рефрижераторное шахтовое направление

Формула изобретения

Рефрижераторное шахтовое направление, включающее генератор холода, наружную и внутреннюю трубы с теплоизоляционной оболочкой, размещенные коаксиально, соединенные по торцам кольцевыми крышками, причем верхняя кольцевая крышка снабжена отверстиями для установки патрубков ввода и вывода хладоносителя, отличающееся тем, что оно снабжено направляющей трубой, один конец которой опущен без упора на нижнюю кольцевую крышку, а верхний соединен с генератором холода, причем нижний торец направляющей трубы снабжен завихрителем потока хладоносителя с расчетным углом отклонения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации добывающих скважин в районах многолетнемерзлых пород.

Известно шахтовое направление марки «Джол» (Канада), использованное на скв.100 Возей (Республика Коми), состоящее из наружной и внутренней труб, размещенных коаксиально и соединенных по торцам кольцевыми крышками, нижняя секция кольцевого пространства заполнена теплоизолирующим материалом (пенополиуретан, пенополистирол), а верхняя часть кольцевого пространства снабжена вводным патрубком для подачи жидкого хладоносителя и выводной трубой для вывода этого хладоносителя из кольцевого пространства, причем нижний конец выводной трубы опущен без упора до нижней теплоизолирующей секции, а верхний выведен на дневную поверхность (см. с.112 монографии Быкова И.Ю. Техника экологической защиты Крайнего Севера при строительстве скважин. Л.: Изд. Ленинградского универ. 1991. - 237 с.).

Недостатком этой конструкции является то, что она работает на жидком хладоносителе, для подготовки которого используется энергоемкое холодильное оборудование, требующее резервирования и содержания специальной дежурной бригады высококвалифицированных специалистов.

Известна конструкция охлаждения приустьевой зоны скважины, включающая двухстенное шахтовое направление с наружной и внутренней трубами, размещенными коаксиально и соединенными кольцевыми крышками по торцам. На верхней кольцевой крышке установлен генератор холода для подачи охлажденного потока воздуха (газа) в кольцевое пространство шахтового направления.

Для организованного вывода этого потока кольцевое пространство снабжено выводной трубой, один конец которой опущен без упора до нижней кольцевой крышки шахтового направления, а второй через верхнюю кольцевую крышку выведен на дневную поверхность (см. с.112 монографии Быкова И.Ю. Техника экологической защиты Крайнего Севера при строительстве скважин. Л.: Изд. Ленинградского универ. 1991. - 237 с.)

Недостатком конструкции является низкая эффективность охлаждения в связи с верхним неорганизованным вводом охлажденного воздушного потока, что создает неравномерность его протяжки в кольцевом пространстве из-за нижнего расположения открытого торца выводной трубы. Применение в промышленности после испытания на скв.1 - Болгохтокская (Зап. Сибирь) не нашло.

Задачей изобретения является повышение эффективности охлаждения приустьевой зоны скважины за счет охлажденного потока воздуха (газа), организованно направленного в нижнюю часть кольцевого пространства и распределенного с помощью струйного завихрения по кольцевому днищу шахтового направления с последующим восхождением к выводным патрубкам и охлаждением стенки наружной трубы.

Это обеспечивается тем, что рефрижераторное шахтовое направление, включающее генератор холода, наружную и внутреннюю трубы с теплоизоляционной оболочкой, размещенные коаксиально, соединенные по торцам кольцевыми крышками, причем верхняя кольцевая крышка снабжена отверстиями для установки патрубков ввода и вывода хладоносителя, согласно изобретению направление снабжено направляющей трубой, один конец которой опущен без упора на нижнюю кольцевую крышку, а верхний соединен с генератором холода, причем нижний торец направляющей трубы снабжен завихрителем потока хладоносителя с расчетным углом отклонения.

Изобретение поясняется чертежом.

Рефрижераторное шахтовое направление включает внутреннюю трубу 1 с теплоизоляционной оболочкой 2, наружную трубу 3. Трубы соединены по торцам верхней крышкой 4 и нижней 5. В верхней крышке имеются отверстия с патрубками для ввода 6 и вывода 7 хладоносителя. К патрубку ввода хладоносителя 6 подсоединены генератор холода 8 и направляющая труба 9, опущенная в кольцевое пространство шахтового направления до нижней крышки без упора на последнюю. Нижний торец направляющей трубы снабжен завихрителем 10 потока хладоносителя, с расчетным углом отклонения. Нижний торец внутренней трубы выполнен с раструбом 11 для предотвращения ударов при подъеме бурового инструмента.

Рефрижераторное шахтовое направление работает следующим образом. Сжатый воздух от ресивера или компрессора (на чертеже показан) подается к вихревой трубе 8, разделяется там в соответствии с эффектом Ранка-Хильша на горячий и холодный, причем холодный поток подается в направляющую трубу 9 к завихрителю 10 для равномерного завихрения охлажденного потока в кольцевом пространстве. Угол завихрения рассчитывается из условия эффективности охлаждения наружной стенки шахтового направления. Закрученный поток хладоносителя, направленный завихрителем под расчетным углом вверх, турбулентно охлаждает стенку наружной трубы и поступает к патрубку 7 для выхода на дневную поверхность.