СКВАЖИННЫЙ ГИДРОДОБЫЧНОЙ АГРЕГАТ КОМБИНИРОВАННОГО ТИПА

Полезная модель относится к горному делу и может быть использована при скважинной гидродобыче полезных ископаемых с помощью наклонных вертикально-горизонтальных, горизонтальных и вертикальных скважин при разработке месторождений, расположенных на больших глубинах или имеющих недостаточную мощность, а также может найти применение при сооружении подземных хранилищ для отходов технологических производств.
Известен способ бурения направленных стволов скважин со смещением забоев от устья скважин при использовании долота в сочетании с винтовым забойным двигателем ВЗД. Недостатком этого способа является то, что данная конструкция применяется только для бурения вертикальных скважин (патент RU 2313667 С2, МПК Е21В 44/06, 01.2006 г.).
Известен скважинный агрегат, включающий внешнюю пульпоподъемную колонну с установленной внутри нее с возможностью вращения водоподающей колонны с забойным породоразрушающим инструментом на ее нижнем торце; гидромониторные насадки, гидравлически связанные с водоподающей колонной, и приспособление для дробления полезного ископаемого и подачи его к выходу пульпоподъемной колонны выполнено в виде охваченного кожухом шнекового конвейера, размещенного на водоподающей колонне над забойным породоразрушающим инструментом, который
имеет уменьшающийся диаметр и шаг навивки к входу пульпоподъемной колонны, при этом кожух также выполнен с уменьшающимся к входу пульпоподъемной колонны диаметром и своим верхним торцом прикреплен к нижнему торцу пульпоподъемной колонны.(Патент РФ 2109949, МПК 6 Е21С 45/00).
Недостатком использования указанного скважинного гидродобычного агрегата является то, что он применим только для вертикальных добычных скважин, при этом требуется бурение множества дополнительных вспомогательных вертикальных скважин, заряжение добычных и вспомогательных скважин зарядами ВВ, формирование вокруг каждой скважины в продуктивном пласте зоны интенсивной трещиноватости взрыванием зарядов ВВ, монтаж в каждой добычной скважине гидродобычного агрегата, задействование множества подъемно-транспортных устройств, расходования при этом дополнительных энергоресурсов.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство для скважиннной гидродобычи полезных ископаемых, включающее раствороподъемную трубу (став агрегата), внутри которой находится воздухоподающая труба эрлифта. Воздухоподающая труба оканчивается смесителем, т.е. форсункой эрлифта. В верхней части раствороподъемной трубы, как пульпоподъемника устанавливается сепаратор, служащий воздухоотделителем от раствора (пульпы).
(Бурение и оборудование геотехнологических скважин» Сергиенко И.А, Мосев А.Ф. и др. Москва: Недра, 1984 г.; с.168, рис.43)
Недостатком известного устройства является, то что оно применяется для бурения вертикальных скважин и невозможно применять для горизонтальных и наклонно-вертикальных скважин.
Задачей полезной модели является расширение технологических возможностей скважинного гидродобычного агрегата для добычи полезных ископаемых с помощью вертикально-горизонтальных, горизонтальных, наклонных и вертикальных скважин.
Технический результат - повышение эффективности и производительности СГД агрегата комбинированного типа для обеспечения добычи полезных ископаемых из вертикально-горизонтальных, наклонных, горизонтальных и вертикальных скважин с больших и малых глубин залегания.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном скважинном гидродобычном агрегате комбинированного типа для вертикально-горизонтальных, наклонных, горизонтальных и вертикальных скважин, включающем сепаратор, став с раствороподъемной трубой, высоконапорный гидромонитор и воздушную трубу эрлифта с форсункой на конце, особенность заключается в том, что высоконапорная труба гидромонитора расположена внутри раствороподъемной трубы става, на конце которой крепятся распределитель потока рабочей жидкости сварной конструкции с 3-мя резьбовыми отверстиями под углом 120°С для насадок гидромонитора и
ниппель для установки турбобура или винтового забойного двигателя, приводимых в действие потоком рабочей жидкости за счет соосной установки труб гидромонитора с трубами става при добыче в вертикально-горизонтальных, наклонных и горизонтальных скважинах или заглушки - в вертикальных скважинах.
Заявленное техническое решение отличается от известного тем, что оно снабжено распределителем потока рабочей жидкости, обеспечивающим ее поток на насадки гидромонитора и на вращение турбобура или ВЗД за счет соосной установки труб гидромонитора с трубами става СГДА в нижней его части.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного технического решения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленной полезной модели. Определение из отобранных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявляемом устройстве, изложенных в формуле. Следовательно, заявляемое устройство соответствует условию «новизна».
Заявленное устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена верхняя наземная часть СГДА, на фиг.2 изображена подземная часть СГДА, на фиг.3 и фиг.4 - основные детали СГДА.
Скважинный гидродобычной агрегат комбинированного типа включает:
а). для работы в вертикально-горизонтальной, наклонной и горизонтальной скважинах.
