Способ тампонажа буровой скважины

 

Изобретение относится к тампонированию скважин, а именно скважин, пересекающих водоносные горизонты или затопленные горные выработки. Цель - сниоON Ч>& Ч)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 Е 21 В 33/13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4788516/03 (22) 31.01.90 (46) 07.02.92. Бюл. М 5 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) К-Х.М.Мейрембаев, В,И.Болучевский и

А.С. Ведя шкин (53) 622.245(088.8) (56) Титков Н.И., Ивачев Л.И., Кипко Э.Я. и др. Ликвидация поглощений при колонковом бурении — M,: Недра. 1972, с, 91 — 94.

Авторское свидетельство СССР

М 1535999, 14.03,88. (54) СПОСОБ ТАМПОНАЖА БУРОВОЙ

СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к тампонированию скважин, а именно скважин, пересекающих водоносные горизонты или затопленные горные выработки. Цель - сни„„SU „„1710699 А1 женке затрат на работы по тампонажу буровых скважин и повышение безопасности этих работ за счет исключения соответственно нагнетания большого количества тампонажной смеси и камуфлетного взрывания во вспомогательных тампонажных скважинах. Симметрично относительно тампонируемой буровой скважины 1 бурят две восстающие наклонные тампонажные скважины 5 и их верхние концевые участки, расположенные в зоне 7 выше водопроводящих трещин над разрабатываемым пластом 3, заполняют расширяющейся при твердении композицией. Длину каждого концевого участка!определяют по формуле:

1= (h/2 (к-1)1 R/г, где и — высота тампонажа буровой скважины, k — коэффициент обьемного расширения композиции, R и г — соответственно радиусы буровой и тампонажных скважин. 2 ил.

1710699

Изобретение относится к горному делу,,а именно к тампонажу незатампонированных или некачественно эатампонированных буровых скважин.

Известен способ тампонажа скважин, 5 включающий подачу смеси из битумов и синтетических смол на нужную глубину в . специальном, подсоединенном к бурильным трубам, снаряде с последующим выдавливанием на стенки скважины 10 промывочным насосом.

Недостатком способа является то, что тампонаж скважины осуществляется только в процессе ее бурения или же сразу после бурения. К тому же подача в скважину смеси 15 из битумов и синтетических смол в большом количестве в значительной степени увеличивает материальные и трудовые затраты.

Известен также способ ликвидационного тампонажа скважины, когда 20 тампонажная смесь на глинистой основе закачивается в скважину сверху вниз под давлением через колонну бурильных труб. .При этом создаются изоляционный столб в самой скважине и изоляционные перемыч- 25 ки, препятствующие поступлению воды s нее из водоносных горизонтов.

Недостатками этого способа являются необходимость восстановления скважин для доставки в них тампонажной смеси, 30 отсутствие во многих случаях по разным причинам условий для их восстановления и невозможность контроля качества тампонажа.

Наиболее близким к предлагаемому яв- 35 ляется способ тампонажа буровой скважины, включающий бурение вблизи нее из подземной подготовительной горной выработки двух наклонных скважин и камуфлет-. ное взрывание в их концевых участках, причем концевой участок нижней (конт- 40 рольной) скважины располагают в пределах расчетной зоны водопроводящих трещин над будущей очистной выработкой, а концевой участок верхней (тампонажной) скважины — выше этой зоны.

После камуфлетного взрывания через тампонажную скважину при закрытом устье контрольной скважины в ствол буровой скважины нагнетается тампонажная смесь, По завершении схватывания последней устье контрольной скважины открывают и по отсутствию водопритока через нее судят о качестве тампонажа.

Недостатком данного способа является то, что нагнетание,в ствол буровой скважины большого количества тампонажной смеси для перекрытия скважины и заделки трещин вокруг нее увеличивает непроизводительные затраты материальных и трудовых ресурсов. Кроме того, применение камуфлетного взрывания снижает безопасность ведения тампонажных работ. из-за возможности возникновения отказов зарядов взрывчатых веществ и деформаций крепи горных выработок под воздействием взрывной волны.

Цель изобретения — снижение затрат на осуществление тампонажа и повышение безопасности работ за счет исключения соответственно нагнетания большого количества тампонажной смеси и камуфлетного взрывания.

Указанная цель достигается тем, что выше зоны водопрюводящих трещин бурят дополнительную тампойажную скважину, которую располагают симметрично первой, принимая за ось симметрии тампонируемую буровую скважину, а разрушение концевых участков тампонажных скважин ведут путем заполнения расширяющейся при твердении композицией, причем протяженность каждого концевого участка l определяют из выражения: H где h — высота тампонажа буровой скважиHbl, М;

k — коэффициент объемного расшире- ния композиции;

R u r — соответственно радиусы буровой и тампонажных скважин, м.

На фиг.1 и 2 показан способ тампонажа буровой скважины.

