Способ скважинной добычи твердых полезных ископаемых и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к скважинной добыче твердых полезных ископаемых, конкретно к добыче их в сложных горногеологических условиях чередования тонких пластов твердых полезных ископаемых и более мягкой породы. Сущность способа: опережающую скважину проходят гидромониторной струей в покрывающих породах продуктивного пласта, обнажая его поверхность , монтируют расширитель после подъема колонны труб и снятия гидромонитора, внедряют расширитель после подъема колонны труб и снятия гидромонитора, внедряют расширитель в породы продуктивного слоя на забое скважины, затем выбуривают их обратным ходом рабочего органа. Устройство для осуществления этого способа включает две коаксиально расположенные колонны труб, внутренняя из которых предназначена для выдачи на поверхность продуктов добычи, а кольцевое пространство между трубами - для подачи рабочей жидкости . Рабочий орган выполнен сменным в виде гидромонитора. Дополнительно устройство снабжено расширителем который выполнен в виде корпуса с шарнирно установленными на нем режущими лопастями и полого штока, размещенного в корпусе. 4 ил. Ё

(з() з Е 21 С 45/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

О

О

О

Ф

4 !

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5017456/03 (223 16,11.91 (46) 07.09.93. Бюл, N. 33-36 (76) Равич-Щербо Р,Ю„Лыс Ф.С., Малин

Б.В., Илясов В.Н. (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1151674, кл. Е 21 С 45/00, 1985.

Патент CILIA N 4679637, кл. E 21 В 7/04.

1975.

Авторское свидетельство СССР

М 617584, кл. Е 21 В 43/28, 1978. (54) СПОСОБ СКВАЖИННОЙ ДОБЫЧИ

ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к скважинной добыче твердых полезных ископаемых, конкретно к добыче их в сложных горногеологических условиях чередования тонких пластов твердых полезныx ископаемых и более мягкой породы, Сущность способа: опережающую скважину проходят гидроИзобретение относится к скважинной добыче твердых полезных ископаемых, конкретно для добычи их в сложных горногеологических условиях, представляющих чередующиеся тонкие пласты твердых полезных ископаемых и породы более мягкой, чем полезное ископаемое (например, сланец - глина).

Известен способ скважинной добычи полезных ископаемых и устройство для его осуществления, Способ включает бурение скважин, монтаж технологического оборудования, размыв.полезного ископаемого и выдачу его в виде гидросмеси на поверхность, причем для увеличения объема добы„„RU„„ 2000437 C мониторной струей в покрывающих породах продуктивного пласта. обнажая его поверхность. монтируют расширитель после подьема колонны труб и снятия гидромонитора, внедряют расширитель после подъема колонны труб и снятия гидромонитора, внедряют расширитель в породы продуктивного слоя на забое скважины. затем выбуривают их обратным ходом рабочего органа. Устройство для осуществления этого способа включает две коаксиально расположенные колонны труб, внутренняя из которых предназначена для выдачи на поверхность продуктов добычи, а кольцевое пространство между трубами — для подачи рабочей жидкости, Рабочий орган выполнен сменным в виде гидромонитора. Дополнительно устройство снабжено расширителем который выполнен в виде корпуса с шарнирно установленными на нем режущими лопастями и полого штока, размещенного в корпусе. 4 ил. чи иэ одной скважины размыв и выдачу полезного ископаемого ведут до провала покрывающих пород в выработанное пространство ниже кровли пласта и обнажения горизонта полезного ископаемого, после чего осуществляют дополнительный размыв полезного ископаемого.

Однако применить укаэанный способ и устройство для его осуществления в сложных горногеологических условиях невозможно, потому что вместе с полезным ископаемым в виде гидропульпы одновременно поднимается и пустая порода. что приводит к необходимости достаточно

2000437 сложного и дорогого процесса отделения ископаемого от породы.

