Устройство для извлечения материала из подземных формаций через скважины

Устройство для извлечения материала из подземных формаций через скважины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА ИЗ ПОДЗЕМНЫХ ФОРМАЦИЙ ЧЕРЕЗ СКВАЖИНЫ, включающее напорную внешнюю колонну с телескопическим хвостовиком, гидромонитор, приемньге окна для гидросмеси, гидрозлеватор с приемной камерой, пульповьздачную колонну, жестко соединеиную с хвостовиком и смонтированную с возможностью вращения и осевого смещения, и пакер, установленный ниже приемных окон, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы и снижения потерь полезного ископаемого, пакер выполнен в виде стакана с отверстием в стенке с наружной зластичной оболочкой 1 становленного внутри стакана с возможностью вращения и осевого смещения, подпружиненного поршня с сообщенным с внешней колонной и жестко соединенным с хвостовиком полым штоком с отверстием в стенке, при зтом отверстие в стенке стакана расположено с возможностью обеспечения сообщения полости эластичной оболочки со штоковой полостью стакана при крайнем нижнем положении поршня и обеспечения сообщения полости оболочки с полостью скважины при крайнем верхнем положении поршня, a отверстие в стенке штока расположено с возможностью обеспечения сообщения полости штока с полостью стакана при крайнем нижнем положении поршня и с возможностью перекрытия указанного отверстия днищем стакана при крайнем верхнем положении поршня. 2.Устройство по п. I, о т л ичающееся тем, что шток вьшолйен с дополнительным каналом, сообщающим полость штока со штоковой. О полостью стакана, при зтом в канале :л :п :установлен обратный клапан. 3.Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что днище стакана выполнено по крайней мере с одним отверстием, сообщающим штоковую полость стакана с полостью скважины.

СОЮЗ СООЕТСКИХ

ОИ НЛ

РЕСПУБЛИК

09I (11) y g Е 21 С 45/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛВСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬГГИЙ (2!) 3575890/22"03 (22) 06.04.83 (46) 15.09,84. Бюл. Р 34 (72) Д.П.Лобанов, E.Ã.Ôîíáåðùòeéí, Э.И.Черней, В.А.Тарасов, В.В.Петрищев, М.М.Смирнов, А.В.Юройц, А.В.Халецкий и В.С.Кузнецов (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени геологоразведочный .,институт им. Серго .Орджоникидзе (53) 622.234.4(088.8) (56) 1. Патент США,М 4035023, кл, 299-17, опублик, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 3572998/03, кл. Е 21 С 45/00, 1983. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА ИЗ ПОДЗЕМНЫХ ФОРМАЦИЙ

ЧЕРЕЗ СКВАЖИНЫ, включающее напорную внешнюю колонну с телескопическим хвостовиком, гидромонитор, приемные окна для гидросмеси, гидроэлеватор с приемной камерой, пульповыдачную колонну, жестко соединенную с хвостовиком и смонтированную с возможнос" тью вращения и осевого смещения, и пакер, установленный ниже приемных окон, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы и снижения потерь полезного ископаемого, пакер выполнен в виде стакана с отверстием в стенке с наружной эластичной оболочкой иустановленного внутри стакана с возможностью вращения и осевого смещения. подпружиненного поршня с сообщенным с внешней колонной и жестко соединенным с хвостовиком полым штоком с отверстнем в стенке, при этом отверстие в стенке стакана расположено с возможностью обеспечения сообщения полости эластичной оболочки со штоковой полостью стакана при крайнем нижнем положении поршня и обеспечения сообщения полости оболочки с полостью скважины при крайнем верхнем положении поршня, а отверстие в стенке штока расположено с возможностью обеспечения сообщения полости штока с полостью стакана при крайнем нижнем положении поршня и с возможностью перекрытия указанного отверстия днищем стакана при крайнем верхнем положении поршня.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что шток выполнен с дополнительным каналом, сообщающим полость штока со штоковой. полостью стакана, при этом в канале установлен обратный клапан.

