дальнобойный гидроаппарат для образования полостей в формациях растворимых пород

Формула изобретения

Дальнобойный гидроаппарат для образования полостей в формациях растворимых пород, включающий установленный на хвостовике водоподающей колонны труб цилиндрический корпус с сопловыми насадками и их напорной камерой, устройство для распределения рабочей жидкости, отличающийся тем, что он снабжен гидроприводом и полой осью корпуса, неподвижно закрепленной на гидравлически связанной с ней водоподающей колонне, корпус установлен с возможностью вращения от гидропривода, при этом части гидропривода жестко закреплены на наружной поверхности полой оси и внутренней поверхности корпуса, входная камера гидропривода совмещена с напорной камерой сопловых насадок, на наружной поверхности корпуса выполнены продольные ребра, а устройство для распределения рабочей жидкости выполнено в виде лабиринтного сальника и установлено на выходе гидропривода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к группе скважинных забойных гидроаппаратов, используемых для интенсификации процесса создания полостей в растворимых породах, например, в каменной соли.

Известны гидроаппараты [1,2 для образования полостей в растворимых породах, использующие для разрушения пород струи и растворителя, создаваемые сопловыми насадками.

Однако, при использовании указанных устройств не соблюдается равномерное разрешение пород в круговом очертании.

Наиболее близким устройством к предлагаемому является гидроаппарат [ 2 включающий цилиндрический корпус с размывающими насадками, устанавливаемый на хвостовике водоподающей колонны труб. Указанный гидроаппарат обеспечивает локальное разрушение породы в местах контакта струи и массива, в результате чего происходит преимущественное развитие выработок по направлению истечения жидкости и не достигается равномерное их развитие по окружности реакционной поверхности.

Для равномерного разрушения породы по всей реакционной поверхности необходимо часто изменять направление истечения растворителя, что достигается либо вращением самого аппарата вместе с водоподающей колонной, либо изменением направления установки сопловых насадок. Однако, в скважинных условиях при стационарных спуске на большую глубину подвесной колонны труб оба эти условия трудно осуществимы.

Задача, решаемая при разработке предлагаемого устройства, заключается в получении высокоскоростного дальнобойного радиально-щелевого (веерного) потока растворителя, образующего щелевые выработки кругового очертания больших размеров.

Посредством такого потока разрушение пород при образовании выработок осуществляется равномерно по всей окружности реакционной поверхности на большом расстоянии от оси скважины.

Кроме того, увеличивается скорость и облегчается сам процесс их сооружения.

Решение указанной задачи осуществляется за счет того, что в известном гидроаппарате, содержащем цилиндрический корпус с сопловыми насадками, устанавливаемый на хвостовике водоподающей колонны труб, согласно изобретению, корпус выполнен вращающимся в опорах от гидропривода, размещенного между внутренней поверхностью корпуса и его неподвижной полой осью, гидравлически связанной с водоподающей колонной труб скважинного оборудования. Входная камера гидропривода выполнена за одно целое с камерой сопловых насадок, а на выходе из проточной части гидропривода установлен лабиринтный сальник, обеспечивающий необходимое распределение рабочей жидкости между сопловыми насадками и гидроприводом. Наружная поверхность корпуса снабжена продольными ребрами, усиливающими закручивание потока рабочей жидкости в создаваемых полостях.

Дальнобойный радиально-целевой поток рабочей жидкости в данной конструкции создается за счет вращения с определенной скоростью сопловых насадок вокруг оси, перпендикулярной направлению истечения, а высокая скорость ее истечения из насадок соответствующим перепадом давлений на соплах.

Это достигается размещением сопловых насадок на боковой поверхности вращающегося корпуса гидроаппарата и его вращением рабочей жидкостью, подаваемой по колонне труб, с помощью гидропривода размещенного внутри самого гидроаппарата и механически связанного с его корпусом.

Для высокоскоростного истечения рабочей жидкости из сопел на них создается максимально возможный перепад давлений, величина которого определяется напором на входе в гидроаппарат и потерями напора на его отдельных элементов.

Для осуществления вращения корпуса аппарата при минимальных потерях напора в предлагаемом техническом решении предусмотрено давление потока рабочей жидкости на два. Один проходит через сопловые насадки, а второй - через гидропривод. Первый поток создает струи, разрушающие породу, а второй вращает корпус с сопловыми насадками. Для снижения потерь напора в аппарате входная камера гидропривода объединена с камерой сопловых насадок. При этом упрощается регулирование потоков, вращающих корпус гидроаппарата и потоков, направленных на разрушение породы. Указанное регулирование осуществляется посредством лабиринтного сальника, устанавливаемого на выходе из проточной части гидропривода и позволяющего основную часть рабочей жидкости направлять на сопловые насадки, а через гидропривод минимально необходимое ее количество для вращения корпуса.

За счет вращения корпуса гидроаппарата с сопловыми насадками создается закрутка жидкости в зазоре между стенкой скважины и самим гидроаппаратом и, таким образом, интенсифицируется процесс образования радиально-щелевой выработки.

На чертеже изображен общий вид конструкции дальнобойного гидроаппарата в разрезе.

Предлагаемый дальнобойный гидроаппарат включает цилиндрический корпус 1, который имеет свободу вращения относительно полой оси 2. Пола ось 2 неподвижно закреплена на хвостовике водоподающей колонны труб (на фиг. не показан) и гидравлически с ней связана. Корпус 1 центрируется относительно собственной оси посредством подпятников 3. В кольцевом пространстве между внутренней поверхностью корпуса 1 и его осью 2 размещен гидропривод, статор 4 которого неподвижно закреплен на оси 2, а вращающийся ротор 5 жестко связан с корпусом 1. На боковой поверхности цилиндрического корпуса 1 равномерно по окружности размещен ряд сопловых насадок 6.

В нижней части корпуса 1 образована разделительная камера 7, являющаяся одновременно входной камерой гидропривода и камерой сопловых насадок 6. На выходе из проточной части гидропривода установлен лабиринтный сальник 8. Для дополнительной закрутки рабочей жидкости, находящейся в затрубном пространстве, наружная поверхность корпуса 1 гидроаппарата снабжена продольными ребрами 9.

Дальнобойный гидроаппарат 6 работает следующим образом.

Рабочая жидкость, направляемая под необходимым давлением в водоподводящую колонну труб скважинного оборудования, поступает через полую ось 2 корпуса 1 в разделительную камеру 7, где она разделяется на два потока, один из которых (60-70% всего расхода) сбрасывается через сопловые насадки 6 в виде дальнобойных высокоскоростных струй в затрубное пространство, а другой (20-40% расхода) из разделительной камеры 7 попадает в проточную часть гидропривода и приводит во вращение ротор 5, а вместе с ним и корпус 1 с сопловыми насадками 6. Отработавший в гидроприводе рабочий поток жидкости через лабиринтный сальник 8 сбрасывается в затрубное пространство скважины.

Вращение корпуса 1 гидроаппарата превращает отдельные струи жидкости, истекающие из сопловых насадок 6, в радиально-щелевой (веерный) поток. Кроме этого, при вращении корпуса 1 за счет действия сил вязкостного трения в жидкости создается закручивание ее потока в затрубном пространстве скважины, а ребра 9 усиливают этот процесс. Создаваемый дальнобойный веерный поток, выходящий из гидроаппарата, воздействует на разрушаемые породы при сооружении полостей подобно режущему инструменту с образованием щелевой выработки кругового очертания.