×
20.06.2015
216.013.5671

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРОРАЗРЫВА ГОРНЫХ ПОРОД

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к горному делу и может быть применено для гидроразрыва горной породы. Устройство состоит из корпуса с каналом, установленных на нем упругих уплотнительных элементов, между которыми размещена поршневая пара с уплотнительными кольцами, и стопорящей гайки. Рабочая камера поршневой пары сообщена с каналом корпуса, а в ее цилиндре выполнено радиальное отверстие с возможностью сообщения с рабочей камерой поршневой пары при пакеровании скважины упругими уплотнительными элементами и дополнительного сжатия упругих уплотнительных элементов при давлении гидроразрыва с самозапиранием изолированного участка скважины. Упругие уплотнительные элементы выполнены из мягкого материала и армированы жесткими элементами с различными упругими свойствами с возможностью равномерного радиального расширения этих уплотнительных элементов по всей их длине. Технический результат заключается в повышении герметизирующей способности устройства и упругих свойств упругих уплотнительных элементов. 2 ил.
Основные результаты: Устройство для гидроразрыва горных пород, состоящее из корпуса с каналом, установленных на нем упругих уплотнительных элементов, между которыми размещена поршневая пара с уплотнительными кольцами, и стопорящей гайки, при этом рабочая камера поршневой пары сообщена с каналом корпуса, а в ее цилиндре выполнено радиальное отверстие с возможностью сообщения с рабочей камерой поршневой пары при пакеровании скважины упругими уплотнительными элементами и дополнительного сжатия упругих уплотнительных элементов при давлении гидроразрыва с самозапиранием изолированного участка скважины, отличающееся тем, что упругие уплотнительные элементы выполнены из мягкого материала и армированы жесткими элементами с различными упругими свойствами с возможностью равномерного радиального расширения этих уплотнительных элементов по всей их длине.
Реферат Свернуть Развернуть

Техническое решение относится к горному делу и может быть использовано для герметизации участка скважины при проведении из нее поинтервального гидроразрыва участка массива горной породы.

Известен пакерный уплотнительный элемент (патент RU №2107151, E21B 33/12, опубл. 20.03.1998 г.), содержащий кольцо трапецеидального сечения из эластичного материала, установленное на стволе пакера с возможностью взаимодействия его боковых сторон с упорами пакера, при этом уплотнительный элемент армирован распорным упругим элементом и ограничительными элементами, повторяющими углы наклона его боковых сторон и выполненными в виде металлических пластин в форме усеченных секторов, дуга окружности которых описана радиусом, меньшим радиуса внутренней стенки уплотняемой трубы на величину критического зазора для данного вида эластичного материала, обеспечивающим его работоспособность при заданном давлении, при этом боковые стороны уплотнительного элемента имеют угол наклона, не равный углу наклона упоров пакера в транспортном положении, а металлические пластины с каждой боковой стороны установлены между собой с перекрытием площади поперечного сечения уплотнительного элемента и соединены периферийной частью со срединной частью распорного упругого элемента жесткими связями с шарнирными соединениями.

Недостатками этого технического решения являются жесткие связи, соединяющие срединную часть распорного упругого элемента с ограничительными элементами, а распорный упругий элемент имеет однородные свойства по длине. Эти признаки при сжатии уплотнительного элемента приводят к его неравномерному радиальному расширению, что снижает качество герметизации и может привести к разрушению горной породы.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является устройство для гидроразрыва пород в скважине (патент РФ №2268359, E21B 43/26, опубл. 20.01.2006 г.), состоящее из корпуса с каналом, установленных на нем упругих уплотнительных элементов, между которыми размещена поршневая пара с уплотнительными кольцами, и стопорящей гайки, при этом рабочая камера поршневой пары сообщена с каналом, а в ее цилиндре выполнено радиальное отверстие с возможностью сообщения с рабочей камерой поршневой пары при пакеровании скважины упругими уплотнительными элементами и дополнительного сжатия упругих уплотнительных элементов при давлении гидроразрыва с самозапиранием изолированного участка скважины.

Недостатком этого устройства является то, что упругие уплотнительные элементы не обладают необходимыми характеристиками для их широкого применения. При подаче рабочей жидкости в рабочую камеру поршневой пары при проведении гидроразрыва участка массива горных пород упругие уплотнительные элементы, выполненные, например, из мягкого материала типа резины, деформируются, заполняя неровности и трещины в стенках скважины, а после сброса давления не восстанавливают первоначальную форму из-за превышения сил трения над упругими свойствами материала упругих уплотнительных элементов. Это не дает возможности их повторного применения. При использовании упругих уплотнительных элементов из более твердых материалов, к примеру из полиуретана, в процессе герметизации скважины, пробуренной в мягких горных породах, происходит вдавливание упругих уплотняющих элементов в стенки скважины, что разрушает внутреннюю поверхность скважины и делает невозможным дальнейшее проведение гидроразрыва. В процессе герметизации скважины, пробуренной в прочных горных породах, требуемая герметичность в большинстве случаев не достигается из-за неровностей в виде выступов и сколов, остающихся на поверхности стенок скважины от бурового инструмента. Таким образом, применение таких устройств с упругими уплотнительными элементами повышенной упругости для гидроразрыва горных пород в скважине также не эффективно.

