Система герметизации профилактической скважины и подачи вспененной пульпы

Использование: Полезная модель относится к горному делу и может быть использована в угольных шахтах для оборудования обсадных труб профилактических нагнетающих скважин, введение в устройство системы для приготовления и подачи вспененных инертных суспензий и раскрепляющий хомут-крюк.

Цель: Повышение герметизации и ускорение демонтажа обсадных труб скважин, введение в устройство системы для приготовления и подачи вспененных инертных суспензий и раскрепляющий хомут-крюк.

Сущность: Система герметизации профилактической скважины и подачи вспененной пульпы, содержащая установленные на устье кондуктора обсадные трубы скважины, размещенный в монтажной камере трубчатый теплообменник жидкого азота и устройство герметизации, при этом к внешнему контуру по продольной оси теплообменника 14 дополнительно установлены, по крайней мере, два противоположно расположенных раскрепляющих хомута-крюка 16, окачивающиеся перфорированными пиками 19, концы пик упираются в грунт ниши 21 обсадной трубы профилактической скважины, пробуренной с поверхности в зону очага пожара, причем перфорированная пика снабжена рукавом подачи жидкого или газообразного азота.

Положительный эффект: Повышение эффективности предупреждения и тушения эндогенных пожаров через скважины с поверхности.

Полезная модель системы относится к горной промышленности и может быть использована в угольных шахтах для оборудования обсадных труб профилактических нагнетающих скважин.

Известно устройство для герметизации и тампонажа устья нагнетающей скважины. Включающее тампоны, герметизирующий колпак, заглубленный в почву вокруг скважины, клапан сброса рабочего агента и в затрубное пространство, крепежные анкеры. Авт. свид. СССР 832054, кл. Е21В 33/03, 1979 г.

Известен также способ тушения пожаров по скважинам, пробуренным с поверхности, включающий обсадку скважины трубами с последующей раздельной подачей по трубопроводам компонентов на генерирование инертной пены непосредственно в аварийном участке. Авт. свид, СССР 1286790, кл. Е21F 5/00. 1985 г.

Недостатком известных изобретений является низкая герметичность обсадки устья скважины при высоконапорной подаче компонентов на генерирование пены, обусловленная утечкой жидкого рабочего агента в почву из-под герметизирующего колпака и затрубного пространства. При нагнетании профилактических составов под давлением крепление обсадной трубы в скважине ненадежно вследствие разбухания боковых стенок скважины от жидкого рабочего агента. Кроме того применение жидкого азота, имеющего низкую температуру кипения, требует при оборудовании скважин применения специальных дефицитных материалов.

Таким условиям удовлетворяет устройство герметизации устья скважин по описанию полезной модели 19872, 35832, 36444 кл. Е21F 5/00, 2001 г, 2004 г. Однако устройство - прототип требует усовершенствования для его

использования с газификатором ГАС-100 и другим газификатором (раб, давление до 1,6 МПа с регулируемой производительностью до 100 м³/мин) имеющемуся на оснащении ВГСЧ.

Целью полезной модели является повышение надежности герметизации устья при сооружении скважин и повышение надежности оборудования при обустройстве скважины в насыпном материале, а также снижение трудоемкости работ по демонтажу скважины при одновременном сокращении времени демонтажа.

Предложена система герметизации профилактической скважины и подачи вспененной пульпы, содержащая установленные на устье кондуктора обсадные трубы скважины, размещенный в монтажной камере трубчатый теплообменник жидкого азота и устройство герметизации, при этом к внешнему контуру по продольной оси теплообменника дополнительно установлены, по крайней мере, два противоположно расположенных раскрепляющих хомута-крюка, окачивающиеся перфорированными пиками, концы пик упираются в грунт ниши обсадной трубы профилактической скважины, пробуренной с поверхности в зону очага пожара, причем перфорированная пика снабжена рукавом подачи жидкого или газообразного азота.

