Способ скважинного извлечения материалов из мощных подземных формаций Советский патент 1988 года по МПК E21C45/00 

со

00

4

СП

О5

Изобретение относится к геотехнологии и может быть использовано при скважинной гидродобыче полезных ископаемых, а также при валовом опробовании мощных продуктивных горизонтов в условиях вечной мерзлоты.

Целью изобретения является повышение эффективности извлечения в условиях вечной мерзлоты за счет снижения энергоемкости и улучшения условий размыва.

На фиг. 1 представлена схема первоначального поиптервального размыва; на фиг. 2 - схема заполнения отработанных интервалов водой и вспениваюшейся пластмассой; на фиг. 3 - схема размыва разупроч- ненных пород целиков и деформированной пластмассы.

Способ осуществляется следующим образом..

Первоначально формацию до нижней границы извлечения вскрывают скважиной 1, в которой размещают скважинный гидромониторный агрегат 2. С помощью этого агрегата производят круговой поинтервальный по высоте формации размыв пород с оставлением целиков 3 между интервалами. Нечетные интервалы 4 с отсчетом от кровли формации проводят с радиусом, превышающим радиус выемочной камеры, а четные интервалы 5 размывают с радиусом камеры.

Предпочтительно размывать интервалы

от верхней границы извлечения к нижней, т Рззбуривания льда, разупрочненного маеМоп ность указанных интервалов 4 и 5 существенно меньше мощности оставляемых целиков 3 между интервалами.

После размыва всех интервалов в пределах границ извлечения из скважины извлекают скважинный агрегат 2 и в последовательности от нижней границы извлечения к верхней выработанное пространство нечетных интервалов 4 заполняют водой, а четных интервалов 5 - вспенивающейся пластмассой с закрытой пористостью, т.е. пластмассой, поры которой после твердения изолированы друг от друга.

Пластмассу вводят в выработанное пространство четных интервалов 5 следующим образом. С помощью струйной системы с двумя концентричными насадками и двух шлангов в выработанное пространство вводят два вещества, которые при взаимодействии в струе вступают в реакцию с образованием пластической масс,ы с высокой пористостью. Подобные конструкции широко известны и используются в различных областях технологии. Сначала после заполнения нижележащего нечетного интервала 4 водой вспенивающуюся пластмассу вводят в скважину над указанным нечетным интервалом и далее в выработанное пространство четного интервала 5, расположенного над заполненным водой нечетным интервалом 4. При необходимости предварительно в скважине размещают изолирующую пробку, например рези35

сива и пластмассы. В восстановленной скважине размещают скважинный гидромониторный агрегат и производят размыв разупроч- ненных пород целиков 3 и деформированной пластмассы 6 между ледяными перемычками 7 в выработанном пространстве нечетных интервалов. Благодаря тому, что ледяные перемычки выходят за контуры выемочной камеры, они служат в качестве поддерживающих целиков, сохраняющих в устойчивом состоянии стенки камеры при ее боль40 шой высоте. Кроме того, указанные ледяные перемычки 7 предохраняют очистное пространство, в котором работает гидромонитор, от возможных внезапных вывалов сверху. Для уменьщения влияния растепления на монолитность перемычек 7 отработку род и деформированной пластмассы между смежными перемычками производят в последовательности сверху вниз. Это позволяет сохранить нижележащую перемычку, под которой будут производить дальнейшую отработку в монолитном состоянии.

За счет использования энергии перехода воды в лед для разупрочнения пород целиков существенно снижается энергоемкость размыва в силу более эффективной и быстрой дезинтеграции разупрочненных пород по сравнению с монолитными гидромониторной струей. Размыв деформированной пластмассы производится при минимальных энергетических затратах в силу ее невысокой проч50

55

новую манжету, непосредственно над нечетным интервалом 4. В соответствии с указанной последовательностью заполняют водой и вспенивающейся пластмассой все инг тервалы 4 и 5.

После этого осуществляют консервацию зоны ведения работ до полного замерзания воды в нечетных интервалах 4, о чем можно судить по пробному бурению, а также на основании предварительных эксперимен0 тальных работ. В силу увеличения объема заполнителя (льда) нечетных интервалов 4 и благодаря наличию значительного количества пор, заполненных газом, в объеме вспенивающейся пластмассы, которой заг полнено выработанное пространство четных интервалов 5, при замерзании воды происходит резкое перераспределение нагрузки на целики 3 и разупрочнение их пород. В каждом конкретном случае на основании экспериментов определяют мощность нечетных и четных интервалов, а также целиков для обеспечения наиболее равномерного и эффективного разупрочнения пород целиков 3, при этом исходят из минимально возможной высоты интервалов 4 и 5, породы которых необходимо размывать в не- разупрочненном состоянии гидромониторной струей агрегата 2.