Технической задачей предлагаемого решения является повышение эффективности устройства для гидроразрыва горных пород за счет повышения его герметизирующей способности и упругих свойств упругих уплотнительных элементов.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для гидроразрыва горных пород, состоящем из корпуса с каналом, установленных на нем упругих уплотнительных элементов, между которыми размещена поршневая пара с уплотнительными кольцами, и стопорящей гайки, при этом рабочая камера поршневой пары сообщена с каналом корпуса, а в ее цилиндре выполнено радиальное отверстие с возможностью сообщения с рабочей камерой поршневой пары при пакеровании скважины упругими уплотнительными элементами и дополнительного сжатия упругих уплотнительных элементов при давлении гидроразрыва с самозапиранием изолированного участка скважины, согласно техническому решению упругие уплотнительные элементы выполнены из мягкого материала и армированы жесткими элементами с различными упругими свойствами с возможностью равномерного радиального расширения этих уплотнительных элементов по всей их длине. Армирование упругих уплотнительных элементов из мягкого материала жесткими элементами с различными упругими свойствами распределяет нагрузку от сжатия по их длине и обеспечивает равномерное радиальное расширение, что повышает их герметизирующую способность. Наличие жестких армирующих элементов также повышает упругие свойства упругих уплотнительных элементов, что позволяет восстанавливать первоначальную форму после снятия внешней нагрузки и дает возможность многократного использования устройства без замены упругих уплотнительных элементов, повышая его эффективность.

Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения устройства для гидроразрыва горных пород и чертежами фиг. 1, 2. На фиг. 1 изображен продольный разрез устройства для гидроразрыва горных пород в исходном состоянии, на фиг. 2 - то же, в рабочем состоянии.

Устройство для гидроразрыва горных пород состоит из корпуса 1 (фиг. 1, 2), в котором выполнен канал 2 и внутренняя резьба 3 для присоединения к магистрали. На корпусе 1 установлены упругие уплотнительные элементы 4, выполненные из мягкого материала и армированные жесткими элементами с различными упругими свойствами для восстановления их первоначальной формы после снятия внешнего усилия, например, стальными винтовыми пружинами 5 (далее - пружины 5) и стальной винтовой пружиной 6 (далее - пружина 6) с более упругими свойствами, чем пружины 5, шайбы 7, установленные на стыке пружин 5 и 6 с различными свойствами, поршень 8 и цилиндр 9, образующие между упругими уплотнительными элементами 4 поршневую пару, причем в цилиндре 9 выполнено радиальное отверстие 10. Стопорящая гайка 11 фиксирует в исходном положении упругие уплотнительные элементы 4 с пружинами 5, 6, шайбы 7 и поршневую пару. Поршень 8 и цилиндр 9 поршневой пары образуют рабочую камеру 12, сообщенную с каналом 2. Уплотнительные кольца 13 обеспечивают герметичность поршневой пары по ее рабочим поверхностям. Радиальное отверстие 10 выполнено с возможностью сообщения с рабочей камерой 12 поршневой пары при пакеровании скважины упругими уплотнительными элементами 4 и дополнительного сжатия упругих уплотнительных элементов 4 при давлении гидроразрыва с самозапиранием изолированного участка скважины. Упругие уплотнительные элементы 4 армированы жесткими элементами с различными упругими свойствами с возможностью равномерного радиального расширения этих уплотнительных элементов по всех их длине.

