Способ разобщения интервалов гидрообработки массива горных пород

 

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение эффективности интервальной гидрообработки массива через наклонные и горизонтальные скважины и снижение трудоемкости работ. Бурят скважину до пересечения ее с обрабатываемым горным массивом, крепят колонной обсадных труб, перфорируют отверстия в первом интервале гидрообработки и нагнетают рабочую жидкость. Для перекрытия интервала гидрообработки мостом из диспергированного материала в ампулах в скважину опускают колонну насосно-компрессорных труб. Передний конец труб оборудуют полым цилиндроконическим наконечником. Диаметр передней части последнего выбирают такой величины, чтобы зазор между наконечником и стенкой обсадной колонны не превышал 0,6 диаметра ампулы. Это позволяет предотвратить попадание ампул в полость между колоннами труб. Передняя и задняя части наконечника разделены пазом, соединенным с внутренней полостью наконечника посредством каналов. Суммарная площадь сечения каналов равна площади внутреннего сечения колонны труб. Оси каналов направлены к оси наконечника под острым углом с вершиной, обращенной к забою скважины. Ампулы с диспергированным материалом посылают в скважину сериями . Кол-во ампул в серии определяют по формуле в зависимости от длины скважины , средней скорости движения, расстояния и времени процесса. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 511 4. Е 21 F 7 00, 5 02! ,ы

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

40 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4239659/22-03 (22) 25.03.87 (46) 23.01.89. Бюл. № 3 (71) Московский горный институт и Макеевский научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (72) А. С. Бурчаков, С. А. Ярунин, А. С. Лукаш, В. В. Конарев, И. Г. Узбек, С. М. Саламатов и А. Н. Мельников (53) 622.8.831 (088.8) (54) СПОСОБ РАЗОБЩЕНИЯ ИНТЕРВАЛОВ ГИДРООБРАБОТКИ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение. относится к горному делу.

Цель — повышение эффективности интервальной гидрообработки массива через наклонные и горизонтальные скважины и снижение трудоемкости работ. Бурят скважину до пересечения ее с обрабатываемым горным массивом, крепят колонной обсадных труб, перфорируют отверстия в первом интервале гидрообработки и нагнетают рабочую жидкость. Для перекрытия интервала

„„SU„„1453047 А1 гидрообработки мостом из диспергированного материала в ампулах в скважину опускают колонну насосно-компрессорных труб.

Передний конец труб оборудуют полым цилиндроконическим наконечником. Диаметр передней части последнего выбирают такой величины, чтобы зазор между наконечником и стенкой обсадной колонны не превышал 0,6 диаметра ампулы. Это позволяет предотвратить попадание ампул в полость между колоннами труб. Передняя и задняя части наконечника разделены пазом, соединенным с внутренней полостью наконечника посредством каналов,. Суммарная площадь сечения каналов равна площади внутреннего сечения колонны труб. Оси каналов направлены к оси наконечника под острым углом с вершиной, обращенной к забою скважины. Ампулы с диспергированным материалом посылают в скважину сериями. Кол-во ампул в серии определяют по формуле в зависимости от длины скважины, средней скорости движения, расстояния и времени процесса. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1453047

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при установке в направленных скважинах разобщающих мостов для изоляции обработанных интервалов при поинтервальной гидрообработке массива горных пород.

Целью изобретения является повышение эффективности поинтервальной гидрообработки массива через наклонные и горизонтальные скважины и снижение трудоемкости работ.

На фиг. 1 приведена общая схема установки разобщающего моста в скважине с горизонтальным окончанием ствола; на фиг. 2 — схема наконечника на конце насосно-компрессорных труб.

Способ осуществляют следующим образом.

Бурят скважину до пересечения ее с обрабатываемым горным массивом, крепят ее колонной 1 обсадных труб, перфорируют отверстия 2 в первом интервале гидрообработки и нагнетают рабочую жидкость.

