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

00 (Х 4

С5

Изобретение относится к геологии, горному делу и строительству и может быть использовано при опробовании продуктивных горизонтов, при проведении вертикальных горных выработок, а также при различных строительных работах.

Целью изобретения является повышение эффективности извлечения материалов за счет снижения энергоемкости погружения трубы и создания благоприятных условий для выдачи горной массы.

На фиг. 1 представлена схема погружения трубы; на фиг. 2 - поперечный разрез при разупрочнении породы внутри трубы; на фиг. 3 - схема гидроподъема породы с ее размывом газожидкостной струей; на фиг. 4 - схема гидр оподъема в процессе погружения трубы.

Предлагаемый способ при опробовании мощного продуктивного горизонта россыпи с включениями гали. осуществляется следующим образом.

Предварительно до нижней границы интервала извлечения бурят скважину 1 малого диаметра, например, 140 мм. В скважине 1 размещают герметичные оболочки с флюидом или пористый дезинтегрирующий материал 2. В качестве оболочек может быть использован полиэтилен, а в качестве флюида - воздух, вода, водовоздушная смесь или же растворы, при проникновении которых в породу происходит дезинтеграция последней, например растворы кислот, гидразин и т.д. В качестве материала 2 могут быть использованы любые легко дезинтегрирующие материалы с максимально вьюокой пористостью, например пенопласты, резопены, полиуретаны как с внутренней, так и с внещней пористостью, могут быть также использованы фракции крощки из высокопористой резины и т.д.

После заполнения скажины 1 оболочками с флюидом или материалом 2 приступают к погружению трубы 3, например обсадной, с диаметром 800 мм. Погружение могут осуществлять самыми различными способами: вдавливанием, забивкой, с помощью вибрации и т.д. Погружение осуществляют концентрично скважине 1, при этом одновременно с погружением трубы 3 производят разупрочнение пород внутри последней путем приложения направленных от трубы 3 к скважине 1 услий. Указанное действие можно осуществлять с помощью концентраторов напряжений. Например, следующим устройством. На внутренней стенке трубы 3 перед ее погружением жестко крепятся по. окружности уголки 4, а между уголками - пластины 5. Верщины уголков 4 и пластины направлены к оси трубы 3. У башмака трубы 3 уголки выполняют со срезом и герметизируют полость между уголками 4 и внутренней стенкой трубы 3. В данном случае в качестве концентраторов напряжений используются уголки 4 и пластины 5. При внедрении трубы 3 с уголками 4 и пластинами 5 8 породе внутри трубы 3 концентрируют напряжения, направленные в сторону скважины U при этом пластины 5 разупрочняют породу между уголками 4. В силу того, что в скважине 1 расположен пористый материал 2, при возникновении напряжений пОд действием разупрочняемой породы указанный

Q материал деформируется с резким уменьще- нием в размерах в силу своей значительной пористости. Благодаря этому скважина 1 сохраняет свои компенсационные свойства даже при ее полном заполнении материалом 2. Благодаря компенсации и воз5 действию концентраторов напряжений и происходит разупрочнение пород. Аналогичное явление имеет место и при разрущении полиэтиленовых оболочек с флюидом, например водой, который насыщает породы, и еще более активизирует процесс разупрочнения.

Применение целого ряда оболочек необходимо для того, чтобы происходило разруще- ние только тех оболочек, которые находятся выще бащмака трубы 3. Насыщение породы дезинтегрирующими растворами, например,

5 кислот может еще более усилить эффект разупрочнения.

Предварительное размещение оболочки или материала 2 в скважине 1 необходимо для того, чтобы предотвратить ее засыпку верхним разупрочняемым материалом при

0 погружении трубы 3, так как при засыпке скважины 1 горной массой она теряет свои компенсационные свойства. Для предотвращения ухода воды из скважины в начальный период погружения скважина 1 может быть загерметизирована в устье.

5 Благодаря наличию компенсации не только происходит разупрочнение пород внутри трубы 3, но и облегчается процесс ее заглубления. При использовании оболочки с водой или растворами этот процесс еще более обQ легчается в силу обводнения пород в зоне погружения.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает эффективное и быстрое погружение трубы 3 при одновременном обеспечении надежного и существенного разупроч5 нения пород внутри трубы. При этом галька и валуны по существу не препятствуют ни процессу погружения, ни процессу разупрочнения. Так, например, при погружении трубы валуны могут отжиматься внутрь трубы за счет наличия ранее указанной компен0 сации.

