Способ сбойки скважины при подземном выщелачивании солей

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3451572/22-03

{22) 11.06.82 (46) 07.10.83. Бюл. 9 37 (72) A. Ф. студенцов, В. А. Резников, Е. П. Каратыгин и Е. И. Соловьев (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт галургин (53) 622.277(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 99380, кл. Е 21 В 43/26, 1954.

2. Патент США 9 3012764,. кл. 299-4, опублик. 1962.

{.54).(57) СПОСОБ СБОЙКИ СКВАЖИН ПРИ

ПОДЗЕМНОМ ВЫЩЕЛАЧИВАНИИ СОЛЕЙ, вклю.чающий бурение скважины на расстоянии от камеры выщелачивания и гидроразрыв из нее соляной залежи, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности -направления

„„Я0„„10464 5 <50 Е 21 В 43/28, -В 65 G 5/00 канала сбойки путем осуществления направленного. гидроразрыва, в створе со скважиной бурят дополнительную .скважину, при этом основную скважину бурят на расстоянии от контура камеры, равном 1,5-2,0 ее радиуса, а дополнительную - на расстоянии

4-5 радиусов камеры, причем гидрораэрыв осуществляют после понижения уровня жидкости в скважине камеры на величину

К = 0,7 — - 1,1, (3 где K — коэффициент снижения уровня (в долях глубины скважины); O

Щ

6 - прочность пород соляной залежи на сжатие, т/м ;

Ъ вЂ” глубина скважины (камеры),s, 1046485

Изобретение относится к техноло-. гии добычи ископаемых солей посред- ством их подземного выщелачивания через буровые скважины и может быть применено н промышленности по производству минеральных удобрений, а также н других отраслях, производя цих добычу соленых растворов.

Существенным препятствием при .разработке соляных месторождений способом подземного выщелачивания 10 является необходимость размыва в течение 1-1,5 лет подготовительных подземных камер, в процессе которого добывают некондиционные рассолы.

Иэнестен способ гидравлического 15 соединения скважин по соляной залежи методом гидравлического разрыва соляной залежи, посредством применения которых быстро достигают получения кондиционных рассолов при цирку- 2О ляции растворителя в системе: нагнетательная скавжина — трещина гидроразрыва в,соляной пласте — рассолозаборная скважина (1 .

Недостатком этого способа является спонтанное развитие трещин гидравлического разрыва в соляной залежи и неопределенность ее направления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ сбойки скважин при подземном выщелачивании солей, включающий бурение скважины на расстоянии от камеры выщелачивания и гидроразрыв из нее соляной залежи С2 3.

Основным недостатком известного З5 способа является спонтанное направление трещины гидроразрыва в соля- . ной залежи. !

Цель изобретения — повышение точности направления канала сбойки путем осуществления направленного .гидрораэрыва.

Поставленная цель достигается тем, что согласно спОсобу сбойки скважин при подземном выщелачивании солей, включающему бурение скважины на расстоянии от камеры выщелачивания и гидроразрыв иэ нее соляной залежи, н створе со скважиной бурят дополнительную скважину, при этом основную скважину бурят на расстоянии от контура камеры, равном 1,53,0 ее радиуса, а дополнительную— на расстоянии 4-5 радиусов камеры, причем гидроразрыв осуществляют после понижения уровня жидкости в скважине камеры на величину

К = 0,7 — — 1,1, б

Р / 1

60 где К - коэффициент снижения уровня (в долях глубины скважины), 6 — прочность пород соляной залежи на сжатие, т/м, Ь - глубина скважины (камеры), м. 65

Известно, что гидравлический разрыв соляной залежи происходит, ког- да.напряжения, возникшие н ней и результате действия давления жидкости, превысят н некотором направлении тангенциальные напряжения, вызванные действием на пласт горного давления.

Направление трещины гидрораэрына, созданаемой в скважине, пробуренной вбЛизи сущестнующей камеры, определяется распределением напряжений в массиве пород вокруг камеры. †. трещина распространяется по участкам соляной залежи, имеющим минимальные напряжения. Вокруг камеры выщелачивания, как около любой горной выработки, в соляной залежи образуется зона уплотненных пород с повышенной концентрацией тангенциальных напряжений, возникающая вследствие разгрузки на эту зону части веса пород над камерой. Технология эксплуатации камеры выщелачивания предусматривает постоянную циркуляцию растворителя и рассола по стволу вскрывающей ее скважины, заполненному жидкостью до поверхности.

Противодавление столба жидкости (рассола), заполняющей скважину, снижает концентрацию напряжений в соляной залежи вокруг камеры, но их величины в этой зоне сохраняются большими, чем в глубине окружающего массива, препятствуя прохождению трещины гидроразрына от новой скважины в направлении существующей камеры. Напряжения в соляной толще вокруг камеры имеют тенденцию к умень-. шению с увеличением расстояния от камеры. С понижением уровня жидкости в скважине существующей камеры (противодавления горному давлению) величины тангенциальных напряжений вокруг камеры возрастают, при этом на одном и том же рассстоянии от ка.— меры уровень напряжений при запол-. ненной жидкости до устья скважине меньше, чем при пониженном уровне жидкости в скважине.