Известны способ и устройство для бурения опережающей (направляющей) скважины по подземному аркообразному участку между двумя наземными точками с последующим разбуриванием ее обратным ходом инструмента большего диаметра, Применение данного способа и устройства для его реализации для добычи твердых полезных ископаемых в указанных условиях практически невозможно, т.к. для монтажа расширителя и бурения обратным ходом необходим выход наружу опережающей скважины. При этом эффективность добычи очень низкая из-за необходимости двойного прохождения пустых пород как опережающей скважиной, так и расширителем. Кроме того, способ и устройство предназначены для прохождения пикообраэных скважин с входом и выходом инструмента на поверхность земли, т.е. проход инструмента по продуктивному пласту минимален и выход добытого ископаемого мал, а затраты велики, Известно устройство для добычи полезных ископаемых через скважины, включающее две коаксиально расположенные трубы, внутренняя из которых предназначена для выдачи на поверхность продуктов добычи, а кол ьце все и ро стра н ство между трубами - для подачи промывочной жидкости, приспособление для бурения в виде гидромонитора, разделительные перегородки, установленные в кольцевом сечении между трубами, Недостатком данного устройства является то, что оно предназначено только для добычи более мягких полезных ископаемых из пластов. находящихся среди пластов пород более твердых классов. Кроме того. добыча полезного ископаемого ведется из относительно небольшого участка продуктивного пласта.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, Указанная цель достигается тем, что опережающую скважину проходят гидромониторной струей в покрывающих породах продуктивного пласта, обнажая его поверхность, монтируют расширитель после подьема и снятия гидромонитора, опускают на забой в скважину расширитель, внедряют его в породы продуктивного пласта, выбуривают их обратным ходом рабочего органа.

Указанная цель изобретения достигается тем, что в устройстве, включающем две коаксиально расположенные колонны труб, внутренняя из которых предназначена для выдачи на поверхность продуктов добычи, а кольцевое пространство между трубами— для подачи рабочей жидкости. рабочий ор5

55 ган необходим для разрушения пород и выполнен в виде гидромонитора, привод управления положением рабочего органа, направляющие. установленные в кольцевом пространстве между трубами, рабочий орган выполнен сменным, а устоойство дополнительно снабжено рабочим органомрасширителем, который выполнен в виде корпуса с шарнирно установленными на нем режущими лопастями и полого штока, размещенного в корпусе и контактирующего с режущими лопастями, причем корпус и полый шток выполнены с возможностью соединений их соответственно с наружной и внутренней трубами, при этом последняя подпружинена относительно наружной.

Проведенный патентный поиск показал, что в настоящее время не известен способ добычи твердых полезных ископаемых для условий. представляющих чередующиеся тонкие пласты твердых полезных ископаемых и породы более мягкой, чем полезное ископаемое, Использование разности твердостей граничащих пород (полезное ископаемое и порода), выполнение гидромониторной струей опережающей скважины в приграничном с пластом полезного ископаемого районе породы позволяет выполнить данную скважину таким образом, что она повторяет все искривления продуктивного слоя.

Это позволяет обратным ходом рабочего органа расширителя разбуривать продуктивный слой полезного ископаемого, превращать его в гидропульпу с последующим i,одьемом на поверхность.

Выполнение рабочего органа сменным и снабжение устройства дополнительным рабочим органом - расширителем, режущие лопасти которого за счет сжатия пружины привода складываются и по габариту не выходят эа диаметр колонны труб, вводимой в опережающую скважину, обеспечивает возможность введения рабочего органа — расширителя в скважину. забурку твердого продуктивного слоя и разбуривание его обратным ходом рабочего органа — расширителя.

На фиг.1 изображена схема устройства с разрезом месторождения полезных ископаемых; на фиг.2 — расширитель с колонной труб; на фиг,3 — разрез А-А на фиг,2; на фиг.4 — разрез по узлам подачи рабочей жидкости и приема выбуренного полезного ископаемого.

