Способ повышения проницаемости горных пород

 

Изобретение предназначено для повышения проницаемости горных пород при добыче полезных ископаемых. В массив бурят скважину, заполняют ее упруговязким телом и осуществляют вибровоздействие. Новым является то, что в скважину закачивают растворы гидроокиси натрия или гидроокиси натрия с метанолом,нагретые до 80°С; 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ. (2 ) 4912626/03 (2 ) 19.02.91 (4 ) 30.08.93, Бюл. %32 (7 ) А.В.Бакулин и В,Н.Бакулин (7 ) В.Н. Бакулин (5 ) Авторское свидетельство СССР

N ., 1647157, кл. Е 21 F 5/00, 1989. (5 ) СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПРОНИЦАЕМОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение касается гео- и горнотехнологических процессов и может быть ис- пользовано для увеличения гидро- и аэродинамических связей горного массива при добыче нефти, тепла или газа.

Цель изобретения — увеличение трещинОватости.

На чертеже приведена схема реализации предлагаемого способа: 1 — горный массив, 2 — рабочая скважина, 3 — обсадная труба с перфорацией, 4 — слой редкоземельного вещества, нанесенный по внешнюю поверхность обсадной труби, б — влвктроди, б— источник возбуждающего напряжения, 7— блок согласования, 8 — микропроцессор, 9.— гидроимпульсатор для нагнетания растворрв, 10 — отверстия в обсадной трубе (перфорация).

Способ осуществляют следующим образом, В горном массиве 1 бурят рабочую сквах ину 2, армируют ее обсадной трубой с перфорацией 10, Наносят на внешнюю поо верхность обсадной трубы 3 слой редкоземельного вещества 4, вставляют в него электроды 5, подключают к источнику возб уждающего напряжения 6, связанным по-т — .

„.,5U„„1838628 А3 (st)s Е 21 F 5/00, E 21 В 43/26 (57) Изобретение предназначено для повышения проницаемости горных пород при добыче полезных ископаемых, В массив бурят скважину, заполняют ее упруговязким телом и осуществляют вибровоздействие, Новым является то, что в скважину закачивают растворы гидроокиси натрия или гидроокиси натрия с метанолом, нагретые до 80 С;

2 з.п. ф-лы, 1 ил. следовательно через блок согласования 7 с микроЭВМ, посредством которого управляют работой виброисточника, причем, подавая на слой редкоземельного вещества 4 возбуждающее напряжение, возбуждают в Л нем электромагнитные колебания, часть ко- С торых (до 50%) переходит в упругие колебания в выбранном диапазоне частот, изменяя величину и частоту возбуждающего напряжения, управляют параметрами упругих ко-й лебаний в широком диапазоне частот — от герц до килогерц. С помощью датчика давления горных пород, устанавливаемых в (А контрольную скважину определяют nohe íà- QQ пряжений и главные векторы максимально- (ro и минимального главных напряжений и Я ориентиоуют направление вибровоэдейст- ()р вия в плоскости. совпадающей с направлением действия одного иэ главных напряжений, Возбуждают колебания в диапазоне частот от 60 до 1500 Гц и вибровоздействия производят в течение времени,при котором интенсивность колебаний в знакопеременной упругой волне достигнет 0,5 от величины разрушающих напряжений, слагающих массив, затем вибровоздейстия прекращают и переходят на частоту собст1838628 венных колебаний горного массива в совокупности с нагнетанием в массив разупрочняющих растворов и вибровоэдействия .производят в течение времени, при котором происходит смена деформаций сжатия деформациями растяжения горных пород. что соответствует оптимальной проницаемости пород и переходят на частоту вибровоздействия, равную частоте нагнетания гидроимпульсом 9 в массив гидроокиси натрия или гидроокиси натрия с метанолом, нагретых до 80 С, и вибровоздействия производят в

10 течение времени, .при котором прочность щинами и повышает проницаемость пород в массиве, До, so время и после вибровоздействия производят контроль за напряженно-деформированным состояним пород в массиве. Воздействуя на горный массив вибрационными нагрузками, измеряют его напряженно-деформированное состояние и

30 при достижении в нем напряжений, pBBHblx

0,5 от разрушающих, начинают нагнетать рабочие жидкости, что обусловлено тем, чтобы не вызвать динамических проявлений горного давления.

