Стенд для моделирования процессов, происходящих в призабойной части пластового месторождения

Стенд для моделирования процессов, происходящих в призабойной части пластового месторождения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОЛNCАЙИЕ 721534

ИЗОБРЕТЕЙ ИЯ, (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.03.78 (21) 2587343/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл2

Е 21 С 39/00

Гесударстненный комитет но делам изобретений и открытий (53) УДК 622.233. . 059: 622.235 (088.8) Опубликовано 15.03.80. Бюллетень №10

Дата опубликования описания 25.03.80 (72) Авторы изобретения

H А. Хабаров, Д. И. Жуковин, Г. Д. Голубева, Л. С. Тучкова и М. С. Анцыферов

Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт горного дела им . А. А. Скочинского (71) Заявитель (г (54) СТЕНД ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕС О „;;, т. д Г ".„

ПРОИСХОДЯЩИХ В ПРИЗАБОЛНОЛ ЧАСТ фv,А1 v:!< - "

ПЛАСТОВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Изобретение относится к горному делу, а более конкретно к области лабораторного исследования процессов, происходящих в призабойной части пластового месторождения, имеющего большую глубину залегания.

Известен ряд стендов и устройств, предназначенных для испытания материалов или моделей на сжатие переменной по длине нагрузкой. Например, устройство для исследования моделей гидротехнических сооружений, включающее эластичные незамкнутые и заполненные жидкостью емкости, в котором загружение моделей переменной по длине заданной нагрузкой осуществляется путем изменения высоты столба рабочей жидкости или ее удельного веса (1).

Недостатком этого устройства является невозможность обеспечения высоких удельных давлений на поверхности модели, что не позволяет имитировать большие глубины залегания пласта. Например, чтобы создать удельное давление на поверхности пласта, возникающее на глубине 450 м, даже при использовании в качестве рабочей жидкости ртути, необходима высота столба ртути около 110 м.

Наиболее близким решением из известных является стенд для моделирования процессов, происходящих в призабойной части пластового месторождения, включающий корпус, в котором размещена модель пласта и боковых пород, устройство для динамических воздействий на модель, датчики, регистрирующую аппаратуру и нагрузочное приспособление с промежуточными силовыми элементами (2) .

Недостатком указанного стенда является невозможность воспроизведения натурных условий, возникающих при обрушении пласта и его боковых пород, а затем, при обрушении происходит ускоренное перемещение этих пород с ускорением, порой превышающем земное. В стенде электродвигатели обеспечивают через редукторы только медленные перемещения силовых камер, воспроизводящих заданный по длине модели закон распределения давлений при имитации осадки модели пласта и его боковых пород. В этом стенде не предусмотрено увеличение числа оборотов электромоторов именно в момент начала обрушения пород, поэтому в стенде после начала обрушения пород, вследствие инерционности системы

721534

1О

20 ъь зз ао

$0

Формула изобретения электродвигатель-редуктор и малой скорости перемещения силовых камер, нагрузочное устройство самопроизвольно выключается, чем искажаются натурные условия.

Цель изобретения — имитация условий работы мрдели близким к естественным, пу- s тем приближения скорости перемещения промежуточных элементов к скорости, возникающей при осадке и обрушении пласта в выработки.

Указанная цель достигается тем, что нагрузочное устройство выполнено в виде ряда смежных замкнутых эластичных емкостей, например, гибких рукавов, взаимодействующих с моделью пласта и боковыми породами через промежуточные силовые элементы и преобразующих давление рабочей жидкости в давление на поверхности модели пласта и боковых пород с заданным по длине модели законом распределения давлений.

Вследствие того, что эластичные емкости обычно не могут выдерживать высокие давления (рукава высокого давления не эластичны, т. к. имеют. металлическую или проволочную оплетку), в предлагаемом стенде площадь силового контакта промежуточного элемента с эластичными емкостями выполнена большей площади силового контакта с поверхностью модели пласта и его боковых пород, благодаря чему удельное давление на поверхности модели становится больше давления. жидкости во столько раз, во сколько раз площадь силового контакта с эластичными емкостями больше площади силового контакта с моделью пласта.

