Способ тампонажа буровых скважин и устройство для его осуществления

 

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 .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В 33/13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ "КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

OflMCAHME ИЗОБРЕТЕНИЯ. 2 (54) СПОСОБ. ТАМПОНАЖА БУРОВЫХ

СКВАЖИН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУ. ЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение отйосится к горному делу.

- . Цель — обеспечейие-возможности тампонирования затопленныхот устья буровых сква- жин. Способ вк лючае т доставку тамйбйажной смеси в скважййу 2 в эластичном,контеййере 10 и перекрытие ствола скважины этим контейнером. Последний пе: ремеещают в скважине с использованием кикетиче с кой э нергии потока воды.

Перекрытие ствола скважины -контейнером

10 осуществляют за счет применения в ка7/6 3

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4809262/03 (22) 31.01.90 (46) 23.07.92.Бюл.М 27 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) А.С.Ведяшкин (56) Козловский Е.А. Новая техника и технология разведочного бурения,-M.: Недра, 1972, с,140-141, Авторское свидетельство СССР

1Ф 1375797, кл. Е 21 В 33/134, 1986.

„„ЯЛ„„1749444 А1

1749444

15 пежные элементы

25

35 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

5 с последЪвательно размещенными нэ 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

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, предназначено для тампонажа незатампонированных или некачественно затампонированных 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 илй сразу после окончания ее бурения.

Известен также способ ликвидационного тампонажа скважин, по которому тампонажная 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 тампонажной смеси к месту тампонэжа в контейнера б„определен из соотношения: д,„>D> К +2о, где К вЂ” коэффициент рас-.

0,5 ширения бетона при твердении; Ь вЂ” 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-л ы. специальном снаряде, подсоединенном на бурильных трубах, Недостаток известного способа заключается в невозможности тампонажа незатэмпонированных 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 тампонажной смесью, -выполненный из эластичного материала и имеющий верхний, связанный с несущим тросом, и нижний креНедостатком устройства является невозможность его использования для тампонажа скважин, по которым поступает вода в горн ы е вы ра ботки.

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 тампонажной 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 грузи1749444 лами, и поперечными разрушаемыми связками, расположенными по длине контейнера с интервалом, равным диаметру последнего в расширенном состоянии, при этом контейнер заполнен расширяющимся при твердении бетоном, а диаметр его <Ьк определен из соотношения

d3K > DTK +2b, где DT — диаметр контейнера в расширенном состоянии;

К вЂ” коэффициент объемного расширения бетона при твердении;

Ь вЂ” толщина стенки контейнера после расширения бетона.

Именно использов ание эл.э.стичн ого контейнера определенного диаметра с досыльным узлом и поперечными разрушаемыми связками, с перемещенйем его за счет кинетической энергии потока воды и применения в качестве. тампонажной смеси. pscшир яющегося бетона обесп ечива.ете.я достижение цели изобретения, На фиг,1 показана скважина в процессе спуска контейнера, вертикальный разрез", 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, .закрепленньтми на нем последовательно, Последний поплавок на конце троса закреплен нэ 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 нэ определенном участке скважины (в месте пересечения с прочными породами). Через определенное время происходит твердение бетона внутри

20

50 где л=3,14: зэк — наружный диаметр снаряда;

b,— толщина стенки снаряда после расширения смеси.

Для того, чтобы полностью перекрыть сечение скважины диаметром 0 должно выполняться следующее условие

Л(зэк -2Ь К ЛЭ т

4 4

Откуда требуемый диаметр снаряда составит

< экзот К +2Ь

Пример. По незатампонировэнной 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 водоприток до 65 м /ч, осложнийший технологию проходческих работ.

B районе устья скважины по дну водоема протащили четыре капроновых затяж- . ных троса 5, закрепленных с интервалом 1 м на трехметровом шесте. установленном на корме лодки (не показаны). Грузила 6 и поплавки 7 диаметром 30 мм закреплены на тросах с интервалом 0,7 м. Контрольные (по-. следние на тросе) поплавки закреплены в 7 м от последних грузил, 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 собой резиновую оболочку(длиной 2 м, диаметром 80 мм и толщиной стенок 2 мм), армированную продольными нитями, с отверстием в верхней части. Через это отверстие снаряд заправили свежеприготовленной, расширяющейся при твердении композицией HP-1 с коэффициентом объемного расширения K=5 и прочно завязали. Через 110 мм по длине снаряда

его перехватили стяжками, разрушающимися 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 подготоконтейнера, сопровождающееся его расширением, причем его объем увеличивается в

К раз, где К вЂ” коэффициент расширения бетона, Снаряд диаметром d>< на единицу дли5 ны, имевший объем тампонэжной смеси до тг сонэк 2Ь схватывания -, после расшире4 ния бетона получает объем равный

Л С1эк — 2Ь . К

1749444

Фиг.2 вили и спустили в скважину второй контейнер (для надежности тампонажа), к которо му 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 отрезком троса 16. При расширении тампонажной 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 тампонирования 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.

5 2. Устройство для тампонажа буровых скважин, включающее опускаемый на несущем тросе расширяющийся контейнер, заполненный твердеющей тампонажной смесью, выполненный из эластичного мате10 риала и имеющий верхний, связанный с несущим тросом, и нижний крепежные элементы, о т л и ч.а ю щ е е с я тем, что оно снабжено досыльным узлом, выполненным в виде прикрепленного к нижнему крепеж15 ному элементу затяжного троса с последовательно размещенными на нем поплавками и грузилами, и поперечными разрушающими связками, расположенными по длине контейнера с интервалом, рав20 ным диаметру последнего в расширенном состоянии, при этом контейнер заполнен расширяющимся при твердении бетоном, а диаметр его d>< опоеделен иэ соотношения зэк От К +2Ь, 25 где От — диаметр контейнера в расширенном состоянии;

К вЂ” коэффициент объемного расширения бетона при твердении;

b — толщина стенки контейнера после

30 расширения бетона.