УДК 622.271.69

д.т.н. Орынгожин Е.С., к.т.н. Ненашев Н.В., инженер Мусаев Е.Л.

Казахстан, г. Алматы

Национальная инженерная академия РК

Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева

ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ ГИДРОМОНИТОРА И ЭРЛИФТА ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ И ДОСТАВКИ ГИДРОСМЕСИ ИЗ ЗАБОЯ СКВАЖИН ПРИ ТЕХНОЛОГИИ СГД

Скважинная гидродобыча, созданная как альтернативная традиционным способам добычи полезных ископаемых, отличается большим разнообразием схем вскрытия и отработки залежей через систему скважин. Залежи пригодные для отработки скважинной гидродобычей, как правило, размещаются на небольших глубинах (до 200м) и имеют довольно большие поперечные размеры (до 500м). При этом одним из важных требований предъявляемых к сооружению скважин является высокая мобильность бурового оборудования, быстрый монтаж, демонтаж и его перевозка, высокий уровень вспомогательных операций.

Из средств механизации на буровом агрегате используются гидрораскрепитель для развинчивания бурильных труб диаметром 73 мм с помощью ротора, приспособление для выноса бурильных труб, вспомогательная катушка. При бурении скважин с помощью бурового агрегата можно использовать длиной 12 м, обсаживать скважину трубами диаметром 377 мм без снятия ротора. Грузоподъемность бурового агрегата 1БА-15В-12,5т (номинальная), 20т (максимальная). Способ бурения – вращательный с промывкой. Глубина бурения – до 500 м. Диаметры скважин – начальный 394мм, конечный 194 мм. Мощность – 77,2/кВт (ЯМЗ – 236/Д-108). Мачта - секционная складывающаяся высотой 18 м. Механизм вращения – ротор, буровой насос – НБ12-63-40. Гидравлический насос – НШ32 или НШ10, электродвигатель – 12 кВт, напряжение 330/220 В. Габариты основного блока в транспортном положении 10,86хЗх3,75 м. Транспортная масса – 14,7 т. Мощность двигателя ЯМЗ-326-132,48 кВт с отбором мощности 77,28 кВт на главный привод. Ротор – Р410.

Обладая рядом достоинств, описанные буровые агрегаты не лишены и существенных недостатков. Они развивают невысокую механическую скорость бурения, значительное время затрачивается на монтажно-демонтажные работы и вспомогательные операции с недостаточным уровнем их механизации.

Бурение скважин состоит из трех основных процессов:

- разрушение горной породы на забое скважины;

- удаление разрушенной породы (шлама) с забоя на поверхность;

- закрепление неустойчивых стенок скважин и установка фильтров.

Собственно бурение полностью механизировано.

При выборе диаметра эксплуатационных скважин следует руководствоваться критерием эффективности капитальных затрат относительно к срокам отработки залежи. Если диаметр скважин СГД оценивать по этому критерию, то можно заметить, что при скважинах малого диаметра снижается себестоимость проходки скважин, но одновременно уменьшается радиус размыва пород, из-за невозможности применения мощного оборудования, и, соответственно, снижается производительность добычи.

Основным преимуществом гидравлической добычи руды струей воды является однооперационность процесса. При этом в одном процессе выемки объединяются операции зарубки, отбойки руды, доставка ее к подъемному устройству, а также операции по управлению горным давлением.

В настоящее время в промышленных масштабах применяют гидроотбойку струями высокого давления и ведутся опытные работы по разрушению горных пород тонкими струями высокого давления.

Основным средствам гидроотбойки горной породы струями высокого давления являются гидромониторы с дистанционным управлением.

Специфика скважинной гидродобычи обусловлиивает своеобразие конструкций технологических скважин и скважинных струеформирующих устройств – гидромониторов. Существуют встроенные скважинные гидромониторы и выводные.

При первом (встроенном) варианте гидромонитора наружный диаметр гидромониторного узла должен быть равен наружному диаметру эксплуатационной трубы и иметь свободное продольное перемещение вдоль оси трубы в нижней ее части.

При применении второго варианта добычного снаряда с выводным гидромонитором необходимы следующие операции: бурение технологического ствола скважины с остановкой не доходя до рудного пласта 0,5-1,0м; спуск эксплуатационной колонны труб с закреплением нижнего конца пакером и центральным кольцом (1,5-2,0м); вскрытие рудного пласта с перебурыванием нижележащих пород на глубину 1,5-2,0м. Диаметр скважин должен обеспечивать спуск расширителей для образования камеры; расширение нижней части скважины расширителем для образования камеры диаметром 1,0-2,0м (для вывода гидромонитора).

Встроенные гидромониторы изготавливаются в виде цилиндрического патрубка, располагаемого внутри гидродобычного агрегата под углом 90⁰ к его оси. Выводные гидромониторы располагаются шарнирно на добычном агрегате и занимают при спуско-подъемных операциях вертикальное положение в углублении на внешней трубе агрегата. В рабочее положение такой гидромониторный узел выводится силой реакции струи. Для снижения турбулентности потока в стволах скважинных гидромониторов устанавливаются успокоители.