Экономически выгодно использовать в стенде гидронасос малой производительности, обеспечивающий скорость промежуточного силового элемента, соответствующую только медленной осадке пласта и его боковых пород.

В этом случае для приближения скорости перемещения промежуточных силовых элементов к естественной, возникающей в процессе обрушения пласта и его боковых пород, параллельно каждой из эластичных емкостей подключается гидроаккумулятор.

На фиг. 1 — сечение Б — Б на фиг. 2; на фиг. 2 — сечение А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — график, показывающий закон распределения давлений по длине модели.

Стенд состоит из модели пласта 1 и боковых пород 2, закрепленных в корпусе стенда 3, замкнутых эластичных емкостей 4 (на чертеже изображены гибкие рукава), промежуточных силовых элементов 5, гидроаккумуляторов 6, устройства для динамических воздействий на модель пласта 7, датчиков 8 и регистрирующей аппаратуры 9.

Стенд работает следующим образом.

Рабочая жидкость из гидронасоса поступает в эластичные емкости 4, в кажду из емкостей под заданным давлением (допустим, через редукционные клапаны).

Эластичные емкости под влиянием давления рабочей жидкости расширяются и, упираясь с одной стороны в корпус стенда

3, давят по большой площади на промежуточные силовые элементы 5, которые по малой площади через модель боковой породы 2 воздействуют на модель пласта 1, производя его осадку и обеспечивая заданный закон давления, превышающего давление рабочей жидкости, (фиг. 3) и регистрируемый серией датчиков 8 и манометров, подключенных к эластичным емкостям 4.

После этого включается устройство 7, которое производит динамическое воздействие на модель пласта со стороны грани 10.

В результате динамического воздействия в какой-то момент происходит обрушение боковых пород и модели пласта. В этот же момент под влиянием давления рабочей жидкости промежуточные силовые элементы 5 начинают перемещаться, давление в эластичных емкостях 4 падает но рабочая жидкость сразу же начинает поступать от гидронасоса, а при малой его производительности и от гидроаккумулятора 6, поддерживая заданное давление в эластичных емкостях 4, благодаря чему удельное давление на моделях боковой породы и пласта в процессе обрушения меняется незначительно, как это и бывает в натурных условиях.

Предлагаемый стенд позволяет приблизить условия работы модели пласта к натурным, возникающим при осадке и, что важно, и при обрушении пласта и боковых пород в процессе выработки пласта на больших глубинах залегания. Например, опытный образец спроектированного стенда созет давления, соответствующие глубинам залегания до 450 м.

Применение гидроаккумуляторов, подключенных параллельно эластичным емкостям, дает возможность применения в стенде гидронасосов малой производительности, что приводит к удешевлению стенда в изготовлении и эксплуатации при сохранении всех его возможностей.

Стенд для моделирования процессов, происходящих в призабойной части пластового месторождения, включающий корпус, в котором размещена модель пласта и боковых пород, устройство для динамических воздействий на модель, датчики, регистрирующую аппаратуру и нагрузочное приспособление с промежуточными силовыми элементами, отличающийся тем, что, с целью имитации условий работы модели, близких к естественным, путем приближения скорости перемещения промежуточных элементов к скорости, возникающей при осадке и обруше721534

5 нии пласта в выработке, нагрузочное устройство выполнено в виде ряда смежных замкнутых эластичных емкостей, которые заполнены рабочей жидкостью, параллельно каждой из которых подключен гидроаккумулятор, установленных с возможностью взаимодействия с моделью посредством промежуточных . силовых элементов, площади силовых контактов которых с эластичными ь емкостями больше площадей контактов с поверхностями модели.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 198748, кл. Е 21 С 39/00, 03.11.67.

2. Авторское свидетельство СССР № 394678, кл. Е 21 С 39/00, 23.12.71 (прототип) .

721534

Редактор T. Авдейчнк

Заказ 94/26

Составитель А. Березкина

Техред К Ц1уфрич Корректор В. Синицкая

Тираж 626 Подписное

ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4