RU78525U1 - COMBINED TYPE WELL HYDRAULIC PRODUCT UNIT - Google Patents

Abstract

Скважинный гидродобычной агрегат (СГДА) комбинированного типа предназначен для вертикально-горизонтальных, наклонных 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. Технический результат - повышение эффективности и производительности СГД агрегата комбинированного типа для обеспечения добычи полезных ископаемых из наклонных, вертикально-горизонтальных, и вертикальных скважин с больших и малых глубин залегания. СГДА включает сепаратор, раствороподъемную трубу, высоконапорный гидромонитор, воздушную трубу эрлифта с форсункой на конце. Высоконапорный гидромонитор расположен внутри раствороподъемной трубы, на конце которой накручиваются распределитель потока рабочей жидкости сварной конструкции с тремя резьбовыми отверстиями под углом 120°С для насадок гидромонитора и ниппель для установки турбобура или винтового забойного двигателя для вертикально-горизонтальных и наклонных скважин или заглушки для вертикальных скважин. Заявленное устройство обеспечивает 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-горизонтальных и наклонных скважинах. 4 фиг.The combined hydraulic borehole unit (SGHA) is designed for vertically horizontal, deviated and vertical wells in the development of fields located at great depths or having insufficient capacity, and can also be used in the construction of underground storage facilities for waste from technological industries. EFFECT: increased efficiency and productivity of combined-type SRS for providing mining from deviated, vertical-horizontal, and vertical wells from large and small depths. SGHD includes a separator, a slurry pipe, a high-pressure hydraulic monitor, an air lift airlift pipe with a nozzle at the end. A high-pressure hydraulic monitor is located inside the riser pipe, at the end of which a welded construction fluid flow distributor is screwed with three threaded holes at an angle of 120 ° C for hydraulic monitor nozzles and a nipple for installing a turbodrill or a downhole screw motor for vertically horizontal and deviated wells or plugs for vertical wells . The claimed device provides an increase in the efficiency of the unit by installing the distributor of the flow of the welded fluid working fluid on the lower end of the SGHA stand for screwing a turbodrill or high-pressure drill onto it when working in vertically horizontal and deviated wells. 4 of FIG.

Description

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.The utility model relates to mining and can be used in downhole hydraulic mining with the help of inclined vertically-horizontal, horizontal and vertical wells in the development of deposits located at great depths or having insufficient capacity, and can also be used in the construction of underground waste storage technological production.

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.).A known method of drilling directional wellbores with displacement of the faces from the wellhead when using a bit in combination with a downhole screw motor VZD. The disadvantage of this method is that this design is used only for drilling vertical wells (patent RU 2313667 C2, IPC ЕВВ 44/06, 01.2006).

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 Known borehole unit, including an external pulp hoist installed inside it with the possibility of rotation of the water supply column with a downhole rock cutting tool at its lower end; hydraulic nozzles hydraulically connected to the water supply column, and a device for crushing the mineral and supplying it to the output of the pulp lifting column is made in the form of a screw conveyor covered by a casing placed on the water supply column above the bottomhole rock cutting tool, which

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).has a decreasing diameter and a winding pitch to the entrance of the pulp-lifting column, while the casing is also made with a diameter decreasing to the entrance of the pulp-lifting column and its upper end is attached to the lower end of the pulp-lifting column. (Patent RF 2109949, IPC 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.The disadvantage of using this borehole hydraulic production unit is that it is applicable only to vertical production wells, while it requires drilling of many additional auxiliary vertical wells, charging production and auxiliary wells with explosive charges, the formation of an intensive fracture zone around each well in the productive formation by blasting explosive charges, installation in each production well of a hydraulic production unit, the involvement of many lifting and transport devices, is spent at the same time additional energy resources.

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).The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a device for downhole hydraulic mining of minerals, including a riser pipe (becoming the unit), inside which is an air-supply pipe airlift. The air supply pipe ends with a mixer, i.e. airlift nozzle. In the upper part of the riser pipe, as a slurry hoist, a separator is installed, which serves as an air separator from the solution (pulp).

(Бурение и оборудование геотехнологических скважин» Сергиенко И.А, Мосев А.Ф. и др. Москва: Недра, 1984 г.; с.168, рис.43)(Drilling and equipment of geotechnological wells ”Sergienko I.A., Mosev A.F. et al. Moscow: Nedra, 1984; p.168, fig. 43)

Недостатком известного устройства является, то что оно применяется для бурения вертикальных скважин и невозможно применять для горизонтальных и наклонно-вертикальных скважин.A disadvantage of the known device is that it is used for drilling vertical wells and cannot be used for horizontal and deviated vertical wells.

