Способ гидроразрыва пласта при геотехнологической добыче полезных ископаемых Советский патент 1990 года по МПК E21B43/28 

Изoбpeteниe относится к горной промышленности и может быть также использо- вано при геотехнологическом методе добычи полезных ископаемых.

Цель изобретения - повышение эффективности способа за счет увеличения протяженности трещин при одновременном расширении области применения.

На чертеже показан вертикальный разрез схемы осуществления способа.

В заданном интервале гидроразрыва перфоратором, например кумулятивным или нулевым, вскрывают стенки обсадной трубы 1 и затрубное цементное кольцо 2 так, чтобы перфорационные каналы 3 достигали

незатронутой породы 4. В скважину опускают нагнетательную колонну труб 5, оборудованную в нижней .части фильтром 6 с отверстиями меньше диаметра зернистого материала, загружаемого в скважину по слоям 7, 8, 9, причем количество слоев принимают не менее двух (в данном случае на чертеже показано три слоя). Нижний слой 7 загружаемого в затрубное пространство нагнетательной колонны зернистого материала располагают снизу в интервале гидроразрыва, причем этот слой материала является наиболее мелкозернистым. Над этим слоем размещают последующие слои, например 8. 9, с возрастающим размером

О

о ю ю

XI

VJ

фракций. Фильтр 6 устанавливают напротив перфорированного интервала скважи- ны. Верхнюю часть нагнетательной колонны труб 5 оборудуют вибратором 10. В профильтровую часть нагнетательной колонны засыпают мелкозернистый материал, а затем засыпают слоями более крупнозернистые фракции, которые в дальнейшем являются основным материалом, закрепляющим трещину гидроразрыва. Крупнозернистый материал засыпают до устья скважины или по крайней мере на такую высоту от фильтра, при которой давление столба материала, например песка, вместе с заполняющей его поры водой или другой какой-либо жидкостью было больше давления, возникающего при расширении и заполнении трещины гидроразрыва, т.е. давления, близкого к да.влению горных пород, расположенных над трещиной. Нижняя часть колонны труб снабжена клапаном 11, который пропускает зернистый материал внутрь колонны при снижении в ней давления жидкости ниже давления ее в затруб- ном пространстве. Подачу зернистого материала в скважину производят посредством воронки 12 с дозатором 13.

Заполняют скважину водой или иной жидкостью, герметизируют устье скважины и подают в нагнетательную колонну слабо-фильтрующую жидкость или суспензию, на- пример глинистый раствор, под давлением, превышающим давление разрыва пород. После образования трещины разрыва под- ачу глинистого раствора прекращают и начинают подавать в нагнетательную колонну жидкость, например воду, с одновременным включением в работу вибратора 10. Происходит расширение и заполнение трещины разрыва зернистым материалом, причем первоначально в трещину загоняется мелкозернистый материал нижнего слоя, который ввиду своей плотнейшей упаковки формирует расклинивающий конус 14 для создания трещины значительной протяжённости за счет исключения смыкания ее конечной части после снятия давления. Последующие порции более крупного зернистого материала расклинивают и закрепляют трещину в ее основной части 15, прилегающей к скважине. По мере снижения уровня зернистого материала в скважине в нее подают новые порции материала до достижения необходимых размеров заполненной песком трещины.

Применение предлагаемого способа гидроразрыва пласта позволяет формировать трещины значительной протяженности и повышать тем самым эффективность работ по отработке месторождений за счет

создания, например, экранов большой площади.

Пример. Гидроразрыв проводится на месторождении руд, приуроченных к сла5 бопроницаемым электролитам с коэффициентом фильтрации 0,01 м/сут и расположенных на глубине 180 м. Глубина уровня залегания подземных вод 50 м; давление воды на устье скважины, при котором

0 производится разрыв пласта 4 МПа, Давление, необходимое для поддержания трещины с радиусом 10 м-в открытом положении, 2,0-2,5 МПа при дебите нагнетаемой воды 4 л/с.

