УСТАНОВКА ДЛЯ ОСУШЕНИЯ ОБВОДНЕННЫХ СКВАЖИН

Полезная модель относится к установкам для удаления воды из скважин при ведении взрывных работ и может найти применение при разработке полезных ископаемых открытым способом.
Известны осушающие машины МО-1, НИИКМА, включающие установленные на шасси автомобиля МАЗ-509А или БелАЗ-540А компрессорную станцию, бак для водного раствора сульфанола (сульфонола), барабан типа «беличье колесо» с гидроприводом, осушающий шланг с насадкой. Машина устанавливается на устье скважины и шланг с насадкой на конце опускают на дно скважины. Через шланг смесь сжатого воздуха с раствором сульфанола подают на дно скважины, где образуется пеновоздушный поршень, который под действием потока сжатого воздуха выталкивает воду из скважины (1). Недостатком этих осушающих машин является использование большегрузных автомобилей, низкая производительность осушения скважин из-за низкой пенообразующей способности, осуществляемой при нормальной температуре, отсутствие устройства для удаления пены из скважин.
Известна установка для осушения скважин, включающая установленные на шасси автомобиля с двигателем внутреннего сгорания приводной реверсивный барабан с размещенным на нем шлангом и пеногенерирующим насадком (насадкой) на его конце, емкости для воды и пенообразующего вещества с гидросистемой их подачи, при этом шланг снабжен гибким коаксиально расположенным рукавом, соединенным с емкостью пенообразующего вещества и подключен к выхлопной трубе двигателя внутреннего сгорания (2-4). Установку подводят к заполненной водой скважине, устанавливают переключатель газового потока в положение, при котором выхлопные газы от двигателя внутреннего сгорания по трубопроводу поступают через полый вал барабана и полость шланга в пеногенерирующую насадку с одновременной подачей воды в поток выхлопных газов. В пеногенерирующей насадке образуется смесь горячего газа с подогретым пенообразующим веществом, которая при контакте с водой создает на дне скважины пеногазовую подушку. Благодаря повышенной температуре газа и пенообразующего вещества происходит более интенсивное пенообразование. Вследствие интенсификации процесса пенообразования происходит ускоренный вынос воды и бурового шлама из скважины, что приводит к повышению производительности осушения скважин. Недостатком названных установок является то, что после удаления воды из скважин не предусмотрены устройства для удаления остатков воды и пены со дна и стенок скважин, а также отвод удаленной воды за пределы расположения скважины на взрываемом блоке, что затрудняет заряжание скважин взрывчатым веществом и делает невозможным использование для этих целей простейших водорастворимых ганулиорованных аммиачно-селитренных взрывчатых веществ типа игданит.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является установка для удаления воды из скважин, на самоходном шасси транспортного средства установлены компрессор, бак для водного раствора поверхностно-активного вещества (ПАВ), барабан с осушающем шлангом с закрепленным на его конце насадкой с поворотными стопорами и уплотнителем скважин в виде свободно надетого на насадок кольцеобразного сердечника с упругим ворсом, с пазом для размещения концов стопоров, с дополнительным уплотнителем из эластичного губчатого материала, над которым шарнирно закреплены пластины с заслонками, а стенки насадка имеют расположенные напротив заслонок отверстия; в устье скважины размещается водоотводное устройство (5), принятая авторами в качестве прототипа. Недостатком установки-прототипа является сложность устройства для удаления остатков воды и пены со дна и стенок скважины, низкая производительность осушения скважин из-за низкой пенообразующей способности, осуществляемой сжатым воздухом от компрессора при нормальной температуре.
Технической задачей полезной модели является повышение эффективности ведения взрывных работ в обводненных скважинах за счет упрощения конструкции уплотнителя и повышения производительности осушения скважин.
Техническая задача была решена разработкой установки для осушения обводненных скважин, включающей самоходное транспортное средство с установленными на нем баками воды и водного раствора пенообразователя, реверсивного барабана со шлангом подачи пенообразующего вещества с насадкой и уплотнителем скважин на одном из его концов, водоотливное устройство, которая дополнительно содержит коаксиальный шланг для выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания и пенообразующего раствора, в качестве самоходного транспортного средства используется трактор с двигателем внутреннего сгорания, а в качестве уплотнителя скважин - манжету из эластичного пористого материала диаметром больше диаметра скважины, закрепленной на конце насадки опорными шайбами диаметром больше диаметра коаксиального шланга, но меньше диаметра скважины.
Манжета выбирается таким образом, чтобы обеспечивать плотный контакт ее со стенками скважины, а для этого она должна иметь диаметр больше диаметра скважины и изготавливаться из эластичного материала. Материал манжеты должен иметь пористую структуру для обеспечения погружения шланга с насадкой и манжетой через столб воды в скважине. Пористость материала выбирается из условия удержания пены на поверхности манжеты в момент поднятия шланга с насадкой из скважины. В качестве эластичного пористого материала берется эластичный поролон с преобладанием открытых пор малого размера. Толщина манжеты выбирается исходя из глубины, диаметра и обводненности скважины. Допускается использовать двухслойный эластичный поролон, один из слоев которого обрабатывается слоем абразива для повышения прочности манжеты и удерживания столба пены на ней, удаляемой из скважины.