При сниженном уровне жидкости в скважине существующей камеры трещина гидрораэрыва, производимого в новой скважине, расположенной вблизи камеры, встречая зону повышенной концентрации напряжений вокруг камеры, проходит по участкам соляной залежи с минимальными напряжениями, т.е. в сторону, противоположную существующей камере.

На чертеже показана схема осуществления предлагаемого способа.

Схема состоит иэ существующей камеры 1 выщелачивания, скважины 2 существующей камеры, новой нагнетательной скважины 3, располагаемой на ,расстоянии 1,5-2,0 радиусов камеры

1046485

15

Тираж 603 Подписное г.ужгород, ул.Проектная,4 от ее контура (основной), новой .скважины 4, располагаемой на расстоянии 4-5 радиусов камеры от ее контура (дополнительной), уровня 5 в скважине существующей камеры, по,ниженного на период производства гидроразрыва.

Пунктиром обозначены изогипсы напряжений (в долях горного давления) в зоне вокруг камеры до снижения уровня в скважине, штрихпунктиром — . изогипсы напряжений (в долях горного давления) в зоне вокруг камеры после снижения уровня в скважине.

На основании результатов лабораторных исследований установлено, что наибольшее -уменьшение напряжений в. зоне вокруг камеры отмечается на расстоянии от ее контура, равном

1,5-2R (на 50% напряжения на контуре камеры).

При понижении уровня рассола в скважине напряжения в точке, расположенной .на расстоянии 1,5-2R от контура камеры, увеличиваются на

35% по сравнению с напряжениями s этой точке, имевшими место при заполненном стволе. Уменьшение напряжений на расстоянии от контура камеры, .равном 4-5Н, составляет 20% от напряжения на контуре камеры, абсолютная величина напряжений на расстоянии 4-5R практически не отличается от напряжений в массиве (на периферии монолита). Следовательно, при производстве гидроразрыва в точке, расположенной на расстоянии 1,5-2R от контура камеры, прохождению трещин в сторону камеры будет препятствовать концентрация напряжений в породе, равная 50% напряжений на контуре камеры, причем их абсолютная величина, определяющая направленность трещины, увеличивается на 35% при понижении уровня рассола в скважине существующей камеры.

В то же время со стороны массива (периферии монолита) от укаэанной точки (1,5-2R) концентрация напряжений уменьшается в 2,5 раза по сравнению с .примыкающей .к камере зоной, вследствие чего развитие трещины гидроразрыва из точки 1;5-2R будет происходить в сторону, противоположную камере. Расположение второй новой скважины, с которой соединяют трещину гидроразрыва, образуемую в скважине, находящейся на расстоянии

1,5-2R от камеры, определяется минимальной разностью напряжений в точке ее заложения и напряжениями в не- нарушенном массиве. Эта точка нахо дится на расстоянии от конутра камеры, равном 4-5R. Следовательно, ВНИИПИ Заказ 7691/34

Филиал ППП "Патент", 25

55 о

60 для обеспечения распространения трещины гидроразрыва в соляной толще в направлении, противоположном су-.ществующей камере до сбойки ее со скважиной, расположенной на расстоянии 4- 5 радиусов камеры от ее контура, гидроразрыв следует производить в скважине, располагаемой на расстоянии 1,5-2 радиусов камеры от ее контура. Максимальный уровень напряжений в солевой толще. на расстоянии двух радиусов камеры, определяющий направленность трещины гидроразрыва в сторону, противоположную от камеры, имеет место при полностью осушенной существующей скважине, однако это может вызвать деформацию камеры..

В результате опытов определена зависимость допустимой степени снижения уровня рассола в скважине существующей камеры (коэффициент снижения уровня), при котором камера сохраняет свою герметичность (устойчивость)-.

K= 0 7 — — 1 1 ! 1 f I где к †-коэффициент снижения уровня (в долях от глубины скважин), Й вЂ” прочность пород соляной. залежи на сжатие, т/м глубина скважины (камеры), м .

Эта зависимость может быть приме нена для скважины глубиной до 1800 м, т.е. на всех рассолопромыслах СССР.

Способ осуществляют следующим образом. . На расстоянии от существующей камеры, равном 1,5-2 ее радиуса, бурят новую нагнетательную скважину до глубины подошвы камеры (основную).

В створе с существующей и новой скважиной (до той же глубины) бурят вторую новую скважину (дополнительную) на расстоянии 4-5 радиусов камеры от ее контура. Уровень жидкости понижают в скважине существующей камеры, повышая уровень напряжений в зоне вокруг камеры. В новой нагнетательной скважине производят гидравлический разрыв соляной залежи, трещина которого направлена в сторону второй новой скважины (противоположную существующей камере). Трещиной гидроразры- ва соединяют две новые скважины и производят их совместную эксплуата-цию, нагнетая в одну иэ них растворитель и получая из другой рассол.

Предлагаемый способ подготовки скважины подземного выщелачивания и эксплуатации позволяет сократить затраты на подготовительный размыв скважины, форсировать ввод скважины в эксплуатацию и увеличить производительность,и срок службы скважйн.