Большая Советская Энциклопедия (ГИ)

Большая Советская Энциклопедия

Гидравлический разрыв пласта

Гидравли'ческий разры'в пласта', создание трещин в горных породах, прилегающих к буровой скважине, за счёт давления на забое скважины в результате закачки в породы вязкой жидкости. Г. р. п. применяется для увеличения продуктивности нефтяных, газовых и нагнетательных скважин, образования непроницаемых экранов в горных породах, улучшения условий дегазации угольных пластов и т.д. Оборудование для Г. р. п. состоит из насосных агрегатов, развивающих давление до 50—70 Мн/м², производительностью около 10 л/сек, насосно-компрессорных труб, пакеров, позволяющих изолировать забой скважины от затрубного пространства, пескосмесительных агрегатов, ёмкостей для жидкостей, твёрдого материала, измерительной аппаратуры.

При Г. р. п. в скважину закачивается вязкая жидкость с таким расходом, который обеспечивает создание на забое скважины давления, достаточного для образования

трещин. Трещины, образующиеся при Г. р. п., имеют вертикальную и горизонтальную ориентацию. Протяжённость трещин достигает нескольких десятков м, ширина несколько мм или см. После трещинообразования в скважину закачивают смесь вязкой жидкости с твёрдыми частичками (обычно крупно- и среднезернистым песком, с диаметром зёрен около 0,5—1,0 мм) для предотвращения смыкания трещин под действием горного давления. Применяемая при Г. р. п. концентрация песка в жидкости 100—200 г/л, количество песка до несколько десятков т (имеются примеры Г. р. п. с закачкой в трещины сотен т песка). Выбор жидкости зависит от типа пласта: в пластах, насыщенных нефтью, используются главным образом углеводородные жидкости (минеральные масла, высоковязкие нефти, нефти с добавкой асфальтита и т.д.); в водонасыщенных пластах — жидкости на водной основе (продукты целлюлозной промышленности, эмульсии и т.д.). Для увеличения протяжённости трещин применяются добавки к рабочей жидкости, снижающие её фильтруемость. Используется сочетание Г. р. п. с обработкой скважин соляной и плавиковой кислотами. Если пласт, подвергаемый гидравлическому разрыву, состоит из нескольких пропластков, применяются способы поинтервального Г. р. п., позволяющие образовать трещины в каждом из них. Метод Г. р. п. в СССР заметно повысил продуктивность нефтяных скважин (в отдельных случаях в несколько раз) и приёмистость нагнетательных скважин, используемых при заводнении нефтяных пластов.

Лит.: Максимович Г. К., Гидравлический разрыв нефтяных пластов, М., 1957; Желтов Ю. П., Деформации горных пород, М., 1966.

Ю. П. Желтов.

Гидравлический распределитель

Гидравли'ческий распредели'тель, устройство для открытия, перекрытия или изменения направления потока рабочей жидкости в устройствах гидравлических систем. Применяется для распределения потока жидкости, подаваемой от насоса к приёмнику, например к гидродвигателю, при пуске, останове или реверсировании последнего. Различают крановые, золотниковые и клапанные Г. р. Управление Г. р. может быть непосредственным (ручным) и дистанционным (гидравлическим, пневматическим или электрическим).

Гидравлический регулятор

Гидравли'ческий регуля'тор, регулятор, в котором энергия давления жидкости, подводимой от постороннего источника, воздействует на регулирующий орган. Г. р. обычно реализуют только интегральный, пропорциональный и интегрально-пропорциональный законы регулирования. Воспринимающим (чувствительным) элементом Г. р. служат мембранные, сильфонные и др. устройства, преобразующие измеряемую величину в пропорциональное усилие (реже — перемещение). В Г. р. чаще всего применяют гидравлические исполнительные механизмы, построенные на базе гидроцилиндров двустороннего действия. В относительно простых Г. р. используют мембранные исполнительные механизмы одностороннего действия. Достоинства Г. р. — надёжность, простота конструкции и обслуживания, незначительная масса и габариты. Основной недостаток— необходимость постоянного контроля утечки рабочей жидкости.

Гидравлический таран

Гидравли'ческий тара'н, водоподъёмное устройство, в котором для подачи воды используется повышение в ней давления при периодически создаваемых гидравлических ударах. Г. т. был известен ещё в 18 в. Теория Г. т. была разработана Н. Е. Жуковским (1907). Одну из совершенных конструкций Г. т. предложил советский инженер Д. И. Трембовельский (1927).

