, які нарощують через різьбову втулку, що викручується фіксатором з фланця, жорстко встановленого на корпусі з боку втулки для збору бурового дрібняку, з другого боку на торці корпусу встановлено захисне кільце. Порівняльний аналіз технічного рішення, що заявляється, з прототипом дозволяє зробити висновок, що пропонований пристрій відрізняється від відомого наявністю захисного кільця на торці корпусу 4, що охороняє від деформації надувну манжету 2; гладкої штанги 5, через яку передається крутний момент до бурового поставу штанг з витої сталі з можливістю нарощування штанг поставу через фланець 8, знімну втулку 6 з фіксатором 7; обтискного сальника 9 з важелем для його фіксації 10, що герметизує штангу 5; втулки 12 на корпусі для відбору бурового дрібняку. Таким чином, пристрій, що заявляється, відповідає критерію "новизна". Пропонований пристрій містить корпус 1 із закріпленою з боку устя шпуру еластичною надувною манжетою 2 з підведеною трубкою 3 для нагнітання повітря. Для запобігання пошкодженням манжети на торці корпусу встановлено захисне кільце 4. Обертальне буріння здійснюють вугільним різцем і штангами з витої сталі, сполученими з буровим інструментом через гладку штангу 5. Для нарощування бурового поставу в корпусі пристрою передбачені втулка 6 і фланець 8 - обидва з конічною різзю. На фланці 8 є торець, що охороняє його різь від пошкодження. Для нарощування штанг поставу при викрученій втулці на ній встановлено фіксатор 7, виконаний у вигляді важеля. Герметизацію гладкої штанги здійснюють за допомогою обтискного сальника спеціальної конструкції, що складається з гайки 9 з фіксатором 10, ущільнювальних гумових кілець 11, що монтуються на втулку 6 з боку циліндричної різі. На корпусі встановлено приварний штуцер 13 за ГОСТ 22525-77 під накидну гайку для сполучення з конічним ніпелем з ущільнювальним кільцем за ГОСТ 28016-89, пристосованим для під'єднання до гнучкого трубопроводу і передачі газу, що виділяється при бурінні, у вимірювальний пристрій. Аналогічне з'єднання має трубка 3 для подачі повітря в манжету 2. Для збору бурового дрібняку в корпусі пристрою передбачена втулка 12, на яку одягається змінний пробовідбірник (на кресленні не показаний). У комплект пристрою входять: штанги з витої бурової сталі з вугільним різцем діаметром 42 мм; коронка спеціальної конструкції діаметром від 93 мм до 112 мм; пристрій для вимірювання кількості газу. Пристрій працює в такий спосіб. У підготовчій виробці у напрямі посування її вибою по вугільній пачці максимальної потужності бурять шпур діаметром 42 мм і завдовжки 1,0 м; шпур очищають від штибу холостим ходом штанги з витої сталі без продування повітрям. Коронкою діаметром, наприклад, 100 мм шпур розбурюють на 0,4 м від устя. На цій ділянці шпуру встановлюють корпус пристрою 1. Далі здійснюють роздування манжети 2 через штуцерноніпельне з'єднання рукава стислого повітря і трубки 3 манжети. У процесі виконання робіт контролюють постійність тиску в манжеті за допомогою манометра (на кресленні не наведений). У шпур через відкритий корпус 1 вставляють штангу з витої сталі з вугільним різцем, сполучену різьбовою перехідною муфтою з гладкою штангою 5. Після цього в корпус укручують втулку 6 за допомогою фіксатора 7. До штуцера 13 на корпусі через ніпель з ущільнювальним кільцем за допомогою накидної гайки підключають пристрій для вимірювання кількості газу, що 2 UA 78496 U 5 10 15 20 25 виділяється із свердловини (на кресленні не показаний). На втулку корпусу пристрою надягають змінний пробовідбірник бурового дрібняку. Після закінчення буріння другого метра шпур очищають від бурового дрібняку холостим ходом бурового поставу. Після необхідних вимірювань втулку фіксатора викручують з фланця корпусу пристрою, і буровий постав нарощують метровою штангою з витої сталі. Описані операції повторюють на кожному метровому інтервалі свердловини. Пропонований пристрій дозволяє контролювати газодинамічний стан викидонебезпечного вугільного пласта завдяки безперервному контролю максимального газовиділення у процесі буріння метрових інтервалів свердловини по вугільному пласту і вимірюванню виходу бурового дрібняку. Джерела інформації: 1. Ольховиченко, А.Е. Прогноз выбросоопасности угольных пластов / А.Е. Ольховиченко. М.: Недра, 1982. - С. 186-189. 2. А.с. 67642 Россия, МПК E21F 7/00, Е21В 33/12 (2006.01). Герметизатор дегазационной скважины / Тациенко В.П., Махраков И.В., Винокуров Г.Ф. (Россия). - 2007123978/22; заявл. 25.06.2007; опубл. 27.10.2007, Бюл. № 30. 3. Методика определения природной газоносности угольных пластов действующих и строящихся шахт Донбасса. - Утв. Управлением техники безопасности и промсанитарии Минуглепрома СССР 21.11.1979. - Макеевка - Донбасс: изд. МакНИИ, 1981. С. 40-42. 4. Спосіб прогнозування небезпеки газодинамічних явищ у масиві гірських порід та пристрій для його здійснення [Текст]: пат. 83173 Україна: МПК E21F 5/00, G01F 1/74/ Бокий Б.В., Дегін P.М., Звягільський Ю.Л., Єфремов І.О., Мєлконян А.А., Ставицький П.Г.; заявник та патентовласник Орендне підприємство "Шахта ім. О.Ф. Засядька", ТОВ "ЗУА". -№ а200801253; заявл. 01.20.2008; опубл. 10.06.2008, Бюл. № 11, - 7 с, іл. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Пристрій для поінтервального вимірювання газовиділення (ППВГ) при бурінні свердловин по вугільному пласту, який складається з корпусу, що фіксується в усті свердловини за допомогою еластичної манжети, надуваної повітрям по трубці, штуцера, вмонтованого в корпус для підключення пристрою, що реєструє газовиділення у процесі буріння, який відрізняється тим, що містить гладку штангу, що герметизується обтискним сальником за допомогою фіксатора і передає обертальний момент буровому поставу штанг з витої сталі, які нарощують через різьбову втулку, що викручується фіксатором з фланця, жорстко встановленого на корпусі з боку втулки для збору бурового дрібняку, з другого боку на торці корпусу встановлено захисне кільце. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3