После окончания нагнетания расчетных объемов рабочей жидкости в скважине возникает избыточное давление за счет напряженного состояния обрабатываемого горного массива и вытеснение части объема ,ранее закачанной жидкости. Для перекрытия в этих условиях интервала гидрообработки мостом из диспергированного материала в ампулах в скважину опускают колонну 3 насосно-компрессорных труб, передний конец которой оборудуется полым ци линдроконическим наконечником 4, диаметр передней части которого больше диаметра задней части, т. е. Д1)Д2. Диаметр передней части наконечника 4 выбирается с таким расчетом, чтобы зазор между ним и стенкой обсадной колонны 1 скважины не превышал 0,6 диаметра применяемой в наполненном состоянии ампулы 5 из эластичного материала. Это условие соблюдается, чтобы ампулы 5 не попали в полость между обсадной колонной 1 и колонной 3 насосно-компрессорных труб под действием обратного потока жидкости, поступающей из горного массива. Передняя и задняя части наконечника 4 разделяются пазом 6, опоясывающим наконечник, который соединен посредством каналов 7, направленных под острым углом а к оси наконечника, с внутренней полостью 8 наконечника 4. Задняя часть наконечника 4 имеет внешний диаметр при котором обеспечивается пропуск прода вочной жидкости в полость между обсадной колоннои 1 и насосно-компрессорными трубами 3, что достигается величиной площади поперечного сечения зазора между задней частью наконечника 4 и стенкой обсадной колонны 1 скважины, равной сум. ме площадей проходного сечения насоснокомпрессорных труб и площади сечения всех каналов, так как продавочная жидкость дви10

30 жется по схеме поверхность — внутренняя полость насосно-компрессорных труб— внутренняя полость наконечника — каналы, соединяющие внутреннюю полость наконечника и полость между колоннами обсадных и насосно-компрессорных труб, — полость между колоннами обсадных и насосно-компрессорных труб — поверхность.

После спуска в колонну 1 скважины колонны насосно-компрессорных труб 3 с наконечником 4 производят подачу в колонну

3 ампул 5, изготовленных из эластичного материала и заполненных диспергированным материалом (песок, глина, мел, опилки и др.), и продавливают их по колонне 3 водой. Выходя из наконечника 4, ампулы 5 перекрывают перфорационные отверстия 2 обсадной колонны 1 скважины и тем самым происходит изоляция обработанного интервала, а жидкость, проталкивающая ампулы 5 по насосно-компрессорным трубам 3, возвращается по каналам 7 наконечника 4 в полость между обсадными трубами 1 и насосно-компрессорным трубам

3 и далее на поверхность. По мере заполнении свободного отрезка обсадной колонны 1 скважины ампулами 5 колонну насосно-компрессорных труб 3 приподнимают, при этом образуется свободное пространство, которое в дальнейшем заполняется ампулами 5. «Подрыв» колонны насосно-компрессорных труб производят с учетом объема ампул 5 при подаче их в одной серии, а количество ампул (шт.) в серии определяется из соотношения

L — vt

"= — %— где L — длина вертикальной части скважины, м;

v — средняя скорость движения ампулы с диспергированным материалом под собственным весом в жидкости, которой заполнена скважины, м/с;

t — время от окончания посылки последней ампулы до начала их продавливания, с;

l — расстояние между посылаемыми ампулами, м.

При соблюдении этого условия все ампулы разделены одна от другой перегородкой из продавочной жидкости и при их движении (продавливании) исключается возможность образования пробок внутри колонны насосно-компрессорных труб 3. После установки разобщающего моста производят подъем насосно-компрессорных труб 3 на поверхность, производят вскрытие (перфорацию) во втором интервале обработки, нагнетают в массив горных пород расчетный объем рабочей жидкости и процесс установки разобщающего моста повторяется до полной обработки всех интервалов. Далее производят разрушение установленных

1453047

Формула изобретения мостов гидромонитором или долотом, приводимым в движение, например, винтовым двигателем, с удалением материала разобщающих мостов на поверхность.

Пример. На- поле шахты через вертикально-горизонтальную скважину проводят поинтервальную гидрообработку песчаника

hQh с целью дегазации углепородного массива. Длина скважины 1865 м, длина горизонтальной части 500 м, вертикальной — 950 м и наклонной — 415 м. Количество интервалов гидрообработки песчаника 8. Скважина обсажена диаметром

146 мм, толщина стенки 10,7 мм. В каждом интервале гидрообработки намечают закачать по 12000 м воды с темпом нагнетания до 60 л/с. Перфорация обсадной колонны в каждом интервале осуществляется корпусным кумулятивным перфоратором

ПНКТ-1-89, количество перфорационных отверстий в каждом интервале обработки 20.