3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что днище стака. на выполнено по крайней мере с одним отверстием, сообщающим штоковую полость стакана с полостью скважины.

lll355l

Изобретение относится к горному делу и геологии и может быть использовано при опробовании продуктивных пластов и скважинной гидродобыче полезных ископаемых, в частности 5 при разведке и разработке вечномерэ. лых россыпей.

Известно устройство для извлечения материала иэ подземных формаций через скважины, включающее напорную IO колонну, гидромонитор, пульпоподъемную колонну с приемными окнами, гидрозлеватор с приемной камерой flj .

Известно также устройство для извлечения материала иэ подземных формаций через скважины, включающее напорную внешнюю колонну с телескопическим хвостовиком, гидромонитор, приемные окна для гидросмеси, гидрозлеватор с приемной камерой, .пульповыдачную колонну, жестко соединенную с хвостовиком и смонтированную с воэможностью вращения и осевого смещения, и пакер, установленный ниже приемных окон )2) .

2$

Однако при отработке или отборе проб верхних слоев известными устрой ствами нижняя часть скважины постоянно зашламовывается; в нее попадают частицы полезного компонента, которые не извлекаются на поверхность что снижает надежность работы и влияет на степень достоверности при опробовании.

Целью изобретения является повышение надежности работы и 1нижение

35 потерь полезного ископаемого.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для извлечения материала из подземных формаций через скважины, включающем напорную внешнюю колонну с телескопическим хвостовиком, гидромонитор, приемные окна для гидросмеси, гидроэлеватор с приемной камерой, пульповыдачную колонну, жестко соединенную с хвос- 4 товиком и смонтированную с возможностью вращения и осевого смещения, и пакер, установленный ниже приемных окон, пакер выполнен в виде стакана с отверстием в стенке с наружной эластичной оболочкой и установленного внутри стакана с возможностью вращения и осевого смещения подпружиненного поршня с сообщенным с внеш. ней колонной и жестко соединенным с хвостовиком полым штоком с отверстием в стенке, при этом отверстие . в стенке стакана расположено с возможностью обеспечения сообщения полости эластичной оболочки со штоко-! вой полостью стакана при крайнем нижнем положении поршня и обеспечения сообщения полости оболочки с полостью скважины при крайнем верхнем положении поршня, а отверстие в стенке штока расположено с возможностью обеспечения сообщения полости штока с полостью стакана при крайнем нижнем положении поршня и с возможностью перекрытия указанного отверстия днищем стакана при крайнем верхнем положении поршня.

Шток выполнен с дополнительным каналом, сообщающим полость штока со штоковой полостью стакана, при этом в канале установлен обратный клапан.

Кроме того, днище стакана выполнено по крайней мере с одним отверстием, сообщающим штоковую полость стакана с полостью скважины, На фиг. I изображено устройство для извлечения материала из подземных формаций, расположенное в скважине, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. I на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. I; на фиг. 4 — разрез В-В на фиг. 1 (при крайнем нижнем положении поршня); на фиг. 5 — то же, при крайнем верхнем положении поршня.

Устройство в одном из возможных вариантов исполнения состоит из напорной внешней колонны 1 труб, сообщенной с источником напорной воды (не показан), расположенной в ней пульповыдачной центральной колонны

2, расположенных в, интервале концевой части хвостовика 3 напорной внешней колонны 1 встроенного гидромонитора 4 с насадкой, сообщенной с полостью напорной внешней колонны

1, гидроэлеватора с приемной камерой 5 и насадкой б, установленной соосно с пульповыдачной центральной колонной 2 и сообщенной с полостью напорной внешней колонны l приемных окон 7, сообщенных с полостью приемной камеры 5 гидроэлеватора, Концевая часть 3 хвостовика 3 напор. ной внешней колонны i выполнена телескопически выдвижной, установлена с возможностью вращения относительно напорной внешней колонны

I посредством сальниковых уплотнений 8 и жестко связана с пульповыдачной центральной колонной Z

1113551 которая установлена с возможностью вращения и осевого перемещения относительно напорной внешней колонны

I что может быть обеспечено, например, установкой центральной колон- 5 ны 2 на фонарях с сальниками или подшипниками(не показаны). Полость напорной внешней колонны 1 в интервале расположения приемных окон

7 отделена от остальной части полости перегородками 9 и 10, а насадка

6 гидроэлеватора сообщена с полостью напорной внешней колонны 1 посредством каналов ll через камеру 12.