5В соответствии с перечисленными выше исходными данными гидроразрыва последний производится на глубине 180 м в скважине глубиной 290 м, стенки которой закреплены цементным кольцом 2 и обсад0 ными трубами 1 из поливинилхлорида. В процессе подготовки к гидроразрыву производится круговая перфорация каналами 3 стенок скважины, после которой производится спуск в скважину нагнетательной ко5 ЯСИНЫ труб 5, оборудованной в нижней . части фильтром 6 и клапаном 11. Фильтр представлен металлической сеткой с отверстиями 0,25 мм, намотанной вокруг перфорированной части нагнетательной колонны

0 труб. Затем в скважину засыпают песок 7 фракции 0,25-0,50 мм на высоту двух радиусов скважины над верхним краем фильтра и после этого слой песка 8 фракции 0,5- 1,0 мм по поверхности земли. Засыпку пес5 ка ведут через воронку 12, связанную с оголовками скважины посредством дозатора 13. Нагнетательная колонна через краны 16 и 17 связана с вибратором 10 и насосом 18. В качестве вибратора используют скважин0 ный гидроударник 1-7 или ГП 5, работа которых регулируется посредством кранов 19 и 20. Насос 18 (типа 9 МГр) через всасывающую линию, оборудованную кранами 21 и 22, связан с емкостями с глинистым раство5 ром 23 и водой 24.

После обвязки оборудования и засыпки песка в нагнетательную скважину подают глинистый раствор до появления трещины

0 разрыва, устанавливаемой по резкому снижению давления в нагнетательной линии. После этого переключают насос на подачу воды и включают в работу вибратор, осуществляя тем самым процесс расширения и

5 заполнения трещины песком. При заполнении трещины песком, что контролируется по уменьшению его уровня в скважине, в нее подают дополнительные порции водонасы- щенного песка до ,цостижения трещины раз РЬ1ва заданных размеров, в данном случае

до достижения ею размера 10 м по радиусу от центра скважины.

Оставшийся после этого песок в скважине извлекают путем увеличения подачи воды в нагнетательную колонну при откры- том устье скважины или путем проведения откачки из нагнетательной колонны с одновременной подачей воды в межтрубное пространство. В результате откачки клапан 1.1 открывается и пропускает через себя водо- песчаную смесь. По такому способу извлекается песок и в случае возникновения каких-либо аварийных ситуаций.

Формулаизобретения

Способ гидроразрыва пласта при геотехнологической добыче пo/ eзныx ископаемых, включающий вскрытие пласта перфорацией, подачу в Пласт через колонну нагнетательных труб слабофильтрующей жидкости, гидроразрыв пласта с последующим расширением трещин жидкостью - пе- сконосителем и закрепление их зернистым материалом, отличающийся тем, что,

с целью повышения эффективности гидроразрыва за счет увеличения протяженности трещин, нижнюю часть колонны нагнетательных труб оборудуют в интервале трещины гидроразрыва фильтром с размером отверстий меньшим диаметра зернистого материала, перед проведением разрыва за- трубное пространство нагнетательной колонны заполняют слоями зернистого материала, различающимися по своему гранулометрическому составу, при этом слой наиболее мелкозернистого материала помещают в интервале гидрорёзрыва, а последующие слои располагают над ним с возрастающим по высоте колонны размером фракций, при этом высоту засыпки зернистого материала в скважине выбирают из условия превышения давления столба материала (на уровне разрыва) над давлением, возникающим при. расширении и заполнении трещины, причем расширение трещин жидкостью - песконосителем ,и закрепление их зернистым материалом производят одновременно с вибровоздействием на нагнетательную колонну труб.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при геотехнологическом методе добычи полезных ископаемых. Цель изобретения - повышение эффективности способа за счет увеличения протяженности трещин при одновременном расширении области применения. Вскрывают пласт перфорацией. Заполняют затрубное пространство нагнетательной колонны (НК) зернистым материалом (М). Оборудуют НК фильтром с диаметром отверстий, меньшим диаметра зернистого М различного гранулометрического состава. При этом слой наиболее мелкозернистого М помещают в интервал гидроразрыва. Последующие слои зернистого М помещают над первым слоем с возрастающим по высоте колонны размером фракций. Высоту засыпки зернистого М в скважину выбирают из условия превышения давления столба зернистого М путем одновременного воздействия нагнетания жидкости песконосителя и вибровоздействия на НК. 1 ил.

12

21

22

/