Благодаря предварительному разупрочнению всего столба в пределах трубы 3 существенно улучшаются условия для выдачи горной массы на поверхность, которая может быть осуществлена с помощью известных средств, однако наиболее целесообразным является гидравлическое, пневматическое или комбинированное удаление породы.

5

Согласно первому варианту после полного погружения трубы 3 и разупрочнения столба пород внутри трубы с помощью низконапорного гидромонитора 6 с большим расходом жидкости производят размыв пород, при этом в жидкость вводят воздух. Размыв пород нисходящей газожидкостной струей позволяет не только улучщить эффективность действия струи в затопленной среде, но и обеспечить подъем породы в газожидкостной среде, что повыщает эффективность гидроподъема. Ствол гидромонитора постепенно опускают по мере размыва на гибком щланге 7 с центраторами 8, которые скользят по внутренней стенке трубы 3 между концентраторами напряжений. При размыве гидромонитору 6 можно придавать периодически возвратно-поступательное движение. Это улучшает условия размыва и гидротранспорта, при этом гидроподъем при относительно небольших диаметрах трубы 3 можно осуществлять непосредственно по ней, а при больших диаметрах - с помощью специальной эрлифтной пульпоподъ- емной трубы.

Согласно варианту способа используется труба с гереметичными каналами, например с уголками 4, в полости которых под давлением подается вода или газожидкостная смесь. У башмака трубы на уголках установлены насадки, направленные соплами к оси трубы и вверх. С помощью струй, истекающих из этих насадок, дополнитель- тельно дезинтегрируется разупрочненная порода и производится гидроподъем породы на поверхность по трубе 3. В данном варианте

0

0

5

0

гидроподъем осуществляется непосредственно в процессе погружения трубы 3.

Формула изобретения

1. Способ извлечения материалов из подземных формаций, включающий вскрытие формаций компенсационной скважиной, погружение трубы концентрично компенсационной скважине с одновременной дезинтеграцией пород и выдачу породы на поверхность, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности извлечения за счет снижения энергозатрат на погружение трубы при одновременном создании благоприятных условий для выдачи пород, компенсационную скважину на всю высоту заполняют герметичными оболочками с флюидом или пористым материалом, которые разрушают одновременно с погружением трубы, при этом трубу устанавливают на высоту скважины, а дезинтеграцию пород производят внутри трубы концентраторами напряжений, расположенными на ее внутренней поверхности.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что выдачу разупрочненной породы производят после установки трубы путем размыва породы по меньшей мене одной газожидкостной струей и гидроподъема трехфазной смеси по трубе или по пульпоподъем- ной колонне.

3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что выдачу дезинтегрированной породы осуществляют путем гидро- или пневмоподъема по трубе по мере погружения трубы.

Изобретение относится к геологии, горному делу и строительству. Цель изобретения - повышение эффективности извлечения материалов за счет снижения энергоемкости погружения трубы и создания благоприятных условий для выдачи горной массы. Способ включает вскрытие подземной формации компенсационной скважиной (С). На всю высоту С заполняют герметичными оболочками с флюидом или пористым дезинтегрирующим материалом. Затем приступают к погружению трубы, осуществляемому известными способами. Погружение осуществляют концентрично С и одновременно производят разупрочнение пород внутри С концентраторами напряжений. Пористый материал, размещенный в С, при возникновении напряжений под действием разупрочняемой породы деформируется с резким уменьщением в размерах. Благодаря этому С сохраняет свои компенсационные свойства даже при ее полном заполнении материалом. Насыщение породы дезинтегрирующими растворами усиливает эффект разупрочнения. Выдачу разупрочнен- ной породы производят после установки трубы путем размыва породы по меньшей мере одной газожидкостной струей и гидроподъема трехфазной смеси по трубе или по пульпоподъемной колонне. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. с (Л

У

IV

SV

1

h

А. У.

/

г

1

фиг.1

Фиг.2.

фиг.З

фигА