УСТРОЙСТВО ДЛЯ СКВАЖИННОЙ ГИДРОДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Полезная модель относится к области гидравлической добычи полезных ископаемых, а именно к конструкциям снарядов для скважинной гидродобычи (СГД) твердых полезных ископаемых, и может найти применение для извлечения твердых материалов из подземных формаций через скважины.
К настоящему времени разработано значительное количество различных конструкций снарядов для СГД твердых полезных ископаемых (см. например А.С. СССР и патенты РФ №№374453, 602685, 662717, 739240, 762339, 819345, 825966, 899967, 964150, 1002585, 1065601, 1113549,1265341, 1427071, 1449662, 1461947, 1489139, 1553686, 1608346, 1620631, 1700249, 2060393, 2111359, 2113591, 2169839, 2272142, 71377 и др.).
Несмотря на существенные отличия в конструкциях снарядов по вышеуказанным А.С. и патентам, все они включают следующие основные узлы: колонну водопадающих труб, гидромониторное устройство, пульповыдачной гидроэлеватор и пульповыдачную колонну. Многообразие конструкций снарядов объясняется различным в конструктивном выполнении вышеупомянутых основных узлов, а также включением в состав снарядов новых узлов и конструктивных элементов. Эти технические усовершенствования направлены на ускорение процесса размыва пласта полезного ископаемого, повышение эффективности выноса пульпы из выемочной камеры, увеличение глубины разработки залежи полезного ископаемого, образование выемочной камеры с требуемыми размерами и формой и т.д., и т.п. В конечном итоге все это приводит к повышению технико-экономических показателей СГД полезных ископаемых.
В тоже время многие конструкции снарядов для СГД имеют существенные недостатки, что и является причиной их постоянного совершенствования.
При этом следует принимать во внимание и горно-геологические условия залегания пласта полезного ископаемого, а также физико-механические свойства полезного ископаемого и вмещающих горных пород, что также существенно влияет на конструкцию снарядов для СГД.
Известно «Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых» по патенту на полезную модель №71377 (МПК Е21С 45/00 Б.И. №7 - 2008 г.). Это устройство и принято за прототип заявляемой полезной модели. Устройство по патенту №71377 состоит из соединенных между собой трубного става с вводом и нижнего оголовка. Нижний оголовок содержит боковую гидромониторную насадку, пульпоприемные окна и гидроэлеватор, состоящий из гидравлически связанных между собой корпуса, подводных трубок, разделительной полости, гидроэлеваторной насадки, приемной камеры, конфузора, камеры смешения и диффузора. При этом диффузор гидроэлеватора посредством отводного патрубка гидравлически связан с пространством между колонной обсадных труб и трубным ставом, а в донной части нижнего оголовка установлена торцевая гидромониторная насадка, гидравлически связанная с разделительной полостью. Длина нижнего оголовка больше расстояния между башмаком обсадной колонны и подошвой продуктивного пласта.
Недостаток прототипа состоит в относительно малой эжектирующей способности устройства по подъему пульпы с большими размерами частиц горной породы.
Поставлена задача: повысить эжектирующую способность устройства по подъему пульпы с большими размерами частиц горной породы за счет использования гидроэлеватора кольцевого типа.
Поставленная задача решена следующим образом. В соответствие с прототипом устройство для СГД полезных ископаемых состоит из соединенных между собой трубного става с вводом и нижнего оголовка. Нижний оголовок содержит боковую гидромониторную насадку и гидроэлеватор, состоящий из гидравлически связанных между собой корпуса, гидроэлеваторной
насадки, конфузора, камеры смешения и диффузора. При этом диффузор гидроэлеватора посредством отводного патрубка гидравлически связан с пространством между колонной обсадных труб и трубным ставом. Причем длина нижнего оголовка больше расстояния между башмаком обсадной колонны и подошвой продуктивного пласта.
Согласно полезной модели, устройство снабжено гидроэлеватором кольцевого типа, нижний торец корпуса которого снабжен перфорированной пульпоприемной трубой, при этом между корпусом гидроэлеватора и камерой смешения установлено центрирующее приспособление.