В период разгона (рис.) при кратковременном открытии клапана 4 (вручную) в подводящей трубе 6 под действием подпора создаётся поток воды со средним расходом Q, который сбрасывается через этот клапан. Когда силовое воздействие воды уравновесит вес клапана, он поднимается. Быстрое закрытие клапана 4, а следовательно внезапная остановка воды, вызывает гидравлический удар. Резкое повышение давления открывает клапан 5, через который выходит некоторое количество воды со средним расходом q < Q. В рабочем периоде вода по трубопроводу 2 поступает в верхний бак 1, преодолев напор H > h. Сжатый воздух, находящийся в напорном колпаке 3, выравнивает подачу воды по трубопроводу. В конце второго периода

давление в клапанной коробке становится немного меньше, поэтому клапан 5 закрывается, а клапан 4 открывается, что обеспечивает автоматическое повторение цикла. Кпд Г. т. зависит от напора и для соотношения

(рис.) равен 0,92, а для

составляет 0,26.

Г. т. применим там, где имеется запас воды, значительно превышающий потребное количество, и где есть возможность расположить установку ниже уровня источника. Получил распространение в сельском хозяйстве, для водоснабжения небольших строек и т.п.

Лит.: Чистопольский С. Д., Гидравлические тараны, М. — Л., 1936; Овсепян В. М., Гидравлический таран и таранные установки, М., 1968.

Схема гидравлического тарана: 1 — верхний бак; 2, 6 — трубопроводы; 3 — напорный колпак; 4, 5 — клапаны; 7 — резервуар; р — усилие, необходимое для открытия клапана; h — высота падения воды; Н — высота подъёма воды.

Гидравлический тормоз

Гидравли'ческий то'рмоз, 1) тормоз, в котором усилие на тормозной механизм передаётся гидравлическим приводом. 2) Опытный стенд для испытания двигателей (внутреннего сгорания, паровых и др.) с целью определения их мощности. См. Тормоз.

Гидравлический транспорт

Гидравли'ческий тра'нспорт, способ перемещения твёрдых материалов потоком воды. Г. т. применяется при гидромеханизации земляных и горных работ, возведении земляных сооружений (плотин, дамб и др.), для удаления шлаков и золы из крупных котельных, для транспортировки полезных ископаемых и удаления отходов их обогащения, для перемещения различных материалов (щепы и бумажной массы, сырья сахарной и спиртовых заводов и т.д.).

Г. т. подразделяется на безнапорный и напорный. При безнапорном Г. т. гидросмесь, перемещаясь по наклонным желобам (лоткам) и частично заполненным трубам, имеет свободную поверхность, на которой давление равно атмосферному; при напорном Г. т. гидросмесь в трубопроводах находится под избыточным давлением. Это давление создаётся насосами (например, буровой насос, углесос и др.). Иногда для Г. т. достаточно давления, возникающего из-за разности отметок начала и конца трубопровода (например, при транспортировке породы в шахту для закладки выработанного пространства). Г. т. осуществляется только при скоростях движения гидросмеси не менее некоторой минимальной величины, называемой критической. В зависимости от плотности и размера транспортируемых частиц, концентрации гидросмеси и диаметра трубопровода величина критической скорости изменяется от 1,5—2 до 4—5 м/сек. При этих скоростях мелкие и лёгкие частицы транспортируются во взвешенном состоянии, средние — прерывистым взвешиванием, а наиболее крупные и тяжёлые — волочением и качением по нижней стенке трубопровода. Только для высококонцентрированных гидросмесей из мельчайших частиц глины, мела, торфа, угля и т.п. Г. т. осуществляется даже при весьма малых скоростях. Такие гидросмеси, подобно коллоидам, обладают особыми свойствами: частицы в них удерживаются во взвешенном состоянии даже в состоянии покоя. Напорный Г. т. позволяет перемещать грузы на большие расстояния (например, в США уголь этим способом транспортируется на 173 км, руда — на 115 км).

Расчёт Г. т. обычно сводится к определению диаметра трубопровода (по заданной производительности и величине критической скорости), концентрации твёрдого в гидросмеси и гидравлических сопротивлений. Гидравлические сопротивления и гидроабразивный износ трубопровода резко снижаются при уменьшении размера транспортируемых частиц менее 1—3 мм, поэтому область применения Г. т. на значительные расстояния обычно ограничивается частицами этого размера.

Достоинства Г. т. — высокая производительность, возможность транспортирования на большие расстояния и полной автоматизации, невысокие эксплуатационные расходы, возможность совмещения транспортирования с др. технологическими процессами (гидравлическим разрушением, обогащением и промывкой материала). К недостаткам Г. т. относятся значительный расход воды и электроэнергии, износ трубопроводов и насосов при транспортировке абразивных материалов, а в ряде случаев — измельчение и размокание транспортируемых материалов и необходимость их последующего обезвоживания.

Лит.: Нурок Г. А., Технология и проектирование гидромеханизации горных работ, М., 1965.

В. В. Трайнис.

Гидравлический удар

Гидравли'ческий уда'р, явление резкого изменения давления в жидкости, вызванное мгновенным изменением скорости её течения в напорном трубопроводе (например, при быстром перекрытии трубопровода запорным устройством).

Увеличение давления при Г. определяется в соответствии с теорией Н. Е. Жуковского по формуле