Отличительной особенностью заявляемой установки для осушения скважин является:
- использование меньшего по габаритам, но более маневренного и хорошо проходимого по взрываемому блоку транспортного средства с размещенным на нем оборудованием для осушения скважин;
- простота сборки и подготовки к работе уплотнителя скважин - манжеты, закрепляемой на конце пеногенерирующей насадки;
- использование тепловой энергии выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания транспортного средства для интенсификации пенообразования.
Полезная модель поясняется фиг.1, 2.
Фиг.1 - общий вид установки для осушения обводненных скважин
Фиг.2 - принципиальная схема установки для осушения обводненных скважин.
Установка для осушения обводненных скважин (фиг.1, 2) состоит из трактора МТЗ-80 1 с двигателем внутреннего сгорания 11, с установленными на нем баками для воды 4, для раствора ПАВ 5, реверсивного барабана 2 с навитым на нем шлангом с пеногенерирующей насадкой 7 с закрепленной на ней опорными шайбами 9 манжеты 8 из эластичного пористого материала диаметром больше диаметра скважины. Внутри шланга 23 коаксиально с ним размещен рукав 18, одним концом связанный с насадкой 7, другим - соединен с баком 5 посредством гидросистемы 17 подачи пенообразующего раствора, состоящей из трубопровода 22, регулировочного крана 20 и насоса 21. Шланг 18 противоположным от насадки 7 концом соединен с выхлопной трубой 24 двигателя 11 внутреннего сгорания посредством трубопровода 25, переключателя 12 газового потока. В трубопроводе 25 установлена форсунка 15, соединенная с баком воды 4 посредством насоса 19 и регулировочного крана 20. В устье скважины размещается водоотводное устройство, состоящее из употнительного пено-водоотводящей насадки 26 со шлангом 27, через которую проходит трубопровод 28 для отвода из зоны скважин удаляемой воды и пены.
Установка для осушения обводненных скважин работает следующим образом (фиг.2). Бак 4 заполняется водой, а бак 5 - водным раствором пенообразователя (ПАВ). Трактор подъезжает к заполненной водой скважине 6, переключатель 12 газового потока устанавливается в положение, при котором выхлопные газы от двигателя 11 внутреннего сгорания по трубопроводу 25 поступают через полый вал барабана 2 и полость шланга 23 в пеногенерирующую насадку 7. Одновременно включают насос 19 для подачи воды в поток выхлопных газов. Регулировкой подачи воды 20 устанавливают оптимальную температуру выхлопных газов. Включается привод барабана 2, шланг 23 с рукавом 18 и пеногенерирующей насадкой 7 с манжетой 8 опускается на дно скважины 6, включается насос 21 для подачи пенообразующего раствора, который проходя по рукаву 18 попадает в насадку 7. В пеногенерирующей насадке 7 образуется смесь горячего газа с пенообразующим веществом, которая при контакте с водой создает на дне скважины пеногазовую подушку. Пеногазовая подушка под действием нагнетаемого газа движется вверх по скважине и выталкивает из нее воду, которая удаляется через водоотводное устройство по шлангу 27 от устья скважины. После удаления воды закрываются краны 20, отключаются насосы 19 и 21, выхлопные газы подаются по шлангу 23, пеногенерирующую насадку 7 под манжету. Шланг 23 с коаксиально размещенным с ним рукавом 18, насадкой 7 и манжетой 8 поднимают вверх по скважине 6, при этом происходит подъем пены за счет ее размещения на поверхности манжеты из эластичного пористого материала. После осушения с устья скважины снимается водоотводное устройство, извлекается шланг, отжимается вода и пена из эластичного пористого материала манжеты, после чего устройство снова готово для использования в следующей скважине.
Предлагаемая установки для осушения скважин обеспечивает заявляемый технический результат - повышение эффективности ведения взрывных работ в обводненных скважинах за счет:
- упрощения конструкции уплотнителя скважины - манжеты снижается время оборота установки и повышается производительность осушения скважин;
- замена большегрузных автомобилей на трактор повышает маневренность и проходимость установки для осушения скважин по взрываемому блоку;
- использования тепловой энергии отработавших газов двигателя внутреннего сгорания ускоряется процесс ценообразования и выноса воды из скважины.
Предлагаемая установка для осушения скважин проверена на обводненных скважинах диаметром 105-256 мм, глубиной до 15 м с уровнем столба воды до 12 м. В ходе промышленных испытаний достигнуто полное осушение скважин с удалением воды и пены со дна и стенок скважины, что позволило их заряжать неводоустойчивыми гранулированными аммиачно-селитренными взрывчатыми веществами. В ходе испытаний достигнута осушение 180-220 скважин в смену.
Источники информации:
1. Механизация взрывных работ. Справочное пособие. М, «Недра», 1992 г.
2. АС СССР №1032111.
3. AC СССР №1328431.
4. Патент РФ на полезную модель №77040.
5. АС СССР №1127949.