Способ скважинного извлечения материалов из мощных подземных формаций Советский патент 1991 года по МПК E21C45/00 

Изобретение относится к геотехнологии и может быть использовано при скважинной гидродобыче полезных ископаемых в условиях вечной мерзлоты.

Цель изобретения - повышение эффективности работ по извлечению материалов из подземных формаций за счет упрощения процесса формирования податливых слоев и расширение условий его применения.

На фиг.1 показана схема заполнения интервалов водой и заполнителем; на фиг.2 - схема размыва пород целика.

Способ осуществляется следующим образом.

Первично формацию до нижней границы извлечения вскрывают скважиной 1, в которой размещают скважинный гидромониторный агрегат 2. С помощью этого агрегата производят круговой поинтервальный по высоте формации размыв пород с оставлением целиков 3 между интервалами. Нечетные интервалы 4 (с отсчетом от кровли формации) проводят с радиусом, превышающим радиус с выемочной камеры, а четные интервалы 5 размывают с радиусом камеры.

Предпочтительно размывать интервалы от верхней границы извлечения к нижней. Мощность указанных интервалов 4 и 5 сущеONЧЭ

Ч)

о

со

ственно меньше мощности оставляемых целиков 3 между интервалами.

После размыва всех интервалов в пределах границ извлечения в скважину 1 подают воду, заполняя ею все выработанное пространство,

В скважине 1 оставляют став гидромонитора 2, через который производят заполнение выработанного пространства интервалов 5 легкодеформируемым материалом с -закрытой пористостью (например, пластмассой, поры которой изолированы друг от друга). При этом для заполнения используют готовую пластмассу, которую образуют заранее, в количестве достаточном для заполнения выработанного пространства соответствующих интервалов (при наличии больших запасов легких шлаков - отходов сжигания углей, в качестве заполнителя интервалов можно использовать эти материалы).

Подготовка заполнителя сводится к разделению материала на куски, размеры которых исключают возможность их застревания в ставе гидромониторе (т.е. наибольший размер куска должен быть не больше 1 /3 внутреннего диаметра става).

До начала работ по формированию податливых слоев став гидромонитора 2 снабжают манжетами из эластичного материала, которые закрепляют по длине става, исключают возможность выхода заполнителя (всплытия) через зазор между ставом гидромонитора 2 и стенками скважины 1 (при величине указанного зазора, меньшей размеров куска - заполнителя, манжеты не будут нужны).

Заполнение выработанного пространства интервалов 5 ведут сверху вниз, при этом став гидромонитора 2 опускают в скважину 1 до тех пор, пока самая нижняя манжета става не перекроет участок скважины 1, расположенный выше интервала 5, подлежащего заполнению, после чего ведут подачу заполнителя до заполнения выработанного пространства интервала 5 и участков скважины 1, непосредственно прилегающих к этому интервалу.

После этого в таком же порядке заполняют следующий нижележащий интервал 5 н т.д.. до заполнения всех интервалов 5, подлежащих заполнению.

В процессе заполнения интервалов 5 объем воды, содержащийся в этих интервалах, будет уменьшен до минимума за счет вытеснения воды заполнителем (пластмассой).

После этого осуществляют консервацию зоны ведения работ до полного замерзания воды в нечетных интервалах 4, при

этом одновременно осуществляют охлаждение става гидромонитора 2, например, подачей в него холодного теплоносителя или охлаждением выступающего из скважины

участка става гидромонитора 2-. В первую очередь замерзает вода на участках скважины, пересекающих целики, поскольку интенсивность охлаждения (отвода тепла) в пределах этих объемов воды максимальная,

0 так как отношение площади охлаждающей поверхности к величине объема воды на этих участках скважин больше, чем на участках, пересекающих выработанное пространство интервалов.

5 Таким образом, до застывания воды в интервалах 4 формируется ледяная пробка, изолирующая интервалы 5 от интервалов 4, исключающая в дальнейшем связь этих интервалов в процессе замерзания воды.

0 О замерзании воды можно судить на основании предварительных экспериментов.

