Способ разобщения интервалов гидрообработки массива горных пород Советский патент 1989 года по МПК E21F7/00 E21F5/02 

4

СП

со о

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при установке в направленных скважинах разобщающих мостов для изоляции обработанных интервалов при поинтервальной гидрообработке массива горных пород.

Целью изобретения является повыщение ;эффективности поинтервальной гидрообработки массива через наклонные и горизонтальные скважины и снижение трудоемкости работ.

На фиг. 1 приведена общая схема установки разобщающего моста в скважине с горизонтальным окончанием ствола; на фиг. 2 - схема наконечника на конце насосно-компрессорных труб.

Способ осуществляют следующим образом.

Бурят скважину до пересечения ее с обрабатываемым горным массивом, крепят ее колонной 1 обсадных труб, перфорируют отверстия 2 в первом интервале гидрообработки и нагнетают рабочую жидкость.

После окончания нагнетания расчетных объемов рабочей жидкости в скважине возникает избыточное давление за счет напряженного состояния обрабатываемого горного массива и вытеснение части объема ранее закачанной жидкости. Для перекрытия в этих условиях интервала гидрообработки мостом из диспергированного материала в ампулах в скважину опускают колонну 3 насосно-компрессорных труб, передний конец которой оборудуется полым ци- линдроконическим наконечником 4, диаметр передней части которого больще диаметра задней части, т. е. . Диаметр передней части наконечника 4 выбирается с таким расчетом, чтобы зазор между ним и стенкой обсадной колонны 1 скважины не превышал 0,6 диаметра применяемой в наполненном состоянии ампулы 5 из эластичного материала. Это условие соблюдается, чтобы ампулы 5 не попали в полость между обсадной колонной 1 и колонной 3 насосно-компрессорных труб под действием обратного потока жидкости, поступающей из горного массива. Передняя и задняя части наконечника 4 разделяются пазом 6, опоясывающим наконечник, который соединен посредством каналов 7, направленных под острым углом а к оси наконечника, с внутренней полостью 8 наконечника 4. Задняя часть наконечнтса 4 имеет внещний диаметр при котором обеспечивается пропуск прода вочной жидкости в полость между обсадной колонной 1 и насосно-компрессорными трубами 3) что достигается величиной площади поперечного сечения зазора между задней частью наконечника 4 и стенкой обсадной колонны 1 скважины, равной сумме площадей проходного сечения насосно- компрессорных труб и площади сечения всех каналов, так как продавочная жидкость движется по схеме поверхность - внутренняя полость насосно-компрессорных труб - внутренняя полость наконечника - каналы, соединяющие внутреннюю полость наконечника и полость между колоннами обсадных и насосно-компрессорных труб, - полость между колоннами обсадных и насосно-компрессорных труб - поверхность.

После спуска в колонну 1 скважины колонны насосно-компрессорных труб 3 с наконечником 4 производят подачу в колонну 3 ампул 5, изготовленных из эластичного материала и заполненных диспергированным материалом (песок, глина, мел, опилки и др.), и продавливают их по колон5 не 3 водой. Выходя из наконечника 4, ампулы 5 перекрывают перфорационные отверстия 2 обсадной колонны 1 скважины и тем самым происходит изоляция обработанного интервала, а жидкость, проталкивающая ампулы 5 по насосно-компрессорным

0 трубам 3, возвращается по каналам 7 наконечника 4 в полость между обсадными трубами 1 и насосно-компрессорным трубам 3 и далее на поверхность. По мере заполнения свободного отрезка обсадной колонны 1 скважины ампулами 5 колонну насосно-компрессорных труб 3 приподнимают, при этом образуется свободное пространство, которое в дальнейшем заполняется ампулами 5. «Подрыв - колонны насосно-компрессорных труб производят с учетом

0 объема ампул 5 при подаче их в одной серии, а количество ампул (шт.) в серии определяется из соотношения

«.

L-vt 2

5

где L - длина вертикальной части скважины, м;

V - средняя скорость движения ампулы с диспергированным материалом под собственным весом в жидкости, которой заполнена скважины, м/с; 0 t - время от окончания посылки последней ампулы до начала их продав- ливания, с;

/ - расстояние между посылаемыми ампулами, м.

При соблюдении этого условия все ампулы разделены одна от другой перегородкой из продавочной жидкости и при их движении (продавливании) исключается возможность образования пробок внутри колон- нь1 насосно-компрессорных труб 3. После установки разобщающего моста производят подъем насосно-компрессорных труб 3 на поверхность, производят вскрытие (перфорацию) во втором интервале обработки, нагнетают в массив горных пород расчет5 ный объем рабочей жидкости и процесс установки разобщающего моста повторяется до полной обработки всех интервалов. Далее производят разрушение установленных

мостов гидромонитором или долотом, приводимым в движение, например, винтовым двигателем, с удалением материала разобщающих мостов на поверхность.

Пример. На- поле щахты через вертикально-горизонтальную скважину проводят поинтервальную гидрообработку песчаника /isS/ze с целью дегазации углепородного массива. Длина скважины 1865 м, длина горизонтальной части 500 м, вертикальной - 950 м и наклонной - 415 м. Количество интервалов гидрообработки песчаника 8. Скважина обсажена диаметром 146 мм, толщина стенки 10,7 мм. В каждом интервале гидрообработки намечают закачать по 12000 м воды с темпом нагнетания до 60 л/с. Перфорация обсадной колонны в каждом интервале осуществляется корпусным кумулятивным перфоратором ПНКТ-1-89, количество перфорационных отверстий в каждом интервале обработки 20. Максимальный диаметр перфорационного отверстия 20 мм. Таким образом возможно использование ампул, которые применяются для гидрозабойки скважин при проведении взрывных работ в щахтах. Данные ампулы выпускаются промышленностью. Диаметр одной ампулы 35 мм, ее длина 300 мм.

