Способ определения растворимости горных пород Советский патент 1984 года по МПК E21B43/28 

00

САЭ

сл

Изобретение относится к строительству и эксплуатации горных выработЬк и может быть использовано для определения растворимости горны пород, необходимой при обосновании добычи полезных ископаемых методом выщелачивания, проектировании полезных нефтегазовых хранилищ, проводке скважин в солевых отложениях и других инженерных задач.

Известен способ определения растворимости горных пород в натурных условиях, например способ рентгенопоглощающей способности пород при подземном выщелачивании полезных ископаемых, включающий нагнетание в скважину нейтрального раствор и растворителя сятределенной концентрации при заданных режимах их циркуляции Ll .

Недостатками этого способа являются низкая представительность и детальность результатов (выбор оптимального растворителя,времени воздействия растворителем на породу его температуры и скорости циркуляции), а также высокие технологические затраты и продолхжтельность исследований .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемс у является способ, определения растворимости горных пород, включающий отбор кернов, изготовление из них калибровочных образцов, воздействие на образцы растворителем с поддержанием заданных температуры, давления и скорост циркуляции 2.

Известный способ является кратковременным и позволяет получить оптимальные параметры температуры, давления и скорости циркуляции растворителя. Однако, применительно к горным породам, он не дает достоверных результатов, так как не учитывает их напряженно-деформированного природного состояния.

Целью изобретения является повышение точности определения растворимости за счет учета природного напряженно-деформированного состояния горных пород.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения растворимости горных пород, включающему отбор кернов, изготовление из них калиброванных образцов , воздействие на образцы растворителем с поддержанием заданных температуры, давления и скорости циркуляции, образцам до воздействия на них растворителем придают напряженно-деформированное состояние, аналогичное состоянию породы на глубине отбора проб, в процессе воздействия растворителем измеряют деформации образцов во времени.

и по их значениям рассчитывают коэффициент растворимости горной породы

Способ осуществляют следуюи им образом.

В скважинах, пробуренных, например, в солевых отложенных, отбирают в виде керна или цшама пробы породы, из которых изготавливают калиброванные образцы. Каждому из образцов в условиях одноосного сжатия ,

придают напряженно-деформированное состояние, аналогичное состоянию породы на глубине отбора проб, и воздействуют на него различньми по свойствам и концентрациям растворителями с поддержаннем в последних заданных температур, давления и циркуляции. При этом используется и эталйнный растворитель, представяющий собой жидкость того же рода,

полностью насыщенную изучаемыми

солями и добавками. В процессе возействия на образец растворителями замеряют его продольные деформации во времени. Затем по значениям деормаций образца рассчитывгцот коэфициент растворимости горной породы, например, из соотношения

Ер

К ЕМ f

где К р - коэффициент растворимости

породы; : Ер - значение продольной деформации образца в раствори5 теле за время опыта tn или за время разрушения образца в растворителе, EI - значение продольной деформации образца, уста0 новленного в эталонный

(нейтральный по отношению в исследуемой горной породе) растворитель, за время опыта t.

5 Коэффициент растворимости является обобщенным параметром напряженного состояния, физико-химических свойств породы, растворителя и времени воздействия растворителя на породу. Поэтому наиболее приемлемый для исследуемой горной породы растворитель, его концентрация и время воздействия растворителя на породу назначается, исходя из наибольшего по величине коэффициента растворимости породы.

Проведенные лабораторные и натурные исследования показали, что предлагаемый способ позволяет повысить достоверность определения 0 растворимости горшлх пород и подобрать для них наиболее оптимальный растворгтель, его концентрацию и время растворения.

Пример. При бурении трестом 5 Белнефтегазразведка отложений каменной соли в Лрипятской.впадине для скважин 2-С-Чернинская и 1-В-Дроздовская были выполнены лабора торные и натурные исследования рас вориыосчк горных пород. В состав исследованной каменной соли BXOJWJFI следующие компоненты: NaCi 97,32, КСг 0,2, MgCI 0,08, CaSO. 1/35 .и нерастворимый остаток 1,05%. Из отобранных в скважинах кернов была изготовлена серия образцов с плотностью равной 2,17 гс/см При испы таниях образцы каменной соли обрабатывсшись фильтром бурового раствора, насыщенного NaCI. Плотность фильтрата составляла 1,18 гс/см . Все испытания проводились при . Поскольку в известных способах определения растворимости веществ результаты не,характеризуются коэф фициентом растворимости, то для сравнительной оценки данных, полученных по известньо и предлагаемой методикам, в качестве обобщенного параметра была принята скорость растворения вещества. Скорость растворения вещества определялась по известной фО1 4уле: где G - вес растворившейся соли F - площадь растворения t - время растворения соли. Вес растворившейся соли определяется по формуле G Vp у где V(4 - объем растворившейся соли f удельный вес соли. Условия испытания и полученные данные свеяены в таблицу. Так, по лабораторным испытаниям проведенные в соогветствии с извест ной методикой, скорость растворения 5 образцов при плотности фильтрата бурового раствора 1,18 гс/см соста вила 0,21 гс-см сутки (таблица}. Использование этих результатов. при бурении солевых отложе.гай приве к кавернообразованиям в стенках .скважин. По данным проведенной кавернометрин были рассчитаны фактические скорости растворения каменно соли,которые по различным скважинам, в ереднем,составили 0,41 Гс/см сут (таблица). Сравнение результатов натурных и лабораторных исследований показывает неудовлетворительную оценку кинетики растворения породы, выполненную по известной методике. С целью получения достоверных ла бораторных данных по предлагаемому способу бипи испытаны аналогичные образцы и буровой раствор. Испытания проводились в условиях одноосного сжатия. При этом уровень напряженности образцов соответствовал &л где 6 - фактическое напряжение породы на глубине отбора керна; 6 - временное сопротивление образцов при одноосном сжатии. Результаты лабораторных испытаний предлагаемым способом показали достаточную практических целей сходимость со скоростью растворения, полученной в натурнш у шовиях методом кавернометрии tтаблица). Для ликвидации осложнений в проводке скважин при заданной скорости раствсюеиия образцов Vg 0,03 ГС/см.сут предлагаемым способом определен соответствующий ей буровой раствор с плотностью фильтрата 1,21 гс/см Применение полученных при бурении солевых отложений позволило ликвидировать имевшиеся-ранее осложнения, связанюге с кавернообразованием стволов сквгшин. Использование предлагаемого х:пособа при добыче полезных ископаемых методом выщелачивания, возведении нефтегазовых подземных хранилищ, проводке скважин в солевых отложениях, интенсификации притоков нефти, газа и призабойной зоне продуктивного пласта и других инженерных задачах позволит существенно снизить материальные затраты и Сроки производства буровых работ по строительству и эксплуатации горных выработок.

СПОСОБ ОТРЕДЕЛЕНИЯ РАСТВбРИМОСТИ ГОРНЬК ПОРОД, включающий отбор кернов, изготовление из них калиброванных образцов, воздействие на образцы растворителем с поддержанием заданных температуры, давления и скорости циркуляции, отличающийся- тем, что, с целью повышения точности определения растворимости за счет учета природного напряженно-деформированного состояния горных пород, образцам до воздействия на них растворителем придают напряженно-деформированное состояние, аналогичное состоянию породы на глубине отбора проб, а в процессе воздействия растворителем измеряют деформации образцов вовремени, и по их значениям рассчитывают коэффициент растворимости горной породы.