Устройство работает следующим образом. Перед началом работы осуществляется сборка (фиг. 1) и установка устройства в скважине. Затем через канал 2 в корпусе 1 подается рабочая жидкость в рабочую камеру 12 поршневой пары, которая под действием давления рабочей жидкости начинает раздвигаться и, перемещаясь по корпусу 1, начинает сжимать упругие уплотнительные элементы 4. На первом этапе упругие уплотнительные элементы 4 сжимаются на участке пружин 5 за счет их низкой жесткости, затем при увеличении давления происходит сжатие на участках с пружиной 6. Таким образом, за счет армирующих элементов с разной жесткостью происходит поэтапное сжатие упругих уплотнительных элементов 4, что обеспечивает их равномерное по всей длине упругих уплотнительных элементов 4 расширение в радиальном направлении, что повышает качество герметизации. В процессе герметизации участка скважины наступает момент, когда радиальное отверстие 10, выполненное в цилиндре 9 поршневой пары, выходит за границу поршня 8 (фиг. 2). С этого момента рабочая жидкость начинает поступать в изолированный упругими уплотнительными элементами 4, армированными пружинами 5 и 6, участок скважины. При повышении давления в изолированном участке скважины до давления, при котором происходит гидроразрыв стенки скважины, рабочая жидкость, воздействуя на упругие уплотнительные элементы 4, выполненные из мягкого материала, дополнительно сжимает их, надежно герметизируя изолированный участок скважины. После прекращения подачи рабочей жидкости, благодаря упругим свойствам пружин 5 и 6, упругие уплотнительные элементы 4, выполненные из мягкого материала, восстанавливают свою первоначальную форму.

Устройство для гидроразрыва горных пород, состоящее из корпуса с каналом, установленных на нем упругих уплотнительных элементов, между которыми размещена поршневая пара с уплотнительными кольцами, и стопорящей гайки, при этом рабочая камера поршневой пары сообщена с каналом корпуса, а в ее цилиндре выполнено радиальное отверстие с возможностью сообщения с рабочей камерой поршневой пары при пакеровании скважины упругими уплотнительными элементами и дополнительного сжатия упругих уплотнительных элементов при давлении гидроразрыва с самозапиранием изолированного участка скважины, отличающееся тем, что упругие уплотнительные элементы выполнены из мягкого материала и армированы жесткими элементами с различными упругими свойствами с возможностью равномерного радиального расширения этих уплотнительных элементов по всей их длине.
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРОРАЗРЫВА ГОРНЫХ ПОРОД
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРОРАЗРЫВА ГОРНЫХ ПОРОД
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 82.
20.01.2013
№216.012.1d15

Способ дегазации угольного пласта

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для дегазации угольных пластов в шахтах III категории и сверхкатегорных по газу, а также опасных по внезапным выбросам угля и газа. Способ включает проходку в выемочном столбе конвейерного, вентиляционного и промежуточного штреков,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472939
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d16

Способ дегазации угольного пласта

Изобретение относится к разработке пологопадающих угольных пластов и может быть применено для их дегазации. Способ включает бурение дегазационных скважин в обрабатываемом массиве с нижнего штрека на верхний штрек, проведение из них гидроразрывов при перемещении бурового става в обратном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472940
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.04.2013
№216.012.3ab4

Способ дегазации угольного пласта

Изобретение относится к разработке пологопадающих угольных пластов и может быть применено для их дегазации. Способ включает бурение дегазационных скважин в обрабатываемом массиве перпендикулярно направлению движения очистного забоя, проведение из них гидроразрывов угольного пласта и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480589
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.06.2013
№216.012.492a

Рабочее колесо осевого вентилятора

Изобретение относится к вентиляторостроению, а именно к осевым турбомашинам, и может быть использовано в осевых вентиляторах для проветривания шахт, рудников и метрополитенов. Рабочее колесо осевого вентилятора содержит ступицу, втулку, диски, которыми втулка соединена со ступицей, лопатки с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484310
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.08.2013
№216.012.60d6

Установка для импульсного воздействия на продуктивный пласт

Изобретение относится к области интенсификации добычи нефти сейсмическими воздействиями на месторождениях, эксплуатируемых скважинным способом. Установка включает колонну насосно-компрессорных труб с присоединенным к ней цилиндром и размещенный в цилиндре плунжер со сквозным внутренним каналом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490422
Дата охранного документа: 20.08.2013
27.08.2013
№216.012.65d8

Электропривод возвратно-поступательного движения импульсного виброисточника

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться в качестве привода импульсных виброисточников для сейсморазведки. Техническим результатом является упрощение конструкции линейного электромагнитного двигателя, обеспечение устойчивости его рабочих циклов, исключение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491709
Дата охранного документа: 27.08.2013
27.06.2014
№216.012.d66b

Способ дегазации угольного пласта

Изобретение относится к горному делу, используется для предварительной и текущей дегазации угольных пластов в шахтах III категории и сверхкатегорных по газу, а также опасных по внезапным выбросам угля и газа. Техническим результатом является интенсификация газоотдачи угольного пласта. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520669
Дата охранного документа: 27.06.2014
10.07.2014
№216.012.dd0b

Способ прогноза разрушения участка массива горных пород

Изобретение относится к горному делу, используется для прогноза и контроля разрушения массивов горных пород при изменении их напряженно-деформированного состояния. Технический результат - получение дополнительной информации о состоянии участка массива и детализация процесса его разрушения во...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522365
Дата охранного документа: 10.07.2014
20.07.2014
№216.012.dfe5