Устройство для скважинной добычи твердых полезных ископаемых состоит иэ бурового станка 1 с вертлюгом-вращателем

2 и бурового инструмента 3 состоящего иэ двух коаксиально расположенных колонн труб — наружной 4 и внутренней 5. каждая

2000437

50

55 иэ которых собрана иэ одиночных труб, соединяемых между собой: наружная на резьбах 6. а внутренняя — на посадочных поясках 7 с уплотнениями 8. В кольцевом пространстве между трубами установлены направляющие

9 для относительного перемещения труб между собой. К подземному концу бурового инструмента на резьбе 6 крепится рабочий орган — гидромонитор (не показан) или рабочий орган — расширитель 10, включающий корпус 11, на котором на шарнирах 12 в пазах 13 установлены режущие лопасти 14 с пазом 15. Режущие лопасти 14 контактируют по пазу 15 с полым штоком 16. Последний соединен с внутренней колонной труб

5, а между полым штоком 16 и корпусом 11 установлена пружина 17. К второму концу (надземному) бурового инструмента крепится вертлюг-вращатель 2 с узлом 18 подачи рабочей жидкости, узлом 19 приема выбуренного продукта и приводом 20 сжатия пружины 17. Корпус 11 снабжен отверстиями 21 для выхода жидкости к забою. Скважина 22 оборудована обсадной трубой 23 с уплотнением колонны 24. Месторождение полезных ископаемых состоит из чередующихся тонких пластов твердого полезного ископаемого 25 и мягкой породы 26, Устройство работает следующим образом.

Вначале коаксиальная колонна труб снабжается гидромонитором, Гидромонитором наклонно выполняют опережающую скважину 22 на сравнительно небольшую глубину (10-15 м) и устанавливают обсадную трубу 23 с узлом уплотнения колонны 24.

Затем скважину 22 доводят до пласта твердого полезного ископаемого и далее двигаются вдоль его поверхности (из-за разности твердостей пород скважина проходит в приграничном районе, четко повторяя профиль твердого пласта), Затем колонну поднимают, гидромонитор заменяют на расширитель 10. В скважину 22 вводят расширитель

10 с инструментом 3, предварительно включив привод 20 сжатия пружины 17, Расширитель 10 с инструментом 3 доводят до забоя скважины 22, Включают вертлюг-вращатель2, выключают привод 20сжатия пружин

17 и через узел 18 подают в межтрубное пространство рабочую жидкость. Режущие лопасти 14 расширителя 10 начинают разбу-. ривать пласт полезного ископаемого 25. Как только произойдет эабуривание, включают обратный ход инструмента 3. Выбуренный продукт с промывочной жидкостью попадает во внутреннюю трубу, поднимается на поверхность и через узел 19 приема попадает в бункер 27 добываемого продукта.

Предлагаемый способ скважинной добычи полезных ископаемых и устройство для его реализации позволя разрабатывать месторождения твердых полезных ископаемых в сложных горногеологических условиях. где неэффективно применение традиционных способов добычи, таких как шахтный, вскрышной с последующим разрушением и выемкой полезного продукта гидромонитором или другими какими-либо среде твами, Формула изобретения

1. Способ скважинной добычи твердых полезных ископаемых, включающий проходку опережающей скважины, монтаж рабочего органа в виде расширителя для выбуривания пород, извлечение выбуренных пород в виде гидросмеси на поверхность, о, т л и ч а ю шийся тем, что опережающую скважину проходят гидромониторной струной в покрывающих породах продуктивного пласта, обнажая его поверхность, монтируют расширитель после подьема колонны труб и снятия гидромонитора, t опускают на забой в скважину расширитель, внедряют его в породы продуктивного пласта, выбуривают их обратным ходом рабочего органа.

2, Устройство для скважинной добычи твердых полезных ископаемых, включающее две коаксиально расположенные колонны труб, внутренняя из котЬрых предназначена для выдачи на поверхность продуктов добычи. а кольцевое пространство между трубами — для подачи рабочей жидкости, рабочий орган для разрушения пород в виде гидромонитора, привод управления положением рабочего органа, направляющие, установленные в кольцевом пространстве между трубами. о тл и ч а ю ще е с я тем. что оно снабжено рабочим органом-расширителем. который выполнен в виде корпуса с шарнирно установленными на нем режущими лопастями и flollolo штока, размещенного в корпусе и контактирующего с режущими лопастями, причем корпус и полый шток выполнены. с возможностью соединений их соответственно с наружной и внутренней трубами, при этом последняя подпружинена относительно наружной, а рабочий орган выполнен сменным.

9

2000437

3 2 l8

Составитель Л.Доценко

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор В.Петраш

Редактор С,Кулакова

Тираж Подписное

НПО " Поиск " Роспатента

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3070

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101