Способ скважинного извлечения материалов из мощных подземных формаций

 

Изобретение относится к геотехнологии и м.б. использовано при скважинной гидродобыче полезных ископаемых в условиях вечной мерзлоты. Цель изобретения - повышение эффективности работ по извлечению материалов из подземных формаций за счет упрощения процесса формирования подат-ливых слоев и расширения условий его применения . Для этого формацию вскрывают скважиной и осуществляют поинтервальный размыв пород с оставлением целиков. Заполняют весь объем выработанного пространства водой. В четные интервалы с отсчетом от кровли формации подают куски готовой пластмассы с закрытой пористостью в объеме, достаточном для формирования податливого слоя. Подачу пластмассы в выработанное пространство ведут через став гидромониторного агрегата, начиная с верхнего, причем после формирования податливых слоев став гидромонитора охлаждают до т-ры, меньшей т-ры замерзания воды. Скважину консервируют до замерзания воды, после чего восстанавливают, размывают породы целиков и поднимают горную массу на поверхность. Мощность размываемых интервалов определяют экспериментально исходя из необходимости размыва неразупрочненных пород минимальной высоты. 2 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (siis Е 21 С 45/00

ГОСУДАРСТВЕHHblй КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В (21) 4733602/03 (22) 01.09.89 (46) 30.11.91. Бюл, ¹ 44 (71) Дальневосточный политехнический институт им. В, В. Куй бы шева (72) Ю.Н.Нисковский, M,È.ÇâoíàðåB и Н.А.Николайчук (53) 622.274.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹1346798,,кл,,Е 21 С 45/00, 1986.

Авторское свидетельство СССР № 1384756, кл, Е 21 С 45/00 1986. (54) СПОСОБ СКВАЖИННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ ИЗ МОЩНЫХ ПОДЗЕМНЫХ ФОРМАЦИЙ

1 (57) Изобретение относится к геотехнологии и м.б, использовано при скважинной гидродобыче полезных ископаемых в условиях вечной мерзлоты. Цель изобретения — повышение эффективности работ по извлечению материалов из подземных формаций за счет упрощения процесса формирования податИзобретение относится к геотехнологии и может быть использовано при скважин ной гидродобыче полезных ископаемых в условиях вечной мерзлоты.

Цель изобретения — повышение эффективности работ по извлечению материалов из подземных формаций за счет упрощения процесса формирования податливых слоев и расширение условий его применения.

На фиг.1 показана схема заполнения интервалов водой и заполнителем; на фиг.2 — схема размыва пород целика.

Способ осуществляется следующим образом.

„„512„„1694903 А1 ливых слоев и расширения условий его применения. Для этого формацию вскрывают скважиной и осуществляют поинтервальный размыв пород с оставлением целиков, Заполняют весь объем выработанного пространства водой. В четные интервалы с отсчетом от кровли формации подают куски готовой пластмассы с закрытой пористостью в объеме, достаточном для формирования податливого слоя. Подачу пластмассы в выработанное пространство ведут через став гидромониторного агрегата, начиная с верхнего, причем после формирования податливых слоев став гидромонитора охлаждают до т-ры, меньшей т-ры замерзания воды. Скважину консервируют до замерзания воды, после чего восстанавливают, размывают породы целиков и поднимают горную массу на поверхность. Мощность размываемых интервалов определяют экспериментально исходя из необходимости размыва неразупрочненных пород мини. мальной высоты. 2 ил.

Первично формацию до нижней грани. цы извлечения вскрывают скважиной 1, в которой размещают скважинный гидромониторный агрегат 2. С помощью этого агрегата производят круговой IlîèíòåðBàëьный по высоте формации размыв пород с оставлением целиков 3 между интервалами. Не четные интервалы 4 (с отсчетом от кровли формации) проводят с радиусом, превышающим радиус с выемочной камеры, а четные интервалы 5 размывают с радиусом камеры.

Предпочтительно размывать интервалы от верхней границы извлечения к нижней.

Мощность указанных интервалов 4 и 5 суще1694903

15

20 тов

40

55 ственно меньше мощности оставляемых целиков 3 между интервалами.

После размыва всех интервалов в пределах границ извлечения в скважину 1 подают воду, заполняя ею все выработанное пространство, В скважине 1 оставляют став гидромонитора 2, через который производят заполнение выработанного пространства интервалов 5 легкодеформируемым материалом с -закрытой пористостью (например, пластмассой, поры которой изолированы друг от друга). При этом для заполнения используют готовую пластмассу, которую образуют заранее, в количестве достаточном для заполнения выработанного пространства соответствующих интервалов (при наличии больших запасов легких шлаков — отходов сжигания углей, в качестве заполнителя интервалов можно использовать эти материалы).

