Способ ориентированного разрыва горных пород Советский патент 1990 года по МПК E21B43/26 E21C41/18 

Изобретение относится к горному делу, может быть использовано при добыче твердых полезных ископаемых геогех- нологическш-1 методами, при добыче нефги и газа для повышения дебита скважин, при управлении труднообрушае- мой крогшей в лавах посредством ее расслоения, при управляемом обрушении склоновых породных массивов и бортов карьеров, а также при создании ориентированных подземных экранов, например водоизоляционных, и может найти применение в горной и нефтедобывающей промышленности.

Цель изобретения - повышение эффективности гидроразрыва за счет снижения затрат и энергоемкости способа.

На фиг. 1 представлена схема реализации способа с земной поверхности-; на фиг. 2 - схема подземной реализации способа над угольным пластом; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2.

При проведении ориентированного разрыва массива 1 горных пород в нем бурят инициирующую (основную) скважину 2 и ряд дополнительных скважин 3, ориентированных в направлении развития трещины в пределах ее распростраел

со

ел

со со

ГчЭ

нения. В забойной части скважины 2 специальным устройством прорезается дискообразная инициирующая полость (зародышевая щель) 4 со смыкающимися берегами в сторону от скважины и устанавливается герметизатор 5. В допол нительных сквтжинах 3 также устанавливаются герметизаторы 6 за зоной 7 грещиноватости перед проектируемой трещиной гидроразрива. Через герметизаторы проходят трубы 8 от высоконапорных насосов 9. Давление подаваемой жидкости измеряется манометрами 10.

Разрыв массива 1 горных пород начи нают с подачи во все скважины 2 и 3 жидкости под давлением меньшим, чем необходимо для разрыва горной породы. Затем давление жидкости в зародышевой щели 4 инициирующей скважины начинают повышать, в результате чего раздвигаются ее берега и начинается ориентированный, гидроразрыв. Фронт трещины 11 , образованный гидроразрывом горных пород, перемещается в сторону допол- нительных скважин 3. Когда фронт трещины достигает ближайшей дополнительной скважины, в ней резко изменяется давление жидкости, что фиксируется соответствующим манометром. В этот мо- мент насос у этой Скважины включают и увеличивают давление жидкости до давления, обеспечивающего развитие трещины до очередной дополнительной скважины., Разрыв массива горных пород продолжают до тех пор, пока создаваемая трещина не достигнет требуемых размеров .

Для ориентированного разупрочнения массива горных пород в труднодоступных местах, например при разупрочнении груднообрушаемых кровель над уголным пластом, дополнительные скважины бурятся под углом к плоскости распространения трещины. Это позволяет проводить разупрочнение кровли даже над угольным пластом, расположенным рядом с отработанным смежным пластом. Разрыв массива можно производить в два слоя, а также осуществлять разупрочнение труднообрушаемой кровли, зависающей за крепью в выработанном пространстве.

Дополнительные скважины 3 бурят на высоту (L) , превышающую расстояние от устья скважины до плоскости разрыва (h) , и герметизируют на высоте, не превышающей этого расстояния (1) , за зоной грещиновагости 7. Дополнител ь

ные скважины 3 могут быть пробурены параллельно инициирующей скважине 2 либо под углом к плоскости распространения трещины при направлении трещи ны в труднодоступные места. При этом расстояние между скважинами, а также отрезок наклонной скважины между ее забоем и зоной герметизации должны находиться в пределах радиуса распространения трещины.

Расстояние между скважинами определяют из выражения

rh (0,8 I

/-/2ffK(P),

п

5

0

5

где п - номер скважины;

rh- расстояние n-й скважины до предыдущей;

Q 0(Р- расход жидкости, подаваемой в предыдущую скважину,

Qh(P.) расход жидкости, подаваемой в п-ю скважину,

К (Р) - функция, характеризующая расход жидкости при давлении Р, идущей на фильтрацию через единицу площади поверхности разрыва.

Формула изобретения

Способ ориентированного разрыва горных пород, включающий бурение инициирующих скважин в направлении распространения трещин, создание в скважинах инициирующих полостей, герметизацию этих полостей и формирование трещины гидроразрыва пород нагнетанием в них жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности гидроразрыва за счет снижения затрат и энергоемкости способа, бурят дополнительные скважины в пределах распространения проектируемой трещины гидроразрыва на расстоя-, нии от предыдущей скважины, определяемом из выражения

rn(o,8Yq0(p)+ I VQn(P)J//2i K(p; ,

1

где n - номер скважины;

rn - расстояние n-й скважины до

предыдущей; Q 0(Р) - расход жидкости, подаваемой

в предыдущую скважину; Qn(P расход жидкости, подаваемой в n-ю скважину;

®

фиг1

Изобретение относится к горной нефтедобывающей промышленности. Цель - повышение эффективности гидроразрыва пород за счет снижения затрат и энергоемкости способа. Бурят скважины в направлении распространения трещин. В скважинах создают инициирующие полости, герметизируют их и формируют трещины гидроразрыва пород нагнетанием в них жидкости. В пределах распространения проектируемой трещины гидроразрыва бурят дополнительные скважины на расстоянии от предыдущей скважины, определяемом по расчетной формуле в зависимости от расхода жидкости, подваемой в предыдущую скважину и в последующую скважину. Дополнительные скважины герметизируют до проектируемой трещины гидроразрыва и нагнетают в них жидкость под давлением ниже давления гидроразрыва. После образования трещин в инициирующей скважине прохождение ее в дополнительной скважине фиксируют по изменению давления жидкости в этой скважине. Затем формируют трещину гидроразрыва в дополнительной скважине увеличением давления жидкости в ней до давления гидроразрыва. 3 ил.

Фиг 2