Способ тампонажа буровых скважин и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК E21B33/13 

честве смеси расширяющегося при твердении бетона. Доставку бетона в скважину производят до начала его твердения. Контейнер 10 опускают в скважину 2 на несущем тросе 14. Контейнер 10 имеет верхний 13 и нижний 8 крепежные элементы. Элемент 13 связан с тросом 14. Устр-во снабжено досыльным узлом в виде затяжного троса 5с последовательно размещенными на нем грузилами 6 и поплавками 7 Элемент 8 связан с тросом 5. По длине контейнера 10 с интервалом, равным его диаметру, в расширенном состоянии Дт расположены поперечные разрушаемые связки 11. Диаметр

контейнера Допределен из соотношения: сЬк 5:DT -K05+2b, где К- коэффициент расширения бетона при твердении; b - толщина стенки контейнера 10 после расширения бетона. В районе устья скважины по дну водоема протягивают трос 5. Грузила 6 и поплавки 7 затягиваются в скважину 2, увлекая за собой контейнер 10. Трос 14 закрепляют якорем 15 у устья. Через некоторое время происходит расширение бетона в контейнере. Связки 11 разрушаются, В скважине 2 образуется прочная пробка. 2 ил., 1 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к горному делу. Цель - обеспечение возможности тампонирования затопленных от устья буровых скважин. Способ включает доставку тампо нажной смеем в скважину 2 в эластичном контейнере 10 и перекрытие ствола скважины этим контейнером. Последний перемещают в скважине с использованием кинетической энергии потока воды, Перекрытие ствола скважины контейнером 10 осуществляют за счет применения в ка- IS .3 .

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, предназначено для тампонажа незатампонированных или некачественно зэтампонированных буровых скважин, по которым из водоема на поверхности поступает вода в горные выработки и может быть использовано в угольной и горнодобывающей промышленности для ликвидации притоков воды, поступающей через скважины из водоемов на поверхности.

Известны способы тампонажа скважин путем заполнения их сверху вниз глиной, цементным или глинистым раствором или же установки в них через определенные интервалы разделительных цементных, бетонных или деревянных пробок с заполнением или без заполнения пространства между пробками цементным, бетонными или глинистыми растворами.

Этот способ предполагает тампонаж скважины в процессе или сразу после окончания ее бурения.

Известен также способ ликвидационного тампонажа скважин, по которому тампо- нажная смесь из битумов и синтетических смол подается на нужную глубину в специальном подсоединенном к бурильным трубам снаряде и выдавливается на стенки скважины промывочным насосом.

Этот способ также возможен только в процессе бурения или непосредственно после окончания его.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ ликвидационного тампонажа с доставкой там- понажной смеси к месту тампонажа в

специальном снаряде, подсоединенном на бурильных трубах.

Недостаток известного способа заключается в невозможности тампонажа незатампонированных или некачественно затампонированных скважин, по которым в горные выработки поступает вода из затопленных участков на земной поверхности. Известно также устройство для тампонажа буровых скважин, включающее опускаемый на несущем тросе распирающийся контейнер, заполненный твердеющей там- понажной смесью, выполненный из эластичного материала и имеющий верхний,

связанный с несущим тросом, и нижний крепежные элементы.

Недбстатком устройства является невозможность его использования для тампонажа скважин, по которым поступает вода в

горные выработки.

Цель изобретения - обеспечение возможности тампонажа буровых скважин, по которым в горные выработки поступает вода из водоема на поверхности.

Указанная цель достигается тем, что эластичный контейнер перемещают в скважине с использованием кинетической энергии потока воды, причем перекрытие ствола скважины эластичным контейнером осуществляют за счет применения в качестве там- понажной смеси расширяющегося при твердении бетона, а доставку последнего в скважину производят до начала его твердения. Устройство для тампонажа снабжено

досыльным узлом, выполненным в виде прикрепленного к нижнему крепежному элементу затяжного троса с последовательно размещенными на нем поплавками и грузилами, и поперечными разрушаемыми связками, расположенными подлине контейнера с интервалом, равным диаметру последнего в расширенном состоянии, при этом контейнер заполнен расширяющимся при твердении бетоном, а диаметр его cW определен из соотношения

d3K DjK°- +2b,

где От - диаметр контейнера в расширенном состоянии;

К - коэффициент объемного расширения бетона при твердении;

b - толщина стенки контейнера после расширения бетона.

Именно использование эластичного контейнера определенного диаметра с до- сыльным узлом и поперечными разрушаемыми связками, с перемещением его за счет кинетической энергии потока воды и применения в качестве тампонажной смеси расширяющегося бетона обеспечивается достижение цели изобретения,

На фиг, 1 показана скважина в процессе спуска контейнера, вертикальный на фиг.2 - то же, после расширения тампонажной смеси.

