УСТРОЙСТВО ДЛЯ СКВАЖИННОЙ ГИДРОДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке, продуктивных пластов перекрытых осадочными отложениями способом скважинной гидродобычи.
Известно устройство (RU №2256796, публ. 2005.07.20), выполненное виде скважинного снаряда, включающего концентрично расположенные колонны труб, внешняя из которых является обсадной колонной скважины, а внутренняя снабжена наконечником с гидроэлеватором, гидромониторной насадкой и герметизирующим элементом и оголовок в виде двухпроходного вертлюга для подвода и выдачи пульпы, при этом герметизирующий элемент установлен на наконечнике выше гидромониторной насадки и выполнен в виде цилиндрического выступа.
Недостатками данного устройства являются:
- установка гидромониторной насадки с зазором внутри внешней колонны труб при бурении скважин приводит к образованию кольцевой струи, в результате чего увеличивается расход воды, требующий дополнительного источника водоснабжения;
- выполнение скважинного снаряда с возможностью постоянного вращения внутренней колонны труб при бурении скважины приводит к ее повышенному износу;
- отсутствие на внутренней колонне труб центрирующих устройств, которые необходимы в наклонных скважинах, что привод к биению и ускоренному износу внутренней колонны труб.,
Наиболее близким к заявленному техническому решению является «Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых и устройство для его осуществления» (RU №2006128811, публ. 20.02.2008). Устройство, включающее гидродобычной снаряд с гидромониторами, установленный на внутренней колонне труб, и гидроэлеватор для выдачи образовавшейся гидросмеси с использованием внешней колонны труб, выполнено с гидромониторами, соединенными через связи с двумя втулками, сидящими на внутренней колонне труб и способными вращаться на ней, одна из них выполнена подвижной вдоль продольной оси колонны труб, а вторая - неподвижной, подвижная втулка соединена с пружинным устройством, регулирующим положение гидромониторов в скважине, причем в гидромониторах смонтированы сопла, с помощью одних производят размыв продуктивного пласта, а с помощью других - создают крутящийся момент на гидромониторах вокруг оси скважины.
Недостатками данного устройства является возможность прихвата гидродобычного снаряда в скважине, а также низкая производительность добычи полезного ископаемого.
Задачей предлагаемого технического решения является создание устройства позволяющего расширить зону гидродобычи полезных ископаемых и увеличить степень безопасности ведения работ в скважине при обвалах породы и прихватах гидродобычного снаряда.
Поставленная задача решается с помощью устройства для скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающее гидродобычной снаряд с гидромониторами, установленный на внутренней колонне труб, и гидроэлеватор для выдачи образовавшейся гидросмеси с использованием внешней колонны труб, гидромониторы через связи соединенные с двумя втулками, сидящими на внутренней колонне труб и способными вращаться на ней, одна из них выполнена подвижной вдоль продольной оси колонны труб, а вторая - неподвижной, гидромониторы через неподвижную втулку гидравлически соединены с колонной труб, а подвижная втулка соединена с пружинным устройством, регулирующим положение гидромониторов в скважине, в гидромониторах смонтированы сопла, с помощью одних производят размыв продуктивного пласта, а с помощью других - создают крутящий момент на гидромониторах вокруг оси скважины, причем пружинное устройство, регулирующее положение гидромониторов в скважине, выполнено в виде пружины сжатия, а сопла, создающие крутящий момент, установлены в гидромониторах перпендикулярно продольной оси гидродобычного снаряда.
Предлагаемое устройство позволяет:
- использовать пружинное устройство в виде пружины сжатия, как более надежное в работе, что позволит избежать прихватов гидродобычного снаряда в скважине при обвалах пород и увеличить степень безопасности ведения работ в скважине;
- расположить в гидромониторах сопла, создающие крутящий момент на гидродобычном снаряде, перпендикулярно продольной оси гидродобычного снаряда, тем самым создать максимальный крутящий момент, увеличить диаметр скважины и расширить зону гидродобычи полезных ископаемых, а также уменьшить прихваты снаряда.
Предлагаемое техническое решение иллюстрируется чертежами.
Фиг.1 - продольный разрез гидродобычного снаряда в добычной скважине в момент размыва продуктивного пласта полезного ископаемого.
Фиг. 2 - разрез по А-А на фиг.1.
Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых включает гидроэлеватор (на фигурах не показан), внешнюю 1 и внутреннюю 2 колонны труб, гидродобычной снаряд 3, установленный на внутренней колонне труб 1, на конце этой колонны труб 1 смонтировано долото 4 с инерционным расширителем 5. Гидродобычной снаряд 3 содержит гидромониторы 6 и 7. На фиг.1 показаны только два гидромонитора, но на
практике их может быть больше: четыре, шесть, восемь и т.д. - число гидромониторов должно быть четным, гидродобычной снаряд 3 при вращении будет уравновешен. Гидромониторы 6 и 7 через связи 8, 9, 10 и 11 соединены с двумя втулками 12 и 13, сидящими на внутренней колонне труб 2 и способными вращаться на ней, одна из втулок - 13 выполнена подвижной вдоль продольной оси 14 гидродобычного снаряда 3, а вторая - 12 неподвижной.
Гидромониторы 6 и 7 гидравлически связаны через полые связи 8, 9, через каналы в неподвижной втулке 12 и во внутренней колонне труб 2. Между втулками 12 и 13 расположено пружинное устройство 15 в виде пружины сжатия 16, регулирующее положение гидромониторов 6 и 7 в скважине 17.
В гидромониторах 6 и 7 смонтированы сопла 18 и 19, с помощью сопел 18 производят размыв продуктивного пласта полезного ископаемого, а при истечении жидкости из сопел 19 возникает крутящий момент на гидродобычном  снаряде 3, при этом сопла 19 в гидромониторах 6 и 7 установлены перпендикулярно продольной оси 14 гидродобычного снаряда 3.
Для работы данного устройства производят спуск гидродобычного снаряда 3 на внутренней колонне 2 в скважину 17 при одновременной обсадки скважины 17 внешней колонной труб 1. По внутренней колонне труб 2 подают под давлением промывочную жидкость, которая через каналы во внутренней колонне труб 2, через каналы неподвижной втулки 12, полые связи 8 и 9 подается на гидромониторы 6 и 7 и вытекает через сопла 18 и 19. При истечении жидкости из сопел 18 происходит размыв продуктивного пласта полезных ископаемых, а при истечении из сопел 19 возникает крутящий момент на гидромониторах 6 и 7, который обеспечивает возникновение центробежных сил на гидромониторах 6 и 7 и обуславливает их расхождение в стороны от продольной оси 14 гидродобычного снаряда 3. При увеличении давления промывной жидкости увеличивается диаметр расхождения гидромониторов в стороны, т.е. в конечном итоге увеличивается диаметр размыва скважины 17 и тем самым расширяется зона гидродобычи полезных ископаемых. Расположение сопел 19 перпендикулярно продольной оси 14 позволяет максимально создать крутящий момент на гидродобычном снаряде 3 при определенном давлении промывочной жидкости.
При обвалах породы в скважине 17 наличие пружинного устройства 15 в виде пружины сжатия 16 при отключении давления промывочной жидкости во внутренней колонне труб 2 позволяет быстро и надежно сложить гидродобычной снаряд 3 и извлечь его из скважины 17 без прихвата.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет увеличить диаметр скважины тем самым расширить зону гидродобычи полезных ископаемых и увеличить степень безопасности ведения работ в скважине при обвалах породы и прихватах гидродобычного снаряда.
Предлагаемое изобретение может найти применение при разработке месторождений КМА и в других регионах.