Способ оттаивания мерзлых пород

 

СПОСОБ ОТТАИВАНИЯ МЕРЗЛЫХ ПОРОД, включающий бурение рабочей и циркуляционной скважин до интервалов пластов с относительно высокой температурой , отбор через скважины высокотемпературной глубинной, воды и нагнетание последней насосом в слой мерзлых пород , отличающийся тем, что, с целью -- 5 i- -,- J НИЙ гг,..-,,.... 1 .-: 1,1/ L -«Mi/,vs,. ; вышения эффективности использования тепла высокотемпературной глубинной воды, верхнюю часть циркуляционной и устье рабочей скважин герметизируют, а рабочую, скважину обсаживают трубами и цементируют на всю глубину с выполнением верхнего и нижнего перфорированных участков соответственно в зоне контакта мерзлых и талых пород и в нижней части скважины, при этом насос, который подвешивают в рабочей скважине, оборудуют разобщающим пакетом и сначала погружают в зону между верхним .и нижним перфорированными участками, а затем включают, отбирая через нижний перфорированный участок глубинную высокотемпературную воду из нижних пластов пород, а через верхний нагнетая ее на мерзлые породы с последующим возвратом в нижние пластины через циркуляционную скважину. 7

СОНИ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК з(д) Е 02 F 5/ЗО

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1 :д Г»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ :-::::::::,.",::-:, .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

" С"!ЫИ,,1, (21) 3324230/29-03 (22) 27.07.81 (46) 15.08.83. Бюл. № ЗО (72) Д. Н. Шпак (71) Производственно-техническая фирма

«Сиборггазст рой» (53) 624.139.88 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 730974, кл. Е 02 F 5/30, 1978.

2. Дядькин Ю. Д., Порийский Ю. М.

Извлечение и использование тепла земли. Л., 1977, с. 76 (прототип). (54) (57) С11ОСОБ ОТТАИВАНИЯ МЕРЗЛЫХ ПОРОД, включающий бурение рабочей и циркуляционной скважин до интервалов пластов с относительно высокой температурой, отбор через скважины высокотемпературной глубинной, воды и нагнетание последней насосом в слой мерзлых пород, отличающийся тем, что, с целью поÄSUÄÄ 1035148 А вышения эффективности использования тепла высокотемпературной глубинной воды, верхнюю часть циркуляционной и устье рабочей скважин герметизируют, а рабочую, скважину обсаживают трубами и цементируют нд всю глубину с выполнением верхнего и нижнего перфорированных участков соответственно в зоне контакта мерзлых и талых пород и в нижней части скважины, при этом насос, который подвешивают в рабочей скважине, оборудуют разобщающим пакетом и сначала погружают в зону между верхним .и нижним перфорированными участками, а затем включают, отбирая через нижний перфорированный участок глубинную высокотемпературную воду из нижних пластов пород, а через верхний нагнетая ее на мерзлые породы с последую- д щим возвратом в нижние пластины через циркуляционную скважину.

1035148

Составитель Л. Варина

Техред И. Верес Корректор А. Тяско

Тираж 673 Подписное

И Государственного комитета СССР по делам изобретений и. открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор О. Г1ерсиянпева

Заказ 5774!27

ВНИИП

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для подготовки мерзлых пород к добыче.

Известны способы оттаивания мерзлых пород с использованием внешних источников тепловой энергии (1).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ оттаивания мерзлых пород, включающий бурение рабочей и циркуляционной скважин до интервалов пластов с относительно вы- 10 сокой температурой, отбор через скважины высокотемпературной глубинной воды и нагнетание последней насосом в слой мерзлых пород (2).

Однако указанные способы характеризуются недостаточной эффективностью ис- 15 пользования тепла высокотемпературной глубинной воды.

Целью изобретения является повышение эффективности использования тепла высокотемпературной глубинной воды. за счет естественной внутрипластовой конвекции в фильтрационном потоке.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу оттаивания мерзлых пород, включающему бурение рабочей и циркуляционной скважин до интервалов пластов с относительно высокой температурой, отбор через скважины высокотемпературной глубинной воды и нагнетание последней насосом в слой мерзлых пород, верхнюю часть циркуляционной и устье рабочей скважин герметизируют, а рабочую скважину обсаживают трубами и цементируют на всю глубину с выполнением верхнего и нижнего перфорированных участков соответственно в зоне контакта мерзлых и талых пород и в нижней части скважины, при этом насос, который подвешивают в рабочей скважине, оборудуют разобщающим пакером и сначала погружают в зону верхним и нижним перфорированными участками, а затем включают, отбирая через нижний перфорированный участок . глубинную 40 высокотемпературную воду из нижних пластов пород, а через верхний нагнетая ее в мерзлые породы е последующим возвратом в нижние пласты через циркуляционную скважину.

На чертеже показана схема осуществле- 45 ния предлагаемого способа, разрез.

На схеме показаны мерзлые породы 1, породы 2 с высокотемпературной глубинной водой, рабочая скважина 3, циркуляционная скважина 4, обсадная колонна 5, затрубная цементация 6, герметизирующий флансц 7, верхний перфорационный участок 8, нижний перфорационный участок 9, насос 10, подвесные штанги 11, разобщающий пакер 12. Стрелками на схеме показаны направления циркуляции высокотемпературной пластовой воды, а римскими цифрами I, II, III — последовательные положения границы талых и мерзлых пород.

Способ осуществляют следующим образом.

Через мерзлые породы 1 и талые породы 2 с относительно высокой температурой пластовых вод бурят рабочую 3 и циркуляционную 4 скважины. Верхнюю часть скважины 3 и весь ствол скважины 4 обсаивают трубами 5 и выполняют затрубную цементацию 6. На устье скважин 3 и 4 устанавливают герметизирующие фланцы 7.

В скважине 3 в зоне контакта мерзлых и талых пород выполняют верхний перфорационный участок 8, а в зоне высокотемпературной пластовой воды — нижний перфорационный участок 9. В скважине 3 в интервале между перфорационными участками 8 и 9 устанавливают насос 10 на штангах ll, предварительно оборудовав его разобщающим пакером 10. Затем включают погружной электронасос 10. При этом теплая пластовая вода нь зоны 2 через перфорацию 9 откачивается насосом 10 и нагнетается через перфорацию 8 в зону контакта мерзлых 1 и талых 2 пород. При этом теплая пластовая вода в верхней части разреза фильтруется от скважины 3 к скважине 4, отдает тепло породам 1 и охлаждается; затем по стволу циркуляционной скважины 4 поступает в интервал теплых пород 2 и по нижней части разреза движется к скважине 3, нагреваясь за счет теплообмена с окружающими породами 2.

Затем цикл циркуляции повторяется. В верхней части циркулирующая вода нагревает породы 1, и в результате развивается зона таяния пород, причем граница мерзлых и талых пород перемещается вверх и в стороны от скважины 3. Последовательное формирование зоны таяния пород 1 по этапам I, II u III обеспечивается как принудительной циркуляцией.за счет работы насоса 10,так и естественной конвекцией за счет разности удельных весов теплой и холодной воды. При этом обеспечивается высокоэффективное использование тепла термальной глубинной воды.