Вслед за разупрочнением целиков благодаря замерзанию воды и податливости пластмассы восстанавливают скважину пу0

5

о т Рззбуривания льда, разупрочненного мает Рззбуривания льда, разупрочненного мае

сива и пластмассы. В восстановленной скважине размещают скважинный гидромониторный агрегат и производят размыв разупроч- ненных пород целиков 3 и деформированной пластмассы 6 между ледяными перемычками 7 в выработанном пространстве нечетных интервалов. Благодаря тому, что ледяные перемычки выходят за контуры выемочной камеры, они служат в качестве поддерживающих целиков, сохраняющих в устойчивом состоянии стенки камеры при ее большой высоте. Кроме того, указанные ледяные перемычки 7 предохраняют очистное пространство, в котором работает гидромонитор, от возможных внезапных вывалов сверху. Для уменьщения влияния растепления на монолитность перемычек 7 отработку пород и деформированной пластмассы между смежными перемычками производят в последовательности сверху вниз. Это позволяет сохранить нижележащую перемычку, под которой будут производить дальнейшую отработку в монолитном состоянии.

За счет использования энергии перехода воды в лед для разупрочнения пород целиков существенно снижается энергоемкость размыва в силу более эффективной и быстрой дезинтеграции разупрочненных пород по сравнению с монолитными гидромониторной струей. Размыв деформированной пластмассы производится при минимальных энергетических затратах в силу ее невысокой проч

ности. Одновременно благодаря положительной плавучести размытых фракций пластмассы существенно улучшаются условия гидроподъема горной массы.

Следует также учитывать тот факт, что ледяные перемычки 7 не позволяют крупнообломочным фракциям, образованным при размыве пород между вышележащими ледяными перемычками, попасть в очистное пространство при размыве пород между нижележащими ледяными перемычками, что улучшает условия размыва и гидроподъема. Размыв пород и пластмассы осуществляют путем вращения гидромониторного агрегата с всасыванием пульпы и ее выдачей на поверхность по пульпоподъемной колонне, снабженной гидроэлеватором.

Формула изобретения

Способ скважинного извлечения материалов из мощных подземных формаций, включающий вскрытие формации скважиной, размещение в ней скважинного гидромониторного агрегата, круговой размыв пород

формации с образованием выемочной камеры и гидроподъем горной массы на поверхность, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности извлечения материалов в условиях вечной мерзлоты за счет снижения энергоемкости и улучшения условий размыва, предварительно производят поинтервальный по высоте формации размыв пород с образованием целиков между интервалами и с размывом пород в нечет0 ных, с отсчетом от кровли формации, интервалах радиусом, превышающим радиус выемочной камеры, затем в последовательности от нижней границы извлечения к верхней заполняют выработанное пространство

с нечетных интервалов водой, а четных - вспенивающейся пластмассой с закрытой пористостью, консервируют горные работы до замерзания воды, после чего восстанавливают скважину и осуществляют размыв разупрочненных пород в целиках и деформи0 рованной пластмассы между интервалами, заполненными льдом, при этом размыв пород производят в последовательности сверху вниз под защитой блока льда в вышележащем нечетном интервале.

Изобретение относится к геотехнологии и м.б. использовано при скважин- ной гидродобыче полезных ископаемых и при валовом опробовании мощных продуктивных горизонтов в условиях вечной мерзлоты. Цель изобретения - повышение эффективности извлечения в условиях вечной мерзлоты за счет снижения энергоемкости и улучшения условий размыва. Вскрывают формацию (Ф) до нижней границы извлечения скважиной I, в которой размешают гидромониторный агрегат (ГА) 2. С помошью последнего производят круговой поинтерваль- ный по высоте Ф размыв пород с оставлением целиков 3 между интервалами (И). С отсчетом от кровли Ф нечетные И 4 проводят с радиусом, превышающим радиус выемочной камеры, а четные И 5 размывают с радиусом камеры. После извлечения всех И извлекают ГА 2. В последовательности от нижней границы извлечения пространство нечетных И 4 заполняют водой, а четных И 5 - вспенивающейся пластмассой с закрытой, пористостью. Затем консервируют работы до замерзания воды. В восстановленной скважине размещают ГА 2 и осуществляют размыв разупрочненных пород в целиках 3 и деформированной пластмассы между И, заполненными льдом. Размыв пород производят в последовательности сверху вниз под зашитой блока льда в вышележащем нечетном И. 3 ил. (О (Л

fii3. 2

Редактор И. Рыбченко Заказ 1117/27

Составитель Н. Чертова Техред И. ВересКорректор И. Муска

Тираж 459Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

/ иг

тw

Ш

хЩ Щ

ХХУХ

Зта

Риз. 3