Пристрій для гідроімпульсного впливу на вугільний пласт

Реферат: Пристрій для гідроімпульсного впливу на вугільний пласт містить герметизатор, гідронасосну установку, сполучену через зворотний клапан з нагнітальним трубопроводом, розміщеним у герметизаторі, випускний патрубок, засіб для створення гідроімпульсів, запобіжну муфту, що з'єднана з валом двигуна, пружинний фіксатор, зв'язаний з гідроциліндром однобічної дії, і сполучні шланги. Засіб для створення гідроімпульсів обладнаний засувкою із шаровим запірним елементом, зв'язаним з приводним шпинделем, та стопорною втулкою, яка розміщена на приводному шпинделі, при цьому стопорна втулка з'єднана кінематично із запобіжною муфтою і виконана з отворами, які взаємодіють з пружинним фіксатором, причому отвори розміщені перпендикулярно осі центрального отвору шарового запірного елемента засувки. UA 78970 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ГІДРОІМПУЛЬСНОГО ВПЛИВУ НА ВУГІЛЬНИЙ ПЛАСТ UA 78970 U UA 78970 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до гірничої промисловості, а саме до пристроїв для видобутку вугілля, боротьби з раптовими викидами вугілля і газу, заснованих на гідроімпульсному впливі на вугільні пласти. Відомий пристрій для гідродинамічного впливу на вугільний пласт (1), що містить герметизатор, засіб для створення гідроімпульсів, з'єднаний з насосом і сполучений через зворотний клапан з нагнітальним трубопроводом, розміщеним у герметизаторі, при цьому засіб виконано у вигляді послідовно з'єднаних один з одним засувки зі штоком і встановлених на підставі, з можливістю переміщення уздовж неї пружинного механізму і жорстко закріпленого гідродомкрата двосторонньої дії, при цьому одна порожнина засувки сполучена з випускним патрубком, а інша - з нагнітальним трубопроводом. Недоліком цього пристрою є те, що він недостатньо швидко відкриває і закриває засувку, запірний елемент якої у вигляді штока, має клиноподібну форму, що впливає на ефективність гідроударної обробки вугільного пласта, тому що частоту відкриття-закриття засувки на трубопроводі, що подає рідину в масив від насосної установки, варто приймати кратною часу пробігу чолом ударної хвилі відстані до вибою свердловини і назад, тобто даний пристрій може бути застосований тільки при бурінні довгих свердловин. Найбільш близьким по технічній суті і результату, що досягається (прототип), є пристрій для гідродинамічного впливу на вугільний пласт (2), що містить герметизатор, засіб для створення гідроімпульсів, з'єднаний з насосом і сполучений через зворотний клапан з нагнітальним трубопроводом, розміщеним у герметизаторі, при цьому засіб для створення гідроімпульсів виконано у вигляді встановленого на випускному патрубку відкидного люка з прикріпленим до нього фігурним важелем, що постійно контактує з робочим профілем плоского кулачка, приводний вал якого з'єднаний з валом двигуна через запобіжну муфту, при цьому робочий профіль кулачка виконаний по архімедовій спіралі, а приводний вал оснащений пружинним фіксатором, що з'єднаний із гідро або пневмоциліндром однобічної дії. Недоліком даного способу є те, що в момент відкриття люку, який розміщений на випускному патрубку, виникають ударні навантаження на фігурний важіль засобу для створення гідроімпульсів, що призводить до порушення процесу регулювання його фіксації відносно робочого профілю плоского кулачка, що позначається на ефективності гідрообробки вугільного пласта. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення пристрою для гідроімпульсного впливу на вугільний пласт, в якому засіб для створення гідроімпульсів не підлягає ударним навантаженням, за рахунок чого підвищується ефективність гідрообробки вугільного пласта, при якому здійснюється його переведення в невикидонебезпечне становище або добування вугілля. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для гідроімпульсного впливу на вугільний пласт, що містить герметизатор, гідронасосну установку, сполучену через зворотний клапан з нагнітальним трубопроводом, розміщеним у герметизаторі, випускний патрубок, засіб для створення гідроімпульсів, запобіжну муфту, що з'єднана з валом двигуна, пружинний фіксатор, зв'язаний з гідроциліндром однобічної дії і сполучні шланги, відповідно до корисної моделі, засіб для створення гідроімпульсів, обладнаний засувкою із шаровим запірним елементом зв'язаним з приводним шпинделем, та стопорною втулкою, яка розміщена на приводному шпинделі, при цьому стопорна втулка з'єднана кінематично із запобіжною муфтою і виконана з отворами, які взаємодіють з пружинним фіксатором, причому отвори розміщені перпендикулярно осі центрального отвору шарового запірного елемента засувки. Обладнання засобу для створення гідроімпульсів засувкою із шаровим запірним елементом з приводним шпинделем, який через запобіжну муфту з'єднаний з двигуном, дозволяє миттєво з'єднувати або перекривати нагнітальний трубопровід з випускним отвором, за рахунок регулювання швидкості обертання двигуна, без появи ударного навантаження, що дозволяє створювати необхідний процес гідроімпульсного впливу на вугільний пласт. Обладнання засобу для створення гідроімпульсів стопорною втулкою, яка з'єднана кінематично із запобіжною муфтою і виконана з отворами, які взаємодіють з пружинним фіксатором, причому отвори розміщені перпендикулярно осі центрального отвору шарового запірного елемента засувки, дозволяє фіксувати шаровий запірний елемент засувки в закритому стані відносно до випускного отвору, без зупинки двигуна, що значно впливає на ефективність гідроімпульсної обробки вугільного пласта. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому показана схема розміщення пристрою для гідроімпульсного впливу на вугільний пласт. Пристрій складається з гідронасосної установки 1, з'єднаної шлангами 2 через зворотний клапан 3 з нагнітальним трубопроводом 4, жорстко закріпленого в герметизаторі 5, випускного патрубка 6, засобу для створення гідроімпульсів 7. Засіб 7 виконаний у вигляді засувки 8, яка 1 UA 78970 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 установлена на нагнітальному трубопроводі 4, нижче випускного патрубка 6. Засувка 8 містить шаровий запірний елемент 9 з центральним прохідним отвором 10, який зв'язаний з приводним шпинделем 11. На шпинделі 11 жорстко закріплена стопорна втулка 12 з отворами 13, які взаємодіють з пружинним фіксатором 14, який кінематично з'єднаний із гідроциліндром 15 однобічної дії. Приводний шпиндель 11 зв'язаний з валом двигуна 16 через запобіжну муфту 17. Пристрій працює наступним чином. Підготовка робіт з гідроімпульсного впливу на вугільний пласт включає буріння через породну пробку свердловини у вугільний пласт, яку обсаджують нагнітальним трубопроводом 4 і жорстко закріплюють у герметизаторі 5. Потім здійснюють монтаж пристрою у відповідності до схеми, приведеної на кресленні. Гідроімпульсний вплив на вугільний пласт здійснюють наступним чином. Робоча рідина від гідронасосної установки 1 через зворотний клапан 3 подається по нагнітальному трубопроводу 4 до вугільного пласта при закритому випускному патрубку 6 (на кресленні не показано). Тиск у стовпі рідини в нагнітальному трубопроводі 4 при закритій засувці 8 з шаровим запірним елементом 9, підвищується до визначеного значення (у залежності від міцності вугілля і газонасиченості вугільного пласта), при якому насосна установка 1 відключається і подається сигнал на включення двигуна і гідроциліндра 15 однобічної дії. При цьому гідроциліндр 15 витягує пружинний фіксатор 14 з отвору 13 стопорної втулки 12, даючи можливість провернутись приводному шпинделю 11, який зв'язаний з шаровим запірним елементом 9 засувки 8 та з валом двигуна 16 через запобіжну муфту 17. Шаровий запірний елемент 9 при цьому миттєво провертається і з'єднує через центральний отвір 10, нагнітальний трубопровід 4 з випускним отвором засувки 8. При цьому відбувається імпульсне скидання рідини, що викликає пошаровий відрив вугілля і винос його разом з газом, що виділився в результаті впливу, по нагнітальному трубопроводу 4 через випускний отвір засувки 8. У наступну мить шпиндель 11, зробивши половину оберту, перекриває шаровим запірним елементом 9 випуск рідини. При цьому в стовпі рідини, що нагнітається в пласт, створюються гідравлічні ударні хвилі, що впливають на вугільний пласт, розпушуючи його. При цьому, відкриті в порожнині свердловини магістральні тріщини, є своєрідними "напрямними" для гідроударних хвиль, по яких відбувається передача імпульсного збурювання тиску рідини в глиб масиву (3). Шляхом утримання пружинного фіксатора 14 у відкритому стані, проводиться гідроімпульсна обробка вугільного пласта, яка контролюється приборами. Закінчивши обробку пласта, виключають гідроциліндр 15, при цьому фіксатор 14 під дією пружинного механізму, застопорює шпиндель 11 засувки 8 взаємодіє з отвором 13 стопорної втулки 12. Утворену в наслідок обробки пласта пульпу з газом, що виділився, випускають із свердловини через випускний патрубок 6. Потім знову включається насосна установка 1 і цикл повторюється. Ефективне використання енергії гідроударної обробки вугільного пластаповинне враховувати частоту відкриття-закриття засувки на нагнітальному трубопроводі, що подає рідину від насосної установки, яку варто приймати кратною часу пробігу чолом ударної хвилі відстані до вибою свердловини і назад, що здійснюється регулюванням швидкості обертання двигуна. Таким чином, за рахунок миттєвого відкриття-закриття засувки на трубопроводі, що подає рідину в масив від насосної установки, значно підвищується ефективність гідрообробки вугільного пласта з використанням енергії хвиль гідравлічного удару, при бурінні свердловин будь-якої довжини, а при безупинному процесі управління гідроімпульсним впливом на вугільний пласт здійснюється його переведення в невикидонебезпечний стан або добування вугілля. Джерела інформації: 1. А.с. СССР 1600439, кл. Е21 С 45/00, Е21 F 5/00, 1990. 2. Патент України 67748, кл. Е21С 45/00, Е21 F 5/00, Бюл. № 5, 2012. 3. Потураев. В.Н., Минеев С.П. Использование вибрационных и волновых эффектов при отработке выбросоопасных пластов. К.: Наукова думка, 1992. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 Пристрій для гідроімпульсного впливу на вугільний пласт, що містить герметизатор, гідронасосну установку, сполучену через зворотний клапан з нагнітальним трубопроводом, розміщеним у герметизаторі, випускний патрубок, засіб для створення гідроімпульсів, запобіжну муфту, що з'єднана з валом двигуна, пружинний фіксатор, зв'язаний з гідроциліндром однобічної дії, і сполучні шланги, який відрізняється тим, що засіб для створення 2 UA 78970 U 5 гідроімпульсів обладнаний засувкою із шаровим запірним елементом, зв'язаним з приводним шпинделем, та стопорною втулкою, яка розміщена на приводному шпинделі, при цьому стопорна втулка з'єднана кінематично із запобіжною муфтою і виконана з отворами, які взаємодіють з пружинним фіксатором, причому отвори розміщені перпендикулярно осі центрального отвору шарового запірного елемента засувки. Комп’ютерна верстка Л. Купенко 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