ГИДРОВЗВЕШИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО СКВАЖИННОГО ГИДРОАГРЕГАТА
HYDRAULIC WEIGHING DEVICE OF DOWNHOLE HYDRAULIC UNIT

Изобретение относится к грунтозаборно-гидровзвешивающим устройствам для разработки твердых полезных ископаемых в стесненных условиях эксплуатационных добычных скважин, в частности при скважинной гидродобыче - СГД.
Известны способы скважинной гидродобычи, заключающиеся в переводе твердого погребенного полезного ископаемого в месте залегания в состояние гидросмеси и подъеме гидросмеси на поверхность через скважины при помощи скважинных гидродобычных агрегатов - гидроэлеваторов или эрлифтов, но грунтозаборные устройства гидродобычных агрегатов либо не рассматриваются совсем [1], либо рассматриваются крайне условно [2,3]. Тем не менее, процесс пульпоприготовления и всасывания является одним из основных технологических процессов СГД. Эффективное всасывание несвязной горной массы возможно, только если она постоянно находится в состоянии подвижности - гидровзвешивания.
Кроме того, одним из слабых узлов использующихся гидродобычных агрегатов является отсутствие устройств, управляющих поступлением во всасывающее отверстие твердого и недостаточная зона захвата последнего, что может привести к снижению их эффективности и производительности.
Известны способы очистки каналов, подводной разработки грунтов, заключающиеся в том, что грунтозаборное устройство земснаряда, папильонируя на всю ширину дна канала, разрабатывает грунт крупногабаритными грунтозаборными устройствами и, как правило, работающими не под завалом крупными кусками несвязной горной массы [4].
Процесс всасывания при СГД коренным образом отличается от всасывания из-под слоя воды грунтовыми насосами, землесосами или земснарядами. Там, всасываемый материал сразу восполняется новым за счет перемещения земснаряда, например, добыча в водоемах песчано-гравийного материала. Эксплуатация морских земснарядов или эрлифтов так же связана с постоянным перемещением к всасу материала специальными устройствами или технологическими приемами, связанными с горизонтальным перемещением: скреперование, подгребание, волочащийся по дну всас и др.
Наиболее близким к предлагаемому устройству, по своей технической сущности, является грунтососный снаряд [5], где рабочая вода под давлением подается по водоводу к разрыхляющей насадке. У среза разрыхляющей насадки размещен сферический отражатель.
Недостатком указанного изобретения является то, что сферический отражатель находится по оси формирования всасывающего потока всасывающим наконечником, а широкий угол раскрытия отраженной восходящей кольцевой струи препятствует боковому подходу всасываемого несвязного твердого материала.
Целью предлагаемого изобретения является разработка устройства, обеспечивающего формирование управляемого восходящего гидровзвешивающего несвязную горную массу потока воды в плоскости всасывания скважинного гидроагрегата для обеспечения эффективного поступления горной массы к всасывающему наконечнику гидроагрегата при скважинной гидродобыче.
На фиг. 1, изображена схема гидровзвешивающего устройства скважинного гидроагрегата. Устройство состоит из вертикально подвижного напорного водовода 4, смещенного к внутренней боковой поверхности пульпоподъемной трубы эрлифта скважинного гидроагрегата 2 с установленной на нем гидромониторной насадкой 5 в комплексе с коробчатым отражателем 6, формирующим плоскую высокоскоростную отраженную вертикально наклонную к оси всасывающего потока струю воды. В донной части коробчатого отражателя размещены струеформирующие насадки 7. Для предохранения попадания в область гидровзвешивания 11 негабаритных кусков горной массы предусмотрена защитная приемная решетка 3. Гидровзвешивающее устройство устанавливают с постоянным погружением под слой несвязной рудной массы в зумпфе добычной скважины.