Над устьем 1 (фиг.1) скважины 2, по которой из водоема 3 на поверхности поступает вода в горную выработку 4. по дну водоема 3 перемещают затяжной трос 5 с грузилами 6 и поплавками 7, закрепленными на нем последовательно. Последний по- плавок конце троса закреплен на расстоянии от ближайшего грузила, в 2-3 раза превышающем глубину водоема Нв и является сигнальным. При затягивании в скважину потоком воды какого-либо грузила или поплавка за ним следуют остальные, в том числе и сигнальный, находившийся на поверхности воды. Для того, чтобы поплавки и грузила не расклинились в скважине максимальный их размер принимают не превышающим одной трети диаметра скважины.

Верхний конец затяжного троса 5 присоединяют карабином 8 к кольцу 9 в нижней части контейнера 10 из эластичного материала (например, резина, армированная прочными нитями по длине) заполненного тампонажной смесью из расширяющегося бетона с поперечными разрушаемыми связками 11. Контейнер 10 имеет в верхней части кольцо 12, к которому карабином 13 присоединяется несущий трос 14, присоединенный к якорю 15. Закрепленный якорем 15 несущий трос 14 удерживает эластичный контейнер 10 на определенном участке скважины (в месте пересечения с прочными породами). Через определенное время происходит твердение бетона внутри

контейнера, сопровождающееся его расширением, причем его обьем увеличивается в К раз, где К - коэффициент расширения бетона. Снаряд диаметром d3i на единицу дли- ны, имевший обьем тампонажной смеси до

схватывания

n(dw-2b

-. после расшире-т

ния бетона получает объем равный

0я(гЗэк-2Ь)2К

4

где ,14;

йэк - наружный диаметр снаряда;

Ь. толщина стенки снаряда после рас- jg ширения смеси.

Для того, чтобы полностью перекрыть сечение скважины диаметром DT должно выполняться следующее условие

я(Ьэк-2Ь)2К л:Р2т

04- 4

Откуда требуемый диаметр снаряда составит

К ° 5+2Ь.

П р и м е р. По незатампонированной

5 буровой скважине 2 (фиг.1) диаметром 110 мм, устье 1 которой оказалось на дне искусственного водоема 3 глубиной 2,5 м, после подсечения ее штреком 4 установился водо- приток до 65 м3/ч, осложнивший техноло0 гию проходческих работ.

В районе устья скважины по дну водоема протащили четыре капроновых затяжных троса 5, закрепленных с интервалом 1 м на трехметровом шесте, установленном

5 на корме лодки (не показаны). Грузила 6 и поплавки 7 диаметром 30 мм закреплены ма тросах с интервалом 0,7м. Контрольные (последние на тросе) поплавки закреплены в 7 м от последних грузил.

0 После исчезновения с поверхности воды одного из поплавков к концу затяжного троса 5, на котором он крепился, посредством карабина 8 и кольца 9 присоединен эластичный контейнер 10, представляющий

5 собой резиновую оболочку (длиной 2 м, диаметром 80 мм и толщиной стенок 2 мм), армированную продольными нитями, с отверстием в верхней части. Через это отверстиеснарядзаправили

0 свежеприготовленной, расширяющейся при твердении композицией НР-1 с коэффициентом объемного расширения и прочно завязали. Через 110мм по длине снаряда его перехватили стяжками, разрушающими5 ся при усилии 40-50 кг.

Контейнер 10 с помощью кольца 12 и карабина 13 соединили с несущим тросом 14, длиной 10 м и опустили в скважину с использованием кинетической энергии потока воды. Аналогичным образом подготовили и спустили в скважину второй контейнер (для надежности тампонажа), к которому был присоединен трос длиной 35 м. Длина тросов подбиралась исходя из того, что на глубинах 25-32 м и 38-45 м залегают слои прочных песчаников. Якорь 15, закрепленный на другом конце троса 14, сбросили в воду на расстоянии 5 м от устья скважины. Его местоположение фиксировалось буйком 17, который соединили с якорем 15 отрез- ком троса 16. При расширении тампонаж- ной смеси (фиг.2) образовалась прочная пробка в скважине и прекратилось поступление воды в штрек, после чего якорь подняли и отсоединили от несущего троса. Предварительно перед тампонажом было выполнено определение необходимого диаметра снаряда.

Формула изобретения 1. Способ тампонажа буровых скважин, включающий доставку тампонажной смеси в скважину в эластичном контейнере и перекрытие ствола скважины эластичным контейнером, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности тампони- рования затопленных от устья-буровых скважин, эластичный контейнер перемещают в скважине с использованием кинетической энергии потока воды, причем перекрытие ствола скважины эластичным контейнером осуществляют за счет применения в качестве тампонажной смеси расширяющегося при твердении бетона, а доставку последнего в скважину производят до начала его твердения.

d3K DT K °5+2b.

где DT - диаметр контейнера в расширенном состоянии;

К - коэффициент объемного расширения бетона при твердении;

b - толщина стенки контейнера после расширения бетона.

«7