Задачей полезной модели является расширение технологических возможностей скважинного гидродобычного агрегата для добычи полезных ископаемых с помощью вертикально-горизонтальных, горизонтальных, наклонных и вертикальных скважин.The objective of the utility model is to expand the technological capabilities of a downhole hydraulic production unit for mining minerals using vertically horizontal, horizontal, deviated and vertical wells.

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.EFFECT: increased efficiency and productivity of combined-type SRS for ensuring mining of minerals from vertically horizontal, deviated, horizontal and vertical wells from large and small depths.

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 The specified technical result is achieved by the fact that in the well-known downhole hydraulic production unit of a combined type for vertically horizontal, deviated, horizontal and vertical wells, including a separator, becoming with a riser, a high-pressure hydraulic monitor and an airlift air pipe with a nozzle at the end, the feature is that that the high-pressure pipe of the hydraulic monitor is located inside the mortar riser pipe of the stav, at the end of which a welded construction fluid distributor is attached cations with 3 threaded holes at an angle of 120 ° C for nozzles of a hydraulic monitor and

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.a nipple for installing a turbo-drill or a downhole screw motor driven by a flow of working fluid due to the coaxial installation of hydraulic monitor pipes with stand pipes during production in vertically horizontal, deviated and horizontal wells, or plugs in vertical wells.

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.The claimed technical solution differs from the known one in that it is equipped with a distributor of the working fluid flow, which ensures its flow to the nozzles of the hydraulic monitor and to the rotation of the turbodrill or VZD due to the coaxial installation of the pipes of the hydraulic monitor with the pipes of the SSHA in its lower part.

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».An analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed technical solution, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed utility model. The definition of the selected analogues of the prototype as the closest in terms of the combination of essential features of the analogue made it possible to identify the set of essential distinguishing features in relation to the technical result in the inventive device set forth in the formula. Therefore, the claimed device meets the condition of "novelty."

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.The claimed device is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows the upper ground part of the SASA, Fig. 2 shows the underground part of the SAS, in Fig. 3 and Fig. 4 - the main parts of the SAS.

Скважинный гидродобычной агрегат комбинированного типа включает:Combined-type downhole hydraulic unit includes:

а). для работы в вертикально-горизонтальной, наклонной и горизонтальной скважинах.but). for work in vertically horizontal, inclined and horizontal wells.

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°.1. Becoming the unit (Fig. 1, Fig. 2) includes a riser with casing 1, interconnected by couplings 2, a cap with a pipe under the slurry pipe 3, cover 4, gasket 11. At the lower end of the casing 19 (Fig. 2 ) conical support 27 (Fig. 3) is welded from the inside to impart alignment and tightness of the pipes of the hydraulic monitor and stand. And on the external end of the pipe, a welded fluid distributor (RJ) (23) is screwed up, which consists of a coupling half 28, a bottom 29, a housing 30, a nipple 31 for screwing a turbo-drill or a chisel 25. The housing 30 has 3 threaded holes at an angle of 120 ° into which three nozzles 24 of the hydraulic monitor of the design structure are screwed. The lower end of the pipe 19 has 4 openings of the design dimensions for the suction of the hydraulic mixture located at an angle of 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 11.2. The cover 4 of the stavka of the unit (figure 1 and figure 3) consists of a plate 35 and welded in pipes 36, 37, 38 for pipes 6, 7, 12 and six holes for bolts 10 fastening to the head 3 of the stav through a rubber gasket eleven.

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.3. The hydraulic monitor of the unit is located inside the stand (figure 2) and includes casing core nipples 6, 16, 18. The pipe 18 has a circular support 20, with a rubber seal 21 and a nut 22, to ensure the tightness of the hydraulic monitor. Hydro monitor pipes, nozzle diameters 24 are selected based on the results of hydrodynamic calculation.

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.4. Airlift unit (figure 2): consists of casing core nipple pipes 13, airlift nozzles 15 of the estimated dimensions and a clamp 8, which provides the estimated depth of installation of the nozzle.

5. Пульпоподъемник агрегата (фиг.2): это межтрубное пространство между ставом агрегата, гидромониторными трубами 16, 18 и воздушной трубой эрлифта 13. Расстояние H₁ между всасывающими отверстиями пульпоподъемника и насадками гидромонитора (24) по результатам гидродинамического расчета.5. Pulp elevator of the unit (Fig. 2): this is the annular space between the unit head, hydraulic monitors 16, 18 and the airlift air pipe 13. The distance H ₁ between the suction openings of the slurry elevator and nozzles of the hydraulic monitor (24) according to the hydrodynamic calculation.

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)b) For working in vertical wells, the construction of the SGHA is the same as described in paragraphs 1-5, but instead of position 25, a cap-tip 40 is installed (figure 4)

Принцип и порядок работы скважинного гидродобычного агрегата комбинированного типа.The principle and operating procedure of a combined borehole hydraulic unit.

