Способ гидроразрыва породного массива

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Е 21 F 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

;о

4 (Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4705490/03 (22) 15.05.89 (46) 07.05.91. Бюл, %17 (75) А.В;Бакулин (53) 622.271 (088.8) (56) Notte KY. Принципы проектирования гидрораэрыва, основанного на анализе давления — SPE Prod. Eng., 1988, 1, М 3, с.22—

30.

Авторское свидетельство СССР

М 1165801, кл. Е 21 F 5/00, 1983. (54) СПОСОБ ГИДРОРАЗРЫВА ПОРОДНОГО МАССИВА (57) Изобретение относится к горному делу и предназначено для предотвращения внезапных выбросов угля, породы и газа. Цель изобретения — повышение эффективности и безопасности работ по проведению гидроразрыва породного массива путем увеличения проницаемости горного массива (ГМ) и его газоносности. Для этого в ГМ бурят раИзобретение относится к горному делу и может быть использовано для предотвращения внезапных выбросов угля, породы и газа.

Цель изобретения — повышение эффективности и безопасности работ по проведению гидроразрыва породного массива путем увеличения проницаемости массива и его газоносности, На чертеже приведена схема для иллюстрации предлагаемого способа.

На схеме показаны горный массив 1, горная выработка 2, скважины 3 с размещенными в них невэрывными пневматическими источниками 4 и встроенными в них тензодатчиками 5, компрессор 6 высокого

„„ Ы„„1647157 А1 бочую скважину (С), обустраивают ее устьевой арматурой и соединяют с насосом и питающим трубопроводом. Затем подают в систему и нагнетают в С рабочую жидкость и возбуждают в ней упругие колебания, Причем вначале предварительного приведения

ГМ в колебательное состояние воздействуют частотой в диапазоне 60 — 1500 Гц. Затем воздействуют частотой, равной частоте колебаний ГМ, до достижения эффекта гидрораэрыва. После определения основной частоты воздействия на ГМ на удалении от рабочей С 3 — 5 длин волн основной частоты бурят дополнительные С. Размещают в них невзрывные пневматические источники(НПИ).

Определяют в ГМ векторы максимальных главных напряжений и в направлении их действия ориентируют оси НПИ. Параметры для НПИ задают одинаковыми, По истечении необходимого времени НПИ выключают и перемещают на новое место. 5 з.п.ф-лы, 1 ил. давления, электронный пульт 7 управления, рабочая скважина 8, скважина 9 с размещенными в ней средствами контроля горного давления и максимальное о1 и минимальное o: главные напряжения в породном массиве.

Способ осуществляют следующим образом.

С помощью датчиков давления горных пород, устанавливаемых в скважине 9, определяют поле напряжений и главные векторы в породном массиве, в котором требуется вызывать колебания и который вмещает рабочую скважину 8, В выработке, находящейся на том же горизонте, где пробурена рабочая скважина, бурят скважины 3 ф 500 — 700 мм и глу1647157 биной 7 — 12 м и размещают в них невзрыв- Работу группы источников контролируные пневматические источники 4 в один ют геомеханическими методами исследоваряд, причем направление воздействия ний, совпадает с одним из главных напряжением Воздействуя на породный массив вибв породном массиве основной выработки 2, 5 рационными нагрузками, измеряют его нат.е,источники4устанавливаютв.плоскости, пряженно-деформированное состояние и проходящей через линию действия макси- придастижении в нем напряжений, не премального главного напряжения. вышаюших.0,5 от разрушающих, начинают подавать под давлением в скважину 8 рабоМаксимальный диаметр и глубины сква- 10 чую жидкость с добавкой 1 чистого кварцежины для размещения невзрывныхпневма- вого песка с размерами частиц 1 — 10 мм. тических источников выбирают,.исходя из Таким образом, массив обрабатывается оптимальных условий возбуждения сейсми- вибрационными нагрузками в широком дических колебаний на частотах 60- 1500 Гц, апазоне частот 60 — 1500 Гц, что способстприкоторыхимеетместомаксимальная "за- 15 вует повышению проницаемости горных качка" упругой энергии в тело ганой выра- пород и эффективности способа. ботки и составляющая 3 - 16 энергии, . Ao йстечении необходимого времени поступающей в источник от компрессора: невзрывийе сейсмические источники вывысокого давления 6- до 300 атм. Глубина ключают и перемещают на новое место, скважины 3 оптимальна величинедааления, 20 предаврительно пробурив для них скважиобеспечиваемого столбом материала упру- ны или оставляют на старом, если сохраняговязкого тела, которым заполняют еаважи- . ется возможность повторного воздействия ну после установки в ней источника 4, и на породный массив и достижения в нем определенной в зависимостиотчастотыйз- . необходимогаэффекта. лучения источника и состаеляющей для 25 диапазона. частот 60- 1500 Гц 7 —. 12 м. Форм.ула изобретения