Устройство снабжено также пакери t5 рующим элементом 13, выполненным н виде стакана 14 с отверстиями 15 в его стенке и эластичной оболочки !6, расположенной на его внешней поверхности, и расположенным в полости стакана 14, установленным с нозможнос20 тью вращения и осевого перемещения относительно стакана, обеспечиваемых при помощи сальников 17, и подпружиненным пружиной 18 относительно

25 стакана 14 поршнем 19 с полым штоком

20, выполненным с отверстием 21 в его стенке, пропущенным через отверстие н днище 22 стакана 14, жестко связанным с концевой частью хвостовика

3 внешней колонны 1 и гидравлически сообщенным своей полостью 23 с полостью напорной внешней колонны 1 через камеру 12. Отверстие 15 в стенке стакана 14 расположено с воэможностью обеспечения гидравлического сооб-35 щения полости 24, ограниченной оболочкой 16, со штоковой полостью

25 стакана 14 при крайнем нижнем положении поршня 19(фиг. 4) и обеспечения сообщения полости 24 с ннеш- 40 ней средой (полостью скважины 26) при крайнем верхнем положении поршня

19(фиг. 5).

Отверстие 21 в стенке штока 20

45 расположено с возможностью обеспече ния гидравлического сообщения полос-, ти 23 штока 20 со штоковой полостью

25 стакана 14 при крайнем нижнем положении поршня 19(фиг. 4) и с возможностью перекрытия отверстия 21

50 днищем 22 стакана 14 при крайнем верхнем положении поршня 19(фиг. 5) .

При другом варианте исполнения днище стакана 14 может быть выполне. но с отверстиями 29, сообщающими штоковую полость 25 стакана !4 с внешней средой(полостью скважины 26, расположенной в интернале между торцом концевой части хностовика 3 внешней колонны I и, днищем стакана

14) .

Устройство работает следующим образом.

Устройство опускается в скважину 26,.вскрывающую с перебуром продуктивный пласт 30, иэ которого предполагается, например, отобрать пробу слагающего его материала. Нижний конец неподвижной части колонны 1 устанавливают на уровне кровли продуктивного пласта или слоя пласта 30, а концевую, телескопическую часть хвостоника 3 вьдвигают путем приложения осевого усилия на центральную колонну 2 с помощью спуско-подъемного механизма таким образом, чтобы насадка гидромонитора 4 находилась на уровне подошвы отрабатываемого пласта 30 или одного из слоев указанного пласта. При этом пакетирующий элемент 13, поршень в котором под действием пружины 18 находится н крайнем нижнем положении относительно стакана 14, располагается в скважине 26 ниже предполагаемого к отработке слоя. С помощью источника напорной воды, например высоконапорного насоса, в полость напорной внешней колонны I подают под давлением воду, поступающую в гидромонитор 4, и через канал 1 и камеру !

2 — в насадку 6 гидроэлеватора.

Формируемая насадкой гидромонитора 4 высоконапорная струя ноздейству. ет на пласт.30, размывая материал, слагающий его, и переводя н гидросмесь с образованием в пределах пласта 30 полости 31. Образующаяся гидросмесь транспортируется по днищу. полости 31 и поступает через приемные окна 7 в приемную камеру

5 гидроэлеватора и далее под воздействием струи, истекающей .иэ насадки 6, по пульпоньдачной центральной колонне 2 вьдается на поверхность.