Стенд для исследования электромагнитного излучения твердого тела, например блока горной породы в породном массиве

Изобретение относится к горному делу и может использоваться для исследования электромагнитного излучения (ЭМИ) горных пород при их разрушении. Стенд содержит электромагнитный экран, систему регистрации, нагрузочное устройство, выполненное в виде трубки с внутренней резьбой и вкрученным в нее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523103
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.09.2014
№216.012.f5c9

Способ разрушения горных пород и устройство для его осуществления

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для отбойки блоков от массива, проходки дорог в гористой местности, добычи строительного камня и кристаллического сырья. Способ включает бурение шпура, заполнение его неньютоновской жидкостью, подачу в шпур рабочего органа,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528754
Дата охранного документа: 20.09.2014
Показаны записи 1-10 из 67.
10.06.2013
№216.012.492a

Рабочее колесо осевого вентилятора

Изобретение относится к вентиляторостроению, а именно к осевым турбомашинам, и может быть использовано в осевых вентиляторах для проветривания шахт, рудников и метрополитенов. Рабочее колесо осевого вентилятора содержит ступицу, втулку, диски, которыми втулка соединена со ступицей, лопатки с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484310
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.08.2013
№216.012.60d6

Установка для импульсного воздействия на продуктивный пласт

Изобретение относится к области интенсификации добычи нефти сейсмическими воздействиями на месторождениях, эксплуатируемых скважинным способом. Установка включает колонну насосно-компрессорных труб с присоединенным к ней цилиндром и размещенный в цилиндре плунжер со сквозным внутренним каналом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490422
Дата охранного документа: 20.08.2013
27.08.2013
№216.012.649a

Устройство для изменения траектории скважины

Изобретение относится к горному делу и строительству, а именно к технике для направленного горизонтального бурения скважин заданной траектории в грунте, применяется при прокладке и ремонте подземных коммуникаций. Устройство включает корпус, рабочий орган, механизм управления направлением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491391
Дата охранного документа: 27.08.2013
27.08.2013
№216.012.65d8

Электропривод возвратно-поступательного движения импульсного виброисточника

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться в качестве привода импульсных виброисточников для сейсморазведки. Техническим результатом является упрощение конструкции линейного электромагнитного двигателя, обеспечение устойчивости его рабочих циклов, исключение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491709
Дата охранного документа: 27.08.2013
10.10.2013
№216.012.7365

Способ образования скважин в грунте для бестраншейной прокладки коммуникаций (варианты)

Изобретение относится к горному делу и строительству - к технологии направленного горизонтального бурения скважин в грунте, применяется при бестраншейной прокладке и ремонте подземных коммуникаций. Способ по первому варианту включает образование пионерной скважины по проектной оси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495198
Дата охранного документа: 10.10.2013
20.10.2013
№216.012.767b

Гидравлическая ударная машина

Изобретение относится к горному делу, строительству и геофизике - к гидравлическим ударным устройствам импульсного действия, применяется при разрушении горных пород и других твердых материалов и при сейсморазведке в качестве импульсного невзрывного источника сейсмических колебаний. Машина...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495991
Дата охранного документа: 20.10.2013
27.10.2013
№216.012.7a34

Установка для бестраншейной прокладки и замены трубопроводов

Изобретение относится к строительной технике - к бестраншейной прокладке трубопроводов под препятствиями, используется при строительстве подземных коммуникаций под железными и автомобильными дорогами и т.п. объектами, под которыми невозможно или экономически нецелесообразно проведение работ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496946
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.11.2013
№216.012.7d47

Пневматический подъемник

Изобретение относится к машиностроению - к машинам ударного действия, используется в сейсморазведке, строительстве и горном деле. Пневматический подъемник содержит установленный вертикально трубчатый корпус, в котором размещено подъемное средство - эластичная мембрана в виде рукава, один конец...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497744
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.7f62

Устройство для измерения удельной электропроводности пластичного вещества

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам определения электрических свойств материалов, и может быть использовано для создания веществ, обладающих требуемыми зависимостями удельной электропроводности от давления, которые применяются, например, при оценке изменения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498283
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.12.2013
№216.012.8d86

Способ бестраншейной прокладки труб в грунте

Изобретение относится к горной и строительной технике и может быть использовано при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций. Способ включает погружение трубы в грунт открытым концом, формирование в ней грунтового керна и удаление его из трубы подаваемой текучей средой путем отрыва и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501913
Дата охранного документа: 20.12.2013
+ добавить свой РИД