Далее сущность полезной модели поясняется чертежом, на которых изображена конструкция и схема работы устройства:
- на фиг.1 - конструкция устройства;
- на фиг.2 - схема работы устройства.
Предлагаемое устройство состоит из соединенных между собой трубного става 1 с вводом 2 и нижнего оголовка (фиг.1). Нижний оголовок содержит боковую гидромониторную насадку 3, перфорированную пульпоприемную трубу 4 и гидроэлеватор, состоящий из гидравлически связанных между собой корпуса 5, гидроэлеваторной насадки 6 кольцевого типа, конфузора 7, камеры смешения 8 и диффузора 9, соединенного с отводным патрубком 10. При этом длина нижнего оголовка больше расстояния между башмаком обсадной колонны 11 и подошвой продуктивного пласта 12 (фиг.2). Кроме того между корпусом гидроэлеватора 5 и камерой смешения 8 установлено центрирующее приспособление 13.
Данное устройство работает следующим образом.
Подготовка к скважинной гидродобыче.
Бурят скважину 14 до кровли продуктивного пласта 12 (фиг.2), закрепляют ее ствол колонной обсадных труб 11, которую при необходимости тампонируют. Затем скважину углубляют до подошвы продуктивного пласта.
После того, как скважина подготовлена к гидродобыче, в ней размещают вышеописанное устройство в составе нижнего оголовка и трубного
става 1 так, чтобы боковая гидромониторная насадка 3 расположилась в зоне продуктивного пласта 12. При этом нижний оголовок на поверхности монтируется таким образом, чтобы выход отводного патрубка 10, при отработке на всю мощность продуктивного пласта 12, располагался в скважине не ниже башмака колонны обсадных труб 11. Ввод 2 оголовка посредством нагнетательного шланга соединяют с насосным агрегатом, а вывод 15 колонны обсадных труб снабжают выкидным шлангом.
Процесс скважинкой гидродобычи.
Рабочая жидкость под давлением через ввод 2 (фиг.2) подается по трубному ставу 1 на боковую гидромониторную насадку 3 и гидроэлеваторную насадку 6. Через боковую гидромониторную насадку 3 происходит гидродинамическое разрушение горной породы. Далее, за счет эжекции, создаваемой струей жидкости, сформированной в гидроэлеваторной насадке 6 кольцевого типа, разрушенная порода поступает через перфорированную пульпоприемную трубу 4, гидроэлеваторную насадку 6 и конфузор 7 в камеру смешения 8, диффузор 9 и отводной патрубок 10 по колонне обсадных труб 11 на поверхность.
При необходимости увеличения глубины отработки продуктивного пласта и упрощения транспортировки, крупных и тяжелых фракций горных пород на поверхность, можно, применять эрлифтирование. При этом в затрубное пространство между трубным ставом 1 и колонной обсадных труб 11 спускается воздухоподающяя колонна со смесителем (на рисунке не показаны).
По сравнению с устройством по патенту РФ на полезную модель №71377 в предлагаемой конструкции использован гидроэлеватор кольцевого типа. Из теории турбулентных струй известно, что для несжимаемой жидкости, растекающейся в пульпе, процесс смешения протекает интенсивнее в том случае, если струя с меньшей скоростью занимает центральное положение (в гидроэлеваторах кольцевого типа). Благодаря этому гидроэлеваторы кольцевого типа при равных расходах активного потока эжектируют
частицы большей гидравлической крупности, лучше работают на всасывание по сравнению с гидроэлеваторами центрального типа (Бурение и оборудование геотехнологических скважин. И.А.Сергиенко, А.Ф.Мосев, Э.А.Бочко, М.К.Пименов. - М.: Недра, 1984. С.174).
Технический результат: повышение эжектирующей способности устройства по подъему пульпы с большими размерами частиц горной породы за счет использования гидроэлеватора кольцевого типа.