1. Став агрегата (фиг.1, фиг.2) включает раствороподъемную трубу с обсадными трубами 1, связанными между собой муфтами 2, оголовок с патрубком под пульпопровод 3, крышку 4, прокладку 11. На нижнем конце обсадной трубы 19 (фиг.2) изнутри приварена коническая опора 27 (фиг.3) для придания соосности и герметичности труб гидромонитора и става. А на внешний конец трубы накручивается распределитель потока рабочей жидкости (РЖ) (23) сварной конструкции, который состоит из полумуфты 28, днища 29, корпуса 30, ниппеля 31 для навинчивания турбобура или ВЗД 25. Корпус 30 имеет 3 резьбовых отверстия под углом 120°, в которые вворачиваются три насадки 24 гидромонитора расчетной конструкции. Нижний конец трубы 19 имеет 4 отверстия, расчетных размеров, для всаса гидросмеси, расположенных под углом 90°.
2. Крышка 4 става агрегата (фиг.1 и фиг.3) состоит из пластины 35 и вваренных в нее патрубков 36, 37, 38 под трубы 6, 7, 12 и шесть отверстий под болты 10 крепления к оголовку 3 става через резиновую прокладку 11.
3. Гидромонитор агрегата располагается внутри става (фиг.2) и включает обсадные колонковые ниппельные трубы 6, 16, 18. Труба 18 имеет круглую опору 20, с резиновым уплотнителем 21 и гайкой 22, для обеспечения герметичности гидромонитора. Трубы гидромонитора, диаметры насадок 24 выбираются по результатам гидродинамического расчета.
4. Эрлифт агрегата (фиг.2):, состоит из обсадных колонковых ниппельных труб 13, форсунки эрлифта 15 расчетных размеров и хомута 8, обеспечивающего расчетную глубину установки форсунки.
1
5. Пульпоподъемник агрегата (фиг.2): это межтрубное пространство между ставом агрегата, гидромониторными трубами 16, 18 и воздушной трубой эрлифта 13. Расстояние H между всасывающими отверстиями пульпоподъемника и насадками гидромонитора (24) по результатам гидродинамического расчета.
б). Для работы в вертикальных скважинах конструкция СГДА такая же, как описано в пунктах 1-5, но вместо позиции 25 устанавливается заглушка-наконечник 40 (фиг.4)
Принцип и порядок работы скважинного гидродобычного агрегата комбинированного типа.
Особенностью заявленного скважинного гидродобычного агрегата (СГДА) является то, что он снабжен распределителем потока рабочей жидкости (РЖ), обеспечивающий ее поток на насадки гидромонитора и на вращение турбобура или ВЗД при добыче с помощью вертикально-горизонтальных, наклонных
и горизонтальных скважин, благодаря установке труб гидромонитора в нижней части соосно с трубами става СГДА..
Рабочая жидкость (РЖ) под расчетным давлением от насосной станции по трубопроводу, состоящему из обсадных ниппельных труб 6, 16, 18 подается на насадки (24) гидромонитора и в турбобур или винтовой забойный двигатель (ВЗД). Происходит размыв продуктивного пласта гидромониторными струями и вращение турбобура или ВЗД. Под действием струй размытый продуктивный пласт переходит в подвижное состояние гидросмеси. Затем включается компрессор, воздух под расчетным давлением через трубы 7, 13 и форсунку эрлифта 15 поступает в межтрубное пространство, являющееся камерой смешения. Происходит перемешивание воздуха с гидросмесью с образованием пульпы. Под расчетным давлением пульпа поднимается на поверхность земли и по пульповоду направляется на карту намыва. Через трубу (12) происходит частичное отделение воздуха от пульпы. Управляя давлением и расходом воздуха на компрессорной станции, давлением и расходом рабочей жидкости находим оптимальный режим добычи полезных ископаемых с помощью скважинного гидродобычного агрегата комбинированного типа. При появлении пульпы с малым содержанием твердого (т.е. участок обработан), двигаем СГДА вперед и обрабатываем следующий участок. Так ступенчато турбобур или ВЗД доводим до конца горизонтального участка добычной скважины. Турбобур или ВЗД, установленные на СГДА, позволяют беспрепятственно добычному агрегату двигаться вперед и назад вдоль
горизонтального участка добычной скважины. Завалы горизонтального участка добычной скважины после взрыва не будут препятствовать продвижению добычного агрегата вперед и назад вдоль всей трассы добычной скважины при работающем турбобуре или ВЗД.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупности условий:
- устройство, воплощающее заявленную полезную модель при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно для гидродобычи полезных ископаемых в вертикально-горизонтальных, наклонных, горизонтальных и вертикальных скважинах на любой глубине;
- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы полезной модели, подтверждена возможность использования с помощью описанной в заявке конструкции скважинного гидродобычного агрегата и способа его работы;
- заявленное устройство обеспечивает достижение усматриваемого заявителем технического результата, а именно повышение эффективности работы агрегата за счет установки распределителя потока рабочей жидкости сварной конструкции на нижний конец става СГДА для навинчивания на него турбобура или ВЗД при работе в вертикально-наклонных, горизонтальных и наклонных скважинах.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «промышленная применимость».
Предлагаемый скважинный гидродобычной агрегат комбинированного типа обеспечивает:
- добычу всех видов полезных ископаемых с любых глубин с помощью вертикальных, вертикально-горизонтальных, горизонтальных и наклонных добычных скважин;
- освоение и разработку забалансовых месторождений полезных ископаемых;
- в перспективе может заменить шахтный способ добычи твердых полезных ископаемых.