СПОСОБ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОСУШЕНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК E21F16/00 

Изобретение относится к способам осушения обводненных месторождений и может быть использовано при выборе мест бурения скважин, предназначенных для водоснабжения.

Известен способ предварительного осушения месторождений, при котором водопонижающие скважины, предназначенные для откачки воды из обводненного пласта, располагают по узлам правильной сетки.

Недостатки данного способа - необоснованные затраты на сооружение скважин, дебит которых незначителен, и увеличение сроков откачки, что происходит из-за неучета реальной структуры обводненного пласта и его напряженного состояния.

Известен также способ (прототип) предварительного осушения месторождений, при котором водопонижающие скважины располагают группами (кустами) в мульдовых частях складок или в зонах обводненных тектонических нарушений.

Однако зоны максимальной водоотдачи пород из-за неравномерного напряженного состояния массива не всегда совпадают с мульдовыми частями синклиналей. Так, в тектонически напряженных зонах горного массива проницаемость пород значительно уменьшена и флюиды отжаты в области разгрузки. В результате эффективность работы скважин, расположенных в напряженных зонах, снижается. Поэтому при кустовом способе расположения скважин из-за учета блочного строения массива и его напряженного состояния увеличиваются сроки осушения и затраты на эксплуатацию скважин.

Цель изобретения - повышение эффективности предварительного осушения.

Указанная цель достигается тем, что производят геодинамическое районирование месторождения с выделением активных блоков массива и оценкой их напряженного состояния и располагают водопонижающие скважины в разгруженных участках горного массива.

На чертеже показано осуществление предлагаемого способа.

Способ осуществляется следующим образом. С помощью метода геодинамического районирования на основе использования топокарт, аэро- и космоснимков разных масштабов, геологических, геофизических, геоморфологических и других материалов в районе месторождения 1 выделяют тектонически активные блоки 2, которые определяют напряженное состояние горного массива (см. Геодинамическое районирование недр. Методические указания. Л., 1990).

Для характеристики напряженного состояния пород в блоках рассчитывают величины напряжений в долях геостатического давления и изображают их в изолиниях 3. В пределах осушаемого участка 1 по очертанию изолиний 3 устанавливают контуры участков разгрузки 4 и располагают водопонижающие скважины 5 преимущественно в этих участках.

Реализация предлагаемого способа возможна на основании того, что большинство массивов рудных и угольных месторождений находятся в условиях резко неоднородного напряженного состояния. Имеющиеся в массиве неоднородности приводят к возникновению тектонически напряженных и разгруженных зон. В тектонически напряженных зонах под действием высоких напряжений происходит упругое сжатие пород с уменьшением пористости и отжиманием флюидов в области разгрузки. При откачивании воды из зоны разгрузки развивается опорное горное давление, которое еще больше пригружает окружающие породы, стимулируя отжимание флюидов в разгрузочную область. Таким образом, осушение водоносных пород будет происходить эффективнее, в более короткие сроки и при минимальном количестве работающих скважин.

Известно, что напряженное состояние массива пород можно описать на основе метода геодинамического районирования, выявив блочную структуру массива и оценив взаимодействие блоков (см. Батугина И.М., Петухов И.М. Геодинамическое районирование месторождений при проектировании и эксплуатации рудников. М.: Недра, 1988).

Величины действующих напряжений могут быть вычислены в долях геостатического давления γ Н, где γ - объемный вес пород, Н - глубина, на которой оцениваются напряжения, и наглядно изображены в изолиниях.

По рисунку изолиний устанавливаются очертания тектонически напряженных и разгруженных зон. При расположении водопонижающих скважин в тектонически разгруженных участках горного массива будут создаваться благоприятные условия при повышении их дебита и эффективного осушения прилегающих участков массива. Наоборот, при заложении скважин в тектонически напряженных зонах эффект осушения будет значительно снижен из-за негативного влияния горного давления на фильтрацию флюидов из зоны разгрузки в зону пригрузки (к скважине).

Например, указанные закономерности четко выражены при откачке флюидов из продуктивного пласта на Чутырско-Киенгопском месторождении нейти. В частности, установлено, что максимальными среднесуточными дебитами, рассчитанными за период 30 лет, обладают скважины, расположенные в зонах разгрузки. При этом участки максимальных дебитов смещены относительно мульдовых частей месторождения.

Тектонически напряженные и разгруженные зоны выделены и на угольных месторождениях Кузбасса. Например, для шахты Анжерская-Южная Кузбасса определено соотношение главных напряжений как 0,7:1:1,3. При этом максимальное и минимальные сжимающие напряжения действуют в горизонтальной плоскости. Активные тектонические блоки имеют размеры в поперечнике от 0,5 до 2 км. Водоносные песчаники образуют широкую мульду. В результате расчетов определены конфигурации зон разгрузки и пригрузки. Под действием разности давлений флюиды постоянно будут отжиматься из окружающих пород в зоны разгрузки. Поскольку тектонические напряжения действуют стабильно на протяжении многих лет, то при расположении водопонижающих скважин в зонах разгрузки осушение водоносных пород будет достигнуто с применением меньшего количества скважин и за более короткое время.

Сущность изобретения: осуществляют геодинамическое районирование массива месторождения с оценкой его напряженного состояния и располагают водопонижающие скважины в разгруженных участках массива. 1 ил.

СПОСОБ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОСУШЕНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЯ, включающий районирование горного массива месторождения и бурение водопонижающих скважин, отличающийся тем, что проводят геодинамическое районирование горного массива месторождения с выделением активных блоков массива и оценкой его напряженного состояния, а водопонижающие скважины бурят в разгруженных участках горного массива.