Способ ориентированного разрыва горных пород

 

Изобретение относится к горной нефтедобывающей промышленности. Цель - повышение эффективности гидроразрыва пород за счет снижения затрат и энергоемкости способа. Бурят скважины в направлении распространения трещин. В скважинах создают инициирующие полости, герметизируют их и формируют трещины гидроразрыва пород нагнетанием в них жидкости. В пределах распространения проектируемой трещины гидроразрыва бурят дополнительные скважины на расстоянии от предыдущей скважины, определяемом по расчетной формуле в зависимости от расхода жидкости, подваемой в предыдущую скважину и в последующую скважину. Дополнительные скважины герметизируют до проектируемой трещины гидроразрыва и нагнетают в них жидкость под давлением ниже давления гидроразрыва. После образования трещин в инициирующей скважине прохождение ее в дополнительной скважине фиксируют по изменению давления жидкости в этой скважине. Затем формируют трещину гидроразрыва в дополнительной скважине увеличением давления жидкости в ней до давления гидроразрыва. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 E 21 В 43/26 F. 21 С 41/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Изобретение относится к горному делу, может быть использовано при добыче твердых полезных ископаемых геогехнологически)) методами, при добыче нефги и газа для повьппения дебита скважш, при управлении труднообрушаемой кровлей в лавах посредством ее расслоения, ри управляемом обрушении склоновых породных массивов и бор гов карьеров, а такте при создании ориентированных подземньж экранов, например водоизоляционных, и может найти применение в горной и нефтедобывающей промышленности.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21 j 4427030/23-03 (22) 07.04.88 (46) 15.01.90. Бюл. И 2 (71) Институт горного дела СО AH СССР (72) М.В.Курленя, О.И.Чернов, Н.Г.Кю, Г.Е.Посохов, В.И.Клишин, Н.И.Шадрин, Ю.В.Матвиец и Л.В.Зворыгин (53) 622.273(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11) 615730, кл. Е 21 С 41/04, 1975.

Авторское свидетельство СССР

11 825962, кл. Е 21 С 41/04, 1979. (54) СПОСОБ ОРИЕНТИРОВАПНО! О РАЗРЫВА

ГОРНЬК ПОРОД (57) Изобретение относится к горной и нефтедобывающей промышленности.

Цель — повышение эффективности гидрораэрыва пород за счет снижения затрат и энергоемкости способа. Бурят скважины в направлении распространения трещин, В скважинах создают ини„„SU,» 1535992 А 1

2 цинрующие полости, герметизируют их и формируют трещины гндроразрыва псрод нагнетанием в них жидкости. В пределах распространения проекгируемой трещины гидроразрыва бурят дополнигельные скважины на расстоянии от предыдущей скважины, определяемом по расчетной формуле в зависимосги от расхода жидкости, подаваемой в предыдущую скважину и в последующую скважину. Дополнительные скважины гермегизируюг до проектируемой трещины ги,,— рораэрыва н нагнетают в них жидкос гь под давлением ниже давления гидрора-рыва. После образс))ания трещины в инициирующей скважине прохождение ее в дополнительной скважине фиксируют по изменению давления жидкости в э гой скважине, Затем формируюг трещину гидроразрыва в дополнительной скважине увеличением давления жидкости в ней до давления гидроразрыва. 3 ил.

Ф

С

СГЭ („ д

Цель изобретения — повышение эффек- Я 1 тивности гидроразрыва за счет снижения затрат и энергоемкости способа.

На фиг. 1 представлена схема реализации способа с земной поверхности; на фиг. 2 — схема подземной реализации способа над угольным пластом; на фиг.3 — разрез А-А на фиг.2.

При проведении ориентированного 3 разрыва массива 1 горных пород в нем бурят инициирующую (основную) скважину 2 и ряд дополнительных скважин 3, ориентированных в направлении развития трещины в пределах ее распростра1535992 нения. В забойной части скважины 2 специальным устройством прорезается дискообразная инициирующая полость (зародышевая щель) 4 со смыкающимися берегами в сторону or скважины и ус5 ганавливается герметизатор 5. В допол. нительных скважинах 3 также устанавливаются герметизаторы б за зоной 7 грещиноватости перед проектируемой грещиной гидрорази (вa. Через герметиэаторы проходят трубы 8 от высоконапорных насосов 9. Давление подаваемой жидкости измеряется манаме.грами 10.