Максимальный диаметр перфорационного отверстия 20 мм. Таким образом возможно использование ампул, которые применяются для гидрозабойки скважин при проведении взрывных работ в шахтах. Данные ампулы выпускаются промышленностью.

Диаметр одной ампулы 35 мм, ее длина

300 мм.

После окончания процесса нагнетания воды в породный массив установлено, что избыточное давление на устье закрытой скважины 3 МПа, что вызывает обратный поток жидкости из обработанного массива.

Для установки разобщающего моста в скважину опускают насосно-компрессорные трубы, оборудованные на конце наконечником. Диаметр передней части наконечника

118 мм, а задней — 94 мм. Насоснокомпрессорные трубы применяют диаметром 73 мм с толщиной стенки 5,5 мм.

Передняя и задняя части наконечника разделены пазом треугольного сечения, проходящим по периметру наконечника. Паз наконечника с его внутренней полостью соединен 40 отверстиями диаметром 10 мм каждый.

В насосно-компрессорные трубы посылают по одной через равные промежутки времени ампуле, наполненной глиной. Количество (шт.) посылаемых в серии ампул определяют из соотношения

1.— vt И =

У где L — длина вертикальной части скважины (950 м);

v — — средняя скорость движения ампулы с глиной в воде, (0,2 м/с)

t — время от окончания посылки последней ампулы до начала их продавливания (300 с);

1 — расстояние между посылаемыми ампулами (3 м). п =270 шт.

Учитывая, что в каждом метре обсадной трубы скважины помещается 40 наполненных ампул, принимают длину камеры, куда доставляются ампулы, 7 м. После подачи ампул в насосно-компрессорные трубы производят продавку их водой объемом не менее 7,0 м и проверяют местонахождение ампул в скважине, опустив насоснокомпрессорные трубы до упора. Затем приподнимают их на 7 м, посылают следующую серию ампул и продавливают их водой.

Каждый интервал гидрообработки от последующего интервала находится на расстоянии 70 м. На перекрытие внутреннего пространства обсадной колонны между двумя интервалами гидрообработки затрачено 3000 ампул. Полностью на скважину необходимо затратить 18,6 тыс. ампул. По окончании гидрообработки последнего интервала разбуривают разобщающую пробку шарошечным долотом диаметром 112 мм с применением винтового двигателя Д-88. Удаление продуктов разбуривания осуществляется вымыванием путем прямой циркуляции. Далее приступают к откачке жидкости и газа из скважины.

1. Способ разобщения интервалов гидрообработки массива горных пород, включающий проходку скважины, перфорацию эксплу атационной колонны в каждом интервале обработки, поинтервальное нагнетание в массив горных пород расчетного объема рабочей жидкости, установку в каждом интервале разобщающего моста из диспергированного материала, заключенного в ампулы из эластичного материала, посылаемые в скважину в зону установки моста по колонне насосно-компрессорных труб с продавливанием их в режиме прямой циркуляции водой с последующим разрушением разобщающих мостов и извлечением продуктов разрушения разобщающих мостов после обработки всех интервалов скважины, и ее освоение, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности поинтервальной гидрообработки массива через наклонные и горизонтальные скважины и снижения трудоемкости работ, конец колонны насосно-компрессорных труб оборудуют полым цилиндроконическим наконечником, на поверхности которого по окружности выполняют паз и соединяют его с внутренней полостью наконечника посредством каналов, диаметр каждого из которых имеет величину, меньшую 0,6 диаметра применяемых ампул из эластичного материала в наполненном состоянии, направленных к оси наконечника под острым углом с вершиной, обращенной к забою скважины, а ампулы с диспергированным материалом посылают в скважину сериями, причем количество ампул п в каждой серии определяют из соотношения

1453047

L vt

n= —, шт., Р где L—

Составитель И. Федяева

Редактор А. Шандор Техред И. Верес Корректор В. Бутяга

Заказ 7150/28 Тираж 410 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР ! 133035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 длина вертикальной части скважины, м; средняя скорость движения ампулы в жидкости, которой заполнена скважина, м/с; время от окончания посылки последней ампулы до начала процесса продавливания, с;

1 — расстояние между посылаемыми в скважину ампулами, м.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что зазор между передней частью наконечника H стенкой обсадной KOJ1088h1 превышает величины 0,6 диаметра применяемой ампулы в наполненном состоянии.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что суммарная площадь сечения каналов наконечника равна площади внутреннего сечения насосно-компрессорных труб.