В силу увеличения объема заполнителя (льда) нечетных интервалов 4 и благодаря

5 наличию значительного количества пор, заполненных газом, в объеме заполнителя (пластмассы), которым заполнено выработанное пространство четных интервалов 5, при замерзании воды происходит резкое

0 перераспределение нагрузки на целики 3 и разупрочнение их пород. В каждом конкретном случае на основании экспериментов оп- ределяют мощность нечетных и четных интервалов, а также целиков для обеспече5 ния наиболее равномерного разупрочнения пород целиков 3, при этом исходят из минимально возможной высоты интервалов 4 и 5, породы которых необходимо размывать в неразупроченном состоянии гидромонитор0 ной струей агрегата 2.

Объем заполнителя в интервале 5 принимают больше объема, потребного для срабатывания льда (образующегося в интервале 4), на величину, обеспечивающую

5 компенсацию уменьшения объема заполнителя из-за льдообразования в объеме воды, оставшемся в интервале 5 после его заполнения кусками пластмассы.

Вслед за разупрочнением целиков вос0 станавливают скважину оттайкой става гидромонитора 2 и производят размыв разупрочненных целиков 3 и деформированных податливых слоев 6 между ледяных перемычек 7, образовавшихся в нечетных

5 интервалах.

Благодаря тому, что ледяные перемычки выходят за контуры выемочной камеры, они служат в качестве поддерживающих целиков, сохраняющих в устойчивом состоянии стенки камеры при ее большой высоте. Кроме того, указанные ледяные перемычки 7 предохраняют очистное пространство, в котором работает гидромонитор, от возможных внезапных вывалов сверху, Для уменьшения влияния растепления на монолитность перемычек 7 отработку пород и деформированного податливого слоя между смежными перемычками производят в последовательности сверху вниз. Это позволяет сохранить нижележащую перемычку, под которой будут производить дальнейшую отработку в монолитном состоянии.

Формула изобретения Способ скважинного извлечения материалов из мощных подземных формаций, включающий вскрытие формации скважиной, поинтервальный по высоте формации размыв пород с оставлением целиков между интервалами, заполнение выработанного пространства части интервалов водой с формированием в выработанном пространстве остальных интервалов податливых слоев из легкодеформируемого материала с

закрытой пористостью, консервацию скважины до замерзания воды, последующее восстановление скважины, размыв пород целиков и подъем горной массы на поверхность, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работ по извлечению материалов за счет упрощения процесса формирования податливых слоев и расширения условий его применения, заполняют водой весь объем выработанного пространства формации, после чего в выработанное пространство интервалов, предназначенных для формирования податливого слоя, подают куски готовой пластма.ссы с закрытой пористостью в объеме, достаточном для формирования податливого слоя, при этом подачу пластмассы в выработанное пространство соответствующих интервалов ведут через став гидромониторного агрегата последовательно, начиная с верхнего, причем после формирования податливых слоев став гидромонитора охлаждают до температуры, меньшей температуры замерзания воды.

Изобретение относится к геотехнологии и м.б. использовано при скважинной гидродобыче полезных ископаемых в условиях вечной мерзлоты. Цель изобретения - повышение эффективности работ по извлечению материалов из подземных формаций за счет упрощения процесса формирования подат-ливых слоев и расширения условий его применения. Для этого формацию вскрывают скважиной и осуществляют поинтерваль- ный размыв пород с оставлением целиков. Заполняют весь объем выработанного пространства водой. В четные интервалы с отсчетом от кровли формации подают куски готовой пластмассы с закрытой пористостью в объеме, достаточном для формирования податливого слоя. Подачу пластмассы в выработанное пространство ведут через став гидромониторного агрегата, начиная с верхнего, причем после формирования податливых слоев став гидромонитора охлаждают до т-ры, меньшей т-ры замерзания воды. Скважину консервируют до замерзания воды, после чего восстанавливают, размывают породы целиков и поднимают горную массу на поверхность. Мощность размываемых интервалов определяют экспериментально исходя из необходимости размыва неразупрочненных пород минимальной высоты. 2 ил. Ё