Способ гидроразрыва породного массива Советский патент 1991 года по МПК E21F5/00 

1

(21)4705490/03 (22) 15.05.89 (46)07.05.91. Бюл.№17 (75) А.В.Бакулин

(53)622.271 (088.8)

(56)Notle KY. Принципы проектирования гидроразрыва, основанного на анализе давления - SPE Prod. Eng., 1988, 1, ISfe 3, с.22 - 30.

Авторское свидетельство СССР № 1165801. кл. Е21 F5/00, Т983.

(54)СПОСОБ ГИДРОРАЗРЫВА ПОРОДНОГО МАССИВА

(57)Изобретение относится к горному делу и предназначено для предотвращения внезапных выбросов угля, породы и газа. Цель изобретения - повышение эффективности и безопасности работ по проведению гцдро- разрыва породного массива путем увеличения проницаемости горного массива (ГМ) и его газоносности. Для этого в ГМ бурят рабочую скважину (С), обустраивают ее устьевой арматурой и соединяют с насосом и питающим трубопроводом. Затем подают в систему и нагнетают в С рабочую жидкость и возбуждают в ней упругие колебания. Причем вначале предварительного приведения ГМ в колебательное состояние воздействуют частотой в диапазоне 60-1500 Гц. Затем воздействуют частотой, равной частоте колебаний ГМ, до достижения эффекта гидро- разрыва. После определения основной частоты воздействия на ГМ на удалении от рабочей С 3 - 5 длин волн основной частоты бурят дополнительные С. Размещают в них невзрывные пневматические источники(НПИ). Определяют в ГМ векторы максимальных главных напряжений и в направлении их действия ориентируют оси НПИ. Параметры для НПИ задают одинаковыми. По истечении необходимого времени НПИ выключают и перемещают на новое место. 5 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для предотвращения внезапных выбросов угля, породы и газа.

Цель изобретения - повышение эффективности и безопасности работ по проведению гидроразрыва породного массива путем увеличения проницаемости массива и его газоносности.

На чертеже приведена схема для иллюстрации предлагаемого способа.

На схеме показаны горный массив 1, горная выработка 2, скважины 3 с размещенными в них невзрывными пневматическими источниками 4 и встроенными в них тензодатчиками 5, компрессор 6 высокого

давления, электронный пульт 7 управления. рабочая скважина 8, скважина 9 с размещенными в ней средствами контроля горного давления и максимальное а и минимальное О2 главные напряжения в породном массиве.

Способ осуществляют следующим образом.

С помощью датчиков давления горных пород, устанавливаемых в скважине 9, определяют поле напряжений и главные векторы в породном массиве, в котором требуется вызывать колебания и который вмещает рабочую скважину 8,

В выработке, находящейся на том же горизонте, где пробурена рабочая скважина, бурят скважины 3 ф 500 - 700 мм и глуО N V4

СЛ VI

биной 7 - 12 м и размещают в них невзрывные пневматические источники А в один ряд, причем направление воздействия совпадает с одним из главных напряжением в породном массиве основной выработки 2, т.е. источники 4 устанавливают в плоскости, проходящей через линию действия максимального главного напряжения.

Максимальный диаметр и глубины сква- жины для размещения невзрывных пневматических источников выбирают, исходя из оптимальных условий возбуждения сейсмических колебаний на частотах 60 - 1500 Гц, при которых имеет место максимальная за- качка упругой энергии в тело горной выработки и составляющая 3 - 16% энергии, поступающей в источник от компрессора высокого давления 6 - до 300 атм. Глубина скважины 3 оптимальна величине давления, обеспечиваемого столбом материале упру говязкого тела, которым заполняют скважину после установки в ней источника 4, и определенной в зависимости от частоты излучения источника и составляющей для диапазона частот 60 - 1500 Гц 7 - 12 м. Скважины 3 бурят на расстоянии 3-5 длин волн основной частоты, излучаемой в массив 1, что составляет около 300 м. На таких удалениях поле упругих напряжений от ис- точника равномерно.

Время воздействия группы источников до приведения массива в неудароопасное состояние, регулируемое посредством электронного управления 7 с использованием электрических сигналов с тензодатчиков 5, встроенных в источник и преобразующих давление сжатого воздуха в сигнал, зависит от обводненности массива и напряженного состояния породного массива.

При синхронной работе группы источников амплитуду колебаний поднимают от минимального до максимального уровня, оп ределяемого уровнем достижений напряг- жений в породном массиве, равном 0,5 от разрушающих, с таким условием, чтобы не вызывать динамических проявлений горного давления. Колебания вызывают в породном массиве относительную подвижку структурных элементов, частичную дегазацию горного массива - истечение газов из пор и трещин пород при изменении проницаемости горного массива, перераспределения поля напряжений на пути распространения колебаний и уменьшения динамики проявления горного давления. Эти явления имеют место как в случае работы одиночного источника, так и при работе группы источников.

Работу группы источников контролируют геомеханическими методами исследований.

Воздействуя на породный массив вибрационными нагрузками, измеряют его напряженно-деформированное состояние и при достижении в нем напряжений, не превышающих 0,5 от разрушающих, начинают подавать под давлением в скважину 8 рабочую жидкость с добавкой 1 % чистого кварцевого песка с размерами частиц 1-10 ммТ Таким образом, массив обрабатывается вибрационными нагрузками в широком диапазоне частот 60 - 1500 Гц, что способствует повышению проницаемости горных пород и эффективности способа.

По истечений необходимого времени невэрыеные сейсмические источники выключают и перемещают на новое место, предварительно пробурив для них скважины или оставляют на старом, если сохраняется возможность повторного воздействия на породный массив и достижения в нем необходимого эффекта.

Формула изобретения

0

пневматических источников регулируют от минимального уровня до уровня, при котором напряжения в массиве достигнут 0,5 от разрушающих, затем, поддерживая амплитуду колебаний на достигнутом уровне, нагнетают рабочую жидкость в скважину.

6. Способ по п.1,отличающийся тем, частоту воздействия невзрывных пневматических источников регулируют давлением на них материала упруговяэкого тела.