После окончания процесса нагнетания воды в породный массив установлено, что избыточное давление на устье закрытой скважины 3 МПа, что вызывает обратный поток жидкости из обработанного массива. Для установки разобщающего моста в скважину опускают насосно-компрессорные трубы, оборудованные на конце наконечником. Диаметр передней части наконечника 118 мм, а задней - 94 мм. Насосно- компрессорные трубы применяют диаметром 73 мм с толщиной стенки 5,5 мм. Передняя и задняя части наконечника разделены пазом треугольного сечения, проходящим по периметру наконечника. Паз наконечника с его внутренней полостью соединен 40 отверстиями диаметром 10 мм каждый.

В насосно-компрессорные трубы посылают по одной через равные промежутки времени ампуле, наполненной глиной. Количество (шт.) посылаемых в серии ампул определяют из соотнощения

--.

где L - длина вертикальной части скважины (950 м); V - средняя, скорость движения ампулы

с глиной в воде, (0,2 м/с); t - время от окончания посылки последней ампулы до начала их продавли- вания (300 с);

/ - расстояние между посылаемыми ампулами (3м).

п 270 щт.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Учитывая, что в каждом метре обсадной трубы скважины помещается 40 наполненных ампул, принимают длину камеры, куда доставляются ампулы, 7 м. После подачи ампул в насосно-компрессорные трубы производят продавку их водой объемом не менее 7,0 м и проверяют местонахождение ампул в скважине, опустив насосно- компрессорные трубы до упора. Затем приподнимают их на 7 м, посылают следующую серию ампул и продавливают их водой. Каждый интервал гидрообработки от последующего интервала находится на расстоянии 70 м. На перекрытие внутреннего пространства обсадной колонны между двумя интервалами гидрообработки затрачено 3000 ампул. Полностью на скважину необходимо затратить 18,6 тыс. ампул. По окончании гидрообработки последнего интервала разбуривают разобщающую пробку щаро- шечным долотом диаметром 112 мм с применением винтового двигателя Д-88. Удаление продуктов разбуривания осуществляется вымыванием путем прямой циркуляции. Далее приступают к откачке жидкости и газа из скважины.

Формула изобретения

1. Способ разобщения интервалов гидрообработки массива горных пород, включающий проходку скважины, перфорацию эксплуатационной колонны в каждом интервале обработки, поинтервальное нагнетание в массив горных пород расчетного объема рабочей жидкости, установку в каждом интервале разобщающего моста из диспергированного материала, заключенного в ампулы из эластичного материала, посылаемые в скважину в зону установки моста по колонне насосно-компрессорных труб с про- давливанием их в режиме прямой циркуляции водой с последующим разрушением разобщающих мостов и извлечением продуктов разрушения разобщающих мостов после обработки всех интервалов скважины, и ее освоение, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности поинтервальной гидрообработки массива через наклонные и горизонтальные скважины и снижения трудоемкости работ, конец колонны насосно-компрессорных труб оборудуют полым цилинд- роконическим наконечником, на поверхности которого по окружности выполняют паз и соединяют его с внутренней полостью наконечника посредством каналов, диаметр каждого из которых имеет величину, меньшую 0,6 диаметра применяемых ампул из эластичного материала в наполненном состоянии, направленных к оси наконечника под острым углом с вершиной, обращенной к забою скважины, а ампулы с диспергированным материалом посылают в скважину сериями, причем количество ампул п в каждой серии определяют из соотношения

длина вертикальной части скважины, м;

средняя скорость движения ампулы в жидкости, которой заполнена скважина, м/с;

время от окончания посылки послед- ней ампулы до начала процесса

продавливания, с;

0

/ - расстояние между посылаемыми в скважину ампулами, м.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что зазор между передней частью наконечника и стенкой обсадной колонны не превышает величины 0,6 диаметра применяемой ампулы в наполненном состоянии.

3.Способ по п. , отличающийся тем, что суммарная площадь сечения каналов наконечника равна площади внутреннего сечения насосно-компрессорных труб.

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение эффективности интервальной гидрообработки массива через наклонные и горизонтальные скважины и снижение трудоемкости работ. Бурят скважину до пересечения ее с обрабатываемым горным массивом, крепят колонной обсадных труб, перфорируют отверстия в первом интервале гидрообработки и нагнетают рабочую жидкость. Для перекрытия интервала гидрообработки мостом из диспергированного материала в ампулах в скважину опускают колонну насосно-компрессорных труб. Передний конец труб оборудуют полым ци- линдроконическим наконечником. Диаметр передней части последнего выбирают такой величины, чтобы зазор между наконечником и стенкой обсадной колонны не превышал 0,6 диаметра ампулы. Это позволяет предотвратить попадание ампул в полость между колоннами труб. Передняя и задняя части наконечника разделены пазом, соединенным с внутренней полостью наконечника посредством каналов. Суммарная площадь сечения каналов равна площади внутреннего сечения колонны труб. Оси каналов направлены к оси наконечника под острым углом с вершиной, обращенной к забою скважины. Ампулы с диспергированным материалом посылают в скважину сериями. Кол-во ампул в серии определяют по формуле в зависимости от длины скважины, средней скорости движения, расстояния и времени процесса. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. i (Л

Редактор А. Шандор Заказ 7150/28

Составитель И. Федяева

Техред И. ВересКорректор В. Бутяга

Тираж 410Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1133035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фие.2