Разрыв массива 1 горных пород начи.15 наюг с подачи во все скважины 2 и 3 жидкости под давлением меньшим, чем необходимо для разрыва горной породы.

Затем давление жидкости в зародышевой щели 4 инициирующей скважины начинают 20 повышать, в результате чего раздвига" ются ее берега и начинается ориентированный,гидроразрыв. Фронт трещины

11, образованный гидроразрывом горных пород, перемещается в сторону дополнительных скважин 3. Когда фронт трещины достигает ближайшей дополнительной скважины, в ней резко изменяется давление жидкости, чго фиксируется соответствующим манометром. В этот момент насос у этой скважины включают и увеличивают давле»»»»е жидкости до давления, обеспечивающего развитие трещины до очередной дополнительной скважины., Разрыв массива горньгх пород про— должаюг до тех пор, пока создаваемая трещина не достигнет требуемых размеров.

Для ориентированного разупрочнения массива горных пород в труднодоступ40 ных месгах, например при разупрочнении rpypíooáðóøàåìûõ кровель над угольным пластом, дополнительные скважины бурятся под углом к плоскости распространения трещины. Это позволяет проводигь разупрочнение кровли даже над угольным пластом, расположенным рядом с отработанным смежным пластом.

Разрыв массива можно производить в два слоя, а также осуществлять разупрочнение труднообрушаемой кровли, зависающей за крепыш в выработанном прос.грансгве.

Дополнительные скважины 3 бурят на высоту (?,), превышающую расстояние от усгья скважины до плоскости разрыва

55 (h), и герметизируют на высоте, не превышающей этого расстояния (1), за зоной грещиновагос ги 7. Дополнительи

r> = (0,8 Д (Р/+ g Д„(РИ/

/ zrrx() . где и—

r ь номер скважины; расстояние п-й скважины до предыдущей; расход жидкости, подаваемой в предыдущую скважину; расход жидкости, подаваемой в и-ю скважину; функция, характеризующая расход жидкости при давлении Р, идущей на фильтрацию через единицу площади поверхности разрыва.

q,(p)

Q (Р)

К (Р) Формулаизобретения

Способ ориентированного разрыва горных пород, включающий бурение инициирующих скважин в направлении распространения трещин, создание в скважинах инициирующих полостей. гермегизацию этих полостей и формирование грещины гидроразрыва пород нагнетанием в них жидкости, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения эффективности гидроразрыва за счет снижения затрат и энергоемкости способа„ бурят дополнительные скважины в пределах распространения проектируемой трещины гидроразрыва на расстоя-, нии от предыдущей скважины, определяемом иэ выражения

r„=(0,8 Q, (Р/+ $ Ц „(РИ/420 К(Р/

1 номер скважины; расстояние и-й скважины до предь»дущей»; расход жидкости, подаваемой в предыдущую скважину; расход жидкости, подаваемой в и-ю скважину; где и

rï ные скважины 3 могут быть пробурены параллельно инициирующей скважине 2 либо под углом к плоскости распространения трещины при направлении трещины в труднодоступные места. При этом расстояние между скважинами, а также отрезок наклонной скважины между ее забоем и зоной герметизации должны находиться в пределах радиуса распространения трещины.

Расстояние между скважинами определяют из выражения

5 1535992 6

K(P) — функция, характеризующая - рораэрыва, затем после образования расход жидкости при давле- трещины гидрораэрыва в инициирующей нии Р, идущей на фильтра- скважине ее прохождение в дополнительцию через единицу площади . ной скважине фиксируют по изменению поверхности разрыва, давления жидкости в этой скважине, по при этом дополнительные скважины гер- сле чего формируют трещину гидроразрыметиэируют до проектируемой трещины ва в дополнительной скважине увеличегидрораэрыва и нагнетают в них жид- нием давления жидкости в ней до давлекость под давлением ниже давления гид-1О ния гидроразрыва. /Г

1535992

Составитель В. Черкашенинов

Редактор О.Спесивых Техред M.Õîäàíè÷ Корректор М. Шароши

Заказ 90 Тираж 484 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101