Работа гидровзвешивающего устройства поясняется фиг. 1. и осуществляется следующим образом:
Рабочую воду под давлением подают по вертикально подвижному напорному водоводу 4 и формируют в струю гидромониторной насадкой 5, которую затем коробчатым отражателем 6 преобразуют в плоскую отраженную вертикально наклонную к оси всасывающего потока струю воды, гидровзвешивающую несвязную рудную массу перед плоскостью всасывания всасывающего наконечника 1 пульпоподъемной трубы эрлифта. В процессе добычных работ осуществляют вертикальные возвратно-поступательные перемещения напорного водовода 4 с гидромониторной насадкой 5 и коробчатым отражателем 6 и создают оптимальные условия постоянного гидровзвешивания горной массы для эффективного всасывания «из-под слоя» при постоянном полном завале несвязной горной массой всасывающего наконечника эрлифта гидроагрегата, что обеспечивает непрерывное восполнение всасываемого материала новыми поступлениями горной массы к плоскости всасывания и, что позволяет частицам горной массы в состоянии гидровзвешивания постоянно находиться в плоскости всасывания всасывающего наконечника 1 эрлифта, то есть, в зоне максимальных скоростей всасывающего потока.
Возвратно-поступательными перемещениями вертикально подвижного напорного водовода 4 обеспечивают наиболее благоприятный и эффективный режим процесса гидровзвешивания и всасывания, которым постоянно управляют вплоть до полной остановки процесса всасывания при эксплуатационной необходимости. Возможные забутовки крупными негабаритными кусками твердого всасывающего наконечника эрлифта 1 и всасывающих окон в защитной приемной решетке 3 устраняют плоской отраженной струей, формируемой коробчатым отражателем 6, путем приближения ее к забутованному отверстию за счет возвратно-поступательных перемещений напорного водовода 4 и гидровзвешивающего устройства.
Дополнительно дезинтеграцию негабаритных кусков горной массы в зумпфе добычной скважины и подачу горной массы из нижней зоны очистной камеры 10 в зону гидровзвешивания 11 к плоскости всасывания всасывающего наконечника 1 пульпоподъемной трубы эрлифта осуществляют струями воды, формируемыми струеформирующими насадками 7, расположенными в донной части коробчатого отражателя 6.
Коробчатым отражателем 6 формируют плоскую отраженную струю воды, которая, во-первых, является односторонним восходящим, наклонным к вертикальной оси формирования всасывающего потока, потоком гидровзвешивания твердого в плоскости всасывания, а во-вторых, создает значительные реактивные радиальные усилия, обеспечивающие жесткую фиксацию напорного вертикально подвижного водовода 4 у внутренней боковой поверхности пульпоподъемной трубы эрлифта скважинного гидроагрегата, что обеспечивает его безаварийную работу.
В результате использования предлагаемого изобретения могут быть получены следующие технические результаты:
- Обеспечение производительной и эффективной работы скважинного гидроагрегата за счет непрерывной и управляемой подачи к всасывающему наконечнику пульпоподъемной трубы эрлифта гидровзвешенной горной массы;
- Обеспечение безаварийной работы эрлифта в режиме всасывания «из-под слоя», в условиях постоянного полного завала всасывающего наконечника пульпоподъемной трубы эрлифта несвязной горной массой.
Внедрение предлагаемого устройства позволяет вести более эффективную разработку твердых полезных ископаемых методом СГД в затопленных забоях в непрерывном режиме.
Используемая литература
1. Бабичев Н.И., Дворовенко А.Е., Фильчуков А.Ю. Нижний оголовок скважинного гидродобычного снаряда №2272142, (Е21с 45/00), 2006 г.
2. Болотов В.А., Британ И.В., Гостюхин П.Д. Росляков О.А. Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых, №2278975 (Е21с 45/00), 2006 г.
3. Толокнов И.И., Тигунов Л.П. и др. Эрлифтный добычной снаряд. №2046953 (Е21с 45/00), 1995 г.
4. Цейтлин Ф.Д. и др. Грунтозаборное устройство землесосного снаряда. №1416617 (E02F 3/88), 1988 г.
5. Вавилов С.С., Вайнер Г.Г. Грунтососный снаряд. №1189950 (E02F 3/88), 1980 г.