Предложенная совокупность отличительных признаков, а именно выполнение устройства герметизации совместно с превентором и перфорированными пиками обеспечивает условие подсоединения системы непосредственно к газификационной азотной станции ГАС-100, производительностью до 100 м³/мин и рабочим давлением до 1,6 МПа. Два газификатора находятся на оснащении ВГСЧ Кузбасса.

На чертеже приведена система обустройства устья скважины в сборе с превентором и перфорированными пиками, продольный разрез.

Система включает формируемую в насыпном грунте монтажную камеру - ниша 21 и смонтированное на обсадной профилактической скважине 20 устройство по следующим позициям: 1 - термометр контроля процесса замораживания; 2,5 - регулирующий вентиль; 3 - раздаточный коллектор;, 4 -

патрубок с гайкой подачи жидкого или газообразного азота; 6 - штуцер подачи пенообразователя; 7 - превентор; 8 - колено; 9 - пульповод; 10 - патрубок подачи сжатого газа; 11 - стабилизатор структуры пенного потока; 12 - отросток обсадной трубы устья обсадной скважины; 13, 14 - внутренний и внешний теплообменники; 15 - замораживающий материал обсадной скважины; 16 раскрепляющий хомут-крюк; 17 - трубная раскрепляющая штанга; 18 - накидная гайка; 19 - перфорированный наконечник пики с заборником; 20 - труба обсадная; 21 - ниша; 22 - рукав подачи жидкого или газообразного азота. Система работает следующим образом.

Профилактическую скважину обсаживают трубами 16 непосредственно в монтажной камере 17, к которой подсоединяют систему в сборе раскрепляющих хомута-крюка 16, окачивающиеся перфорированными пиками 19, концы пик упираются в грунт ниши 21 обсадной трубы профилактической скважины, пробуренной с поверхности в зону очага пожара, при этом перфорированная пика снабжена рукавом подачи жидкого или газообразного азота (повышается надежность герметизации при сооружении скважин и надежность работы оборудования системы), на обсадной трубе 20 и засыпают монтажную камеру - нишу 21 увлажненным материалом 15 и уплотняя материал. По верху материала 15 укладывают теплоизолятор и металлический лист (не показаны). После окончания монтажа закрепляют систему герметизации замораживанием увлажненного материала. Для этого через патрубок 4 и коллектор 3 производят подачу жидкого или аэрозоль низкотемпературного азота во внутренний 13 и внешний 14 теплообменники и далее через обсадную трубу 12 в скважину. Подачу жидкого азота регулируют расходными вентилями 2 и 5. Контроль за промораживанием увлажненного материала 15 определяют с помощью термометра 1. При демонтаже устройства герметизации через патрубок 4 во внешний 14 и внутренний 13 теплообменники подают перегретый пар, после чего извлекают обсадную трубу 12, снимая ее с обсадных труб 20 с раскрепляющим хомутом-крюком 16, оканчивающимися перфорированными пиками 19.

Экспериментальные испытания образцов полезной модели перфорированных пик, снабженных рукавом подачи жидкого или газообразного азота и кольцевого теплообменника (14) при внешнем диаметре 1200 мм на шахте "Зиминка" ООО УК "Прокопьевскуголь" показали высокую надежность герметизации устья скважины.

1. Система герметизации профилактической скважины и подачи вспененной пульпы, содержащая установленные на устье кондуктора обсадные трубы скважины, размещенный в монтажной камере трубчатый теплообменник жидкого азота и устройство герметизации, отличающаяся тем, что к внешнему контуру по продольной оси теплообменника дополнительно установлены, по крайней мере, два противоположно расположенных раскрепляющих хомута, окачивающиеся перфорированными пиками, концы пик упираются в грунт ниши обсадной трубы профилактической скважины, пробуренной с поверхности в зону очага пожара.

2. Система герметизации профилактической скважины и подачи вспененной пульпы по п.1, отличающаяся тем, что перфорированная пика снабжена рукавом подачи жидкого или газообразного азота.