Скважины 3 бурят на расстоянии 3-5 длин . 1. Способгидроразрыевпородногомасволн основной частоты, излучаемой в маС- сива, вклк чаещий бурение в горный массив сив 1. что составляет около 300:м. На такйх . рвбочвй скважины, устройство ее устьевой удалениях поле упругих йапряжений от ис- 30 арматурой, соединение.ее с насосом и питаточника равномерно. вводим трубойрюаодам, подачу в систему и нагнетанйе в скважину рабочей жидкости, Время воздействия группы источников .а фуждвнйв в ней упругих колебаний. о тдо приведения массива в неудвроопеснее .. аича рщийсятем,что.с целью повышесостояние, регулируемое посредставм 35 нияаффвктивнераибезопасностиработпо электронного управления 7 с испельзовани- щвввдеееюмдроразрыва породного массием электрических сигналов с тензрдатчикщ .. ie паем уеелмченвю проницаемости горного

5, встроенных s источник и преобразующих маееиеви вго.гааоносиеети, определяют осдавление сжатого воздухав сигнал, зависит Heave army воздействия на горный мас- от обводненности массива и напряжеинопэ 46 сив и на удаленйи ет рабочей скважины состояния породного массива., Э вЂ”. 5 длми ввви есиовной частоты бурят

Ъ Р Р" ников амплитуду колебаний поднимами От, нев цйывиме пй®вмвтэиеские источники, в минимального до максимального уровня, торйом массиве ощидююот векторы максиопределяемого уровнем достижений напря-. 45 малцаасумавйым напряжений иосиуказанных жений в породном массиве, равном 0;5 от юсточникев ариаитируют в направлении их разрушающих, с таким условием. чтобы не. действия. пре этом параметры вибровозвызывать динамических проявлений гор- действия для иевзрывных пневматических ного давления. Колебания вызывают в по- источников задвот одинаковыми, а воздейродном массиве относительную подвижку 50 ствие на горный массив ведут поэтапно, структурных элементов,. частичную дегаза- вначале дЛя предварительного приведения цию горного массива — истечение газов гориегомассивавколебательноесостояние из пор и трещин пород при изменении воздействуют частотой в диапазоне 60— проницаемости горного массива, пере- 1500щ азатемвоздействуютчастотой,равраспределения поля напряжений на пути 55 ной частоте колебаний горного массива до распространения колебаний и уменьшения достижения эффекта гидроразрыва. динамики проявления горного. давления. 2. Способ по п.1, отличающийся

Этиявленияимеютместокаквслучаерабо- . тем, что во время вибровоздействия ведут ты одиночного источника, так и при работе контроль за напряженным состоянием погруппы источников. родного массива.

1647157

Составитель С.Сопилко

Техред М.Моргентал Корректор C.ojeâêóí

Редактор А,Козориз

Заказ 1385 Тираж 291 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР ..113035, Москва; Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101

3. Способ по п1, от лича ю щи и с я тем, что в рабочую жидкость при нагнетании добавляют 1 чистого кварцевого песка с размерами частиц 1 — 10 мм.

4. Способ по п.1, отличающий с я тем, что воздействие упругой энергией на горный массив производят в режиме накопления при неизменных контактных условиях.

5. Способ по п..1. отличающийся тем, что амплитуду колебаний невэрывных

1 пневматических источников регулируют от минимального уровня до уровня, при котором напряжения в массиве достигнут 0,5 от разрушающих, затем, поддерживая ампли5 туду колебаний на достигнутом уровне, нагнетают рабочую жидкость в скважину.

6, Способ по п1, отл и ч а ю щийс я тем, частоту воздействия невзрывных clHBB10 матических источников регулируют давлением на них материала упруговяэкого тела.