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 A feature of the claimed borehole hydraulic production unit (SGHA) is that it is equipped with a distributor of flow of the working fluid (RH), ensuring its flow to the nozzles of the hydraulic monitor and to the rotation of the turbodrill or VZD during production using vertically horizontal, inclined

и горизонтальных скважин, благодаря установке труб гидромонитора в нижней части соосно с трубами става СГДА..and horizontal wells, due to the installation of hydraulic monitor pipes in the lower part coaxially with the pipes of the SGHA ..

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 The working fluid (RH) under the design pressure from the pumping station through a pipeline consisting of casing nipple pipes 6, 16, 18 is supplied to the nozzles (24) of the hydraulic monitor and to a turbodrill or a downhole screw motor (VZD). There is a erosion of the reservoir by hydraulic jets and the rotation of the turbodrill or VZD. Under the action of the jets, the washed-out reservoir turns into the mobile state of the hydraulic mixture. Then the compressor is turned on, air under the design pressure through the pipes 7, 13 and the airlift nozzle 15 enters the annulus, which is a mixing chamber. Mixing of air with the hydraulic mixture with the formation of pulp occurs. Under the calculated pressure, the pulp rises to the surface of the earth and is directed along the slurry line to the alluvium map. Through the pipe (12) there is a partial separation of air from the pulp. By controlling the pressure and flow rate at the compressor station, the pressure and flow rate of the working fluid, we find the optimal mining mode using a combined borehole hydraulic unit. When pulp appears with a low solid content (i.e., the plot is processed), we move the SGA forward and process the next section. So stepwise a turbodrill or a VZD we bring to the end of a horizontal section of a production well. A turbo-drill or VZD installed on the SRSA allows an unhindered production unit to move forward and backward along

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.horizontal section of a production well. Blockages of the horizontal section of the production well after the explosion will not impede the advance of the production unit back and forth along the entire route of the production well with the turbodrill or VZD running.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the following conditions are met when using the claimed device:

- 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;- a device embodying the claimed utility model in its implementation, is intended for use in industry, namely for hydraulic mining in vertically horizontal, deviated, horizontal and vertical wells at any depth;

- 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;- for the claimed device in the form described in the independent clause of the stated utility model formula, the possibility of using the design of the downhole hydraulic production unit and the method of its operation described in the application is confirmed;

- 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.- the claimed device ensures the achievement of the technical result perceived by the applicant, namely, increasing the efficiency of the unit by installing a welded construction fluid flow distributor at the lower end of the SGHA stand for screwing a turbodrill or VZD onto it when working in vertically-deviated, horizontal and deviated wells.

Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «промышленная применимость».Therefore, the claimed utility model meets the condition of "industrial applicability".

Предлагаемый скважинный гидродобычной агрегат комбинированного типа обеспечивает:The proposed combined borehole hydraulic unit provides:

- добычу всех видов полезных ископаемых с любых глубин с помощью вертикальных, вертикально-горизонтальных, горизонтальных и наклонных добычных скважин;- production of all types of minerals from any depth using vertical, vertical-horizontal, horizontal and inclined production wells;

- освоение и разработку забалансовых месторождений полезных ископаемых;- development and development of off-balance mineral deposits;

- в перспективе может заменить шахтный способ добычи твердых полезных ископаемых.- In the future, it can replace the mine method of mining solid minerals.

Claims (1)

Скважинный гидродобычной агрегат комбинированного типа для вертикально-горизонтальных, наклонных, горизонтальных и вертикальных скважин, включающий сепаратор, став с раствороподъемной трубой, высоконапорный гидромонитор и воздушную трубу эрлифта с форсункой на конце, отличающийся тем, что высоконапорная труба гидромонитора расположена внутри раствороподъемной трубы става, на конце которой крепятся распределитель потока рабочей жидкости сварной конструкции с тремя 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, горизонтальных и наклонных скважинах или заглушки - в вертикальных скважинах.

Combined borehole hydraulic unit for vertically horizontal, deviated, horizontal and vertical wells, including a separator, having become a mud pipe, a high pressure hydraulic monitor and an air lift airlift pipe with an nozzle at the end, characterized in that the high pressure hydraulic monitor pipe is located inside the mud pipe the end of which is attached a welded construction fluid flow distributor with three threaded holes at an angle of 120 ° C for nozzles of a hydraulic monitor and Ipel for installing a turbo-drill or a downhole screw motor driven by the flow of working fluid due to the coaxial installation of hydraulic monitor pipes with stav pipes during production in vertically horizontal, horizontal and deviated wells or plugs in vertical wells.