Подготовка заполнителя сводится к разделению материала на куски, размеры которых исключают воэможность их застревания в ставе гидромониторе (т.е. наибольший размер куска должен быть не больше

1/3 внутреннего диаметра става), До начала работ по формированию податливых слоев став гидромонитора 2 снабжают манжетами из эластичного материала, которые закрепляют по длине става, исключают возможность выхода заполнителя (всплытия) через зазор между ставом гидромонитора 2 и стенками скважины 1 (при величине указанного зазора, меньшей размеров куска — заполнителя. манжеты не будут нужны).

Заполнение выработанного пространства интервалов 5 ведут сверху вниз, при этом став гидромонитора 2 опускают в скважину 1 до тех пор, пока самая нижняя манжета става не перекроет участок скважины

1, расположенный выше интервала 5, подлежащего заполнению, после чего ведут подачу заполнителя до заполнения выработанного пространства интервала 5 и участков скважины 1, непосредственно прилегающих к этому интервалу.

После этого в таком же порядке заполняют следующий нижележащий интервал 5 и, т.д., до заполнения всех интервалов 5, подлежащих заполнению.

В процессе заполнения интервалов 5 объем воды, содержащийся в этих интервалах, будет уменьшен до минимума за счет вытеснения воды заполнителем (пластмассой).

После этого осуществляют консервацию зоны ведения работ до полного замерзания воды в нечетных интервалах 4, при этом одновременно осуществляют охлаждение става гидромонитора 2, например, подачей в него холодного теплоносителя или охлаждением выступающего из скважины участка става гидромонитора 2. 8 первую очередь замерзает вода на участках скважины, пересекающих целики, поскольку интенсивность охлаждения (отвода тепла) в пределах этих объемов воды максимальная, так как отношение площади охлаждающей поверхности к величине объема воды на этих участках скважин больше, чем на участках, пересекающих выработанное пространство интервалов.

Таким образом, до застывания воды в интервалах 4 формируется ледяная пробка, изолирующая интервалы 5 от интервалов 4, исключающая в дальнейшем связь этих интервалов в процессе замерзания воды, О замерзании воды можно судить на основании предварительных эксперименВ силу увеличения объема заполнителя (льда) нечетных интервалов 4 и благодаря наличию значительного количества пор, заполненных газом, в объеме заполнителя (пластмассы), которым заполнено выработанное пространство четных интервалов 5, при замерзании воды происходит резкое перераспределение нагрузки на целики 3 и разупрочнение их пород, В каждом конкретном случае на основании экспериментов определяют мощность нечетных и четных интервалов, а также целиков для обеспечения наиболее равномерного разупрочнения пород целиков 3, при этом исходят из минимально возможной высоты интервалов 4 и 5 породы которых необходимо размывать в неразупроченном состоянии гидромониторной струей агрегата 2, Объем заполнителя в интервале 5 принимают больше объема, потребного для срабатывания льда (образующегося в интервале 4), на величину, обеспечивающую компенсацию уменьшения объема заполнителя из-за льдообразования в объеме воды, оставшемся в интервале 5 после его заполнения кусками пластмассы.

Вслед за раэупрочнением целиков восстанавливают скважину оттайкой става гидромонитора 2 и производят размыв разупрочненных целиков 3 и деформированных податливых слоев 6 между ледяных перемычек 7, образовавшихся в нечетных интервалах.

Благодаря тому, что ледяные перемычки выходят за контуры выемочной камеры. они служат в качестве поддерживающих целиков, сохраняющих в устойчивом состоянии стенки камеры при ее большой высоте. Кро1694903 ме того, указанные ледяные перемычки 7 предохраняют очистное пространство, в котором работает гидромонитор, от возможных внезапных вывалов сверху, Для уменьшения влияния растепления на моно- 5 литность перемычек 7 отработку пород и деформированного податливого слоя между смежными перемычками производят в последовательности сверху вниз. Это позволяет сохранить нижележащую перемычку, 10 под которой будут производить дальнейшую отработку в монолитном состоянии.

Формула изобретения

Способ скважинного извлечения мате- 15 риалов из мощных подземных формаций, включающий вскрытие формации скважиной, поинтервальный по высоте формации размыв пород с оставлением целиков между интервалами, заполнение выработанного 20 пространства части интервалов водой с формированием в выработанном пространстве остальных интервалов податливых слоев из легкодеформируемого материала с закрытой пористостью, консервацию скважины до замерзания воды, последующее восстановление скважины, размыв пород целиков и подъем горной массы на поверхность, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работ по извлечению материалов за счет упрощения процесса формирования податливых слоев и расширения условий его применения, заполняют водой весь объем выработанного пространства формации, после чего в выработанное пространство интервалов, предназначенных для формирования податливого слоя, подают куски готовой пластмассы с закрытой пористостью в объеме, достаточном для формирования податливого слоя, при этом подачу пластмассы в выработанное llpocTpBHGT80 соответствующих интервалов ведут через став гидромониторного агрегата последовательно, начиная с верхнего, причем после формирования податливых слоев став гидромонитора охлаждают до температуры, меньшей температуры замерзания воды.

1694903 ф(и. 2

Составитель Н: Чертова

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Т. Малец

Редактор M. Бандура

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

Заказ 4143 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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