Таким образом, массив обрабатывается всеми видами сжимающих и растягиваю35 щих нагрузок, что способствует увеличению гидро- и аэродинамических связей горного массива и повышает эффективность способа, Сущность способа заключается в том, что под воздействием мощных вибрационных нагрузок в массиве возникают волны

40 сжатия и растяжения. Под действием волн сжатия и растяжения флюиды — жидкости и газы, содержащиеся в порах и трещинах пород, перемещаются (мигрируют) на несколько порядков быстрее, чем в отсутствие упругих волн. Кроме того, вибрации содей50 ствуют раскрытию пор и трещин на пути мигрирующих флюидов, и при условии, что нэ пути распространения волны встречаются флюиды, нагретые свыше 30 С, в них возникают гидроразрывы — мельчайшие пузырьки заполненные паром и газом и схлопывающиеся в зоне сжатия упругой волны, что в свою очередь сопровождается мощными потоками пульсирующих флюидов, которые разрушают перегородки между порами и трещинами и способствуют снижению

55 пород на разрыв снизится на 10-40 по сравнению с первойачальной. 15

При низкой проницаемости массива перед нагнетанием в него гидроокиси натрия или гидроокиси натрия с метанолом, нагретых до 80 С, нагнетают в массив кислоту, которая выполняет работу сил расширения — 20 . "съедает" перегородки между порами и трепрочности пород от 20 до 60 (,. Вследствие этого резко возрастает проницаемость пород. Миграция флюидов в порах и трещинах под воздействием упругих волн сопровождается: а) перераспределением поля упругих напряжений; б) частичной дегазацией локального участка массива — истечением газов из пор и трещин эа счет вибраций; в) кавитирующими процессами, которые носят вероятностный характер и имеют место во флюидосодержащих горных породах при условии, что

1) направление распространения упругой волны совпадает с направлением простирания пор и трещин;

2) частота зондирующих импульсов близка к частоте собственных флюидов, содержащихся в порах и трещинах пород;

3) на пути распространения упругой волны существуют перепады (градиенты) давлений и температур флюидов;

4) во флюидах содержатся твердые включения, служащие зародышами кавитации и повышающие вероятность проявления кавитирующих процессов, Предлагаемый способ позволяет:

1. Возбуждать в массиве колебания в выбранном диапазоне частот и закачать в массив упругую энергию, необходимую для управления состоянием и свойствами пород в массиве.

2. Избежать проявления динамики горного давления, 3. Улучшить гидро- и аэродинамические свойства горного массива и снизить прочность пород на разрыв от 20 до 40

4. Повысить эффективность способа и снизить энергоемкость, Использование заявляемого способа позволит значительно повысить проницаемость массива пород за счет использования

ynpytoro миграционного геоэффекта и эффектов кавитации по сравнению с имеющимися классическими способами.

Ф ормула изобретения

1. Способ повышения проницаемости горных пород, включающий бурение в горный массив рабочей скважины, заполнение ее упруговяэким телом, размещение невзрывных источников колебания, определение векторов главных напряжений, осуществление вибровоздействия на горные породы в диапазоне частот 60-1500 Гц, измерение напряженно-деформированного состояния горного массива и при достиже1838628

Составитель А.Бакулин

Техред М.Моргентал Корректор ВЯетраш

Редактор Л.Народная

Заказ 2916 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 нии в нем напряжений, не превышающих

0 5 от разрушающих, подачу под давлением .в,породы разупрочняющей рабочей жидкосТи, отличающийся тем, что, с целью увеличения трещиноватости, при смене деформаций сжатий деформациями растяжения в горных породах в качестве рабочей жидкости подают с осуществлением вибраций растворы гидроокиси натрия или гидроо иси натрия с метанолом, нагретые до

86 c.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при низкой проницаемости пород осуществляют дополнительно кислотную обработку горного массива.

5 З.Способ поп.!,отличающийся тем, что для увеличения гидро- и аэродинамических связей горного массива разупрочняющие растворы нагнетают в совокупности с вибровоздействиями с ча10 стотой, равной частоте нагнетания разупрочняющих растворов в скважину.