Шток 20 может быть выполнен с каналом 27, сообщающим полость 23 указанного штока 20 со штоковой полостью 25 стакана 14, а в канале ?7 установлен обратный клапан 28.

В процессе подачи напорной ноды в полость напорной внешней колонны

1 вода через каналы 11, камеру 12 поступает в полость 23 штока 20, проходит через отверстие 21 н штоко1113551 вую полость 25 стакана 14 и далее через отверстия 15 — в полость 24, ограниченную эластичной оболочкой

16, в результате чего укаэанная оболочка раздувается и пакетирующее устройство распирается в скважине

26, перекрывая последнюю и предотвращая переток гидросмеси из полости 31 в нижележащую часть скважины 26.

Перемещение струи, истекающей из !О насадки гидромонитора 4, вдоль забоя на установленном уровне осуществляется вращением пульповыдачной центральной колонны 2, например, с помощью механизма вращения, включающе- !5 го двигатель и передаточный механизм(не показаны). Центральная колонна 2 передает вращение на концевую телескопическуючасть хвостовика 3 внешней напорной колонны l которая 20 вращается вместе с гидромонитором

4. При этом вращается и шток 20 с поршнем 19, а пакерирующий элемент

13 остается неподвижным.

После размыва пласта 30 на одном уровне гидромониторную насадку 4 перемещают на следующий, вышележащий уровень путем подъема центральной колонны 2 вместе с концевой частью хвостовика 3 внешней колонны l и штока 20 с поршнем 19 введением в дейст вие спуско-подъемного механизма при неподвижной внешней колонне 1, и цикл размыва повторяют..

После размыва всего слоя, мощность которого соответствует длине хода телескопической части хвостовика 3 и поршня 19, гидромонитор 4 оказывается на уровне кровли отрабатываемого слоя, поршень 19 — в крайнем верхнем положении, отверстие 21 пере-4О крывается днищем 22 стакана 14, а отверстие 15 сообщает полость 24 с внешней средой(полостью скважины 26, расположенной ниже пакерирующего элемента 13). К этому моменту подачу 4 напорной воды в устройство прекращают. Вода из полости 24 выходит в полость скважины 26 и пакерирующее устройство выводится из распертого состояния, обеспечивая возможность б перемещения всего устройства вместе с пакерирующим элементом 13.

При подъеме в процессе работы поршня !9 объем полости 25 уменьшается, и при перекрытии отверстий 15 поршнем 19 вода из полости 24 истекает через канал 27, вводя в действие клапан 28.

При другом исполнении устройства вода из полости 24 в процессе передвижения поршня 19 снизу вверх истекает из отверстий 29. Зти же отверстия служат для создания противотока жидкости в полости скважины, ограниченной днищем 22 стакана 14 и торцом концевой части хвостовика 3 внешней колонны l для предотвращения зашламования указанной полости.

Предложенное устройство может быть выполнено и со сплошной, а не телескопической концевой частью внешней колонны. В этом случае манипуляции производятся не с помощью центральной колонны, а с помощью внешней колонны путем спуска-подъема и вращения ее.

Предложенное устройство может быть выполнено в варианте, когда в качестве напорной колонны используются центральная колонна, а в качест. ве пульповыдачной — внешняя. В этом случае в устройстве применяется гидроэлеватор не центрального, а

I кольцевого типа. При данной конструкции функции пульповыдачной несет на себе внешняя колонна, а функция напорной — центральная колонна. В указанном случае шток 20 жестко связывается с внешней пульповыдачной колонной, а его полость

23 сообщается с полостью центральной напорной колонны,которая в свою очередь сообщена с источником напорной воды.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить надежность его работы и сократить потери полезного компонента при отборе проб материала из продуктивных пластов.

I I !355!

1113551

Фиг, Я

Фиг. 3 Риг. 4 г„ z (о o)

i o с т

1113551

Составитель Н. Руденко

Техред С . Ле гез а Корректор В. Гирняк.Редактор М.Бандура

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 6543/28 Тираж 563 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

II3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5