Буровая скважина 1 пересекает затопленную выработку 2. Перед отработкой нижезалегающего пласта 3 иэ подземной подготовительной выработки 4 бурят две восстающие наклонные тампонажные скважины 5 симметрично относительно буровой скважины 1, При этом точки пересечения тампонажных скважин 5 с расчетной границей 6 опасной по прорывам воды зоны 7, существующей вокруг буровой скважины 1, задают выше расчетной верхней границы 8 зоны водопроводящих трещин над выработанным пространством пласта 3. Еще одну восстающую наклонную (контрольную) скважину 9 бурят также из выработки 4, а пересечение этой скважины: с границей 6 опасной эоны 7 задают ниже границы.8 зоны водопроводящих трещин, Все наклонные скважины. бурят в соответствии с требованиями к бурению водоспускных скважин, с герметиэацией устьев и оборудованием их задвижками(не показаны).

Вокруг контрольной скважины 9 на участке ее пересечения с опасной no npo1710699 р

P к ко

Я рт т в в а н и н

P и с ч е и ля л о

or ео р тэ на

У в

К

К н ч (1) ры вам воды зоной 7 создают сеть т ещин 10 аппаратом скважинного гидро взрыва, Концевые участки тампонажных с важин 5 заполняют расширяющейся при твердении композицией. 8 качестве та вой мо- 5 гут применяться, например, напр гающий цемент, состоящий из 70Д по ландцемента клинкера, 15; глиноземис oro шлака и 157ь гипса, которые смеши аются с

30-32 (, воды (от массы напрягающего це- 10 мента), расширяющаяся смесь НРС вЂ” 1 и

ЦЕ ВАМ ИТ. Расширяясь при т ердении композиция разрушает горный.м ссив по линии наименьшего,сопротивле ия, т.е. в сторону буровой скважины 1, Зто риводит 15 к образованию в буровой скважи е 1 пробки, состоящей из разрушенной го ной массы и расширяющейся композиц и. Кроме того, происходит уплотнение ма сива пород вокруг буровой скважины 1, то обес- .20 печивает закрытие естеств нных и техногенных трещин. По истечен и промежутка времени, необходимого д затвердевания расширяющейся ком озиции, задвижку нэ контрольной скваж не 9 от- 25 крывают и по отсутствию или на ичию водопритока судят о качестве тамп нажа.

Для обеспечения качественн о тампонажа буровой скважины 1 зэ счет создания в ней пробки заданной высоты н бходимо 30 найти длину заполняемых рэсши яющейся композицией концевых участков мпонажных скважин 5. Расширяющаяся композиция после затвердевэния должна иметь такой объем Vl, чтобы разрушен я горная 35 масса, сосредоточенная межд буровой скважиной 1 и тампонажными ск ажинами

5. образовала в буровой скваж не 1 ука-, занную пробку. Зто возможно, огда объем Vl равен сумме объема онцевых 40 участков тампонажных скважи 5 (Vg) и объема, занимаемого пробкой у астка буровой скважины 1 (Va):

Ч1= Ч2+ Чз, или 45

2 Л r Ik = 2 л РI + к К й. (2)

Из выражения (2) находим длину запол нения концевых участков тампонажных скважин 5:50 — (— "„), <з)

Пример. Нэ шахте имелась незатампойировэнная буровая скважина 1 (фиг,l) радиусом 75 мм, пересекающая затоплен- 55 ное выработанное пространство 2 верхнего пласта (К1о) и подлежащий выемке нижний пласт 3 (К7). Из вентиляционного штрека 4 пласта К7 пробурили две восстающие наклонные тампонажные скважины 5 симметрично относительно буровой скважины 1 и восстающую наклонную контрольную скважину 9, Скважины 5 пересекали границу 6 опасной по прорывам воды зоны 7 в окрестности скважины 1 выше верхней границы 8 зоны водопроводящих трещин, ожидаемой от выемки пласта К7, а скважина 9- ниже границы 8. При отработке пласта Кт на мощность m -,2,0 м зона водопроводящи> трещин рэспрост >айяется на высоту Нтр =

- 60 N - 609 2 = 85 м. С учетом, расстояния в плане от вентиляционного штрема до буровой скважины, равного 58 м, высоты зоны водопроводящих трещин 85 м и и ирины опасной по прорывам воды зоны 20 м параметры скважин были приняты следующими: обеих тампонажных — угол наклона к горизонту 57О, длина 120 м, радиус 75 мм;, о контрольной — угол наклона к горизонту 41, длина 92 м, радиус 38 мм. 8округ контрольной скважины 9 на участке ее пересечения с опасной по прорывам воды зоной 7 с помощью аппарата скважинного гидроразрыва создали сеть трещин 10. Устье этой скважины было герметизировано и оборудовано задвижкой. Верхние концевые участки скважин 5 (фиг.2) длиной, вычисленной по формуле (3) и равной 0,4 м, заполнили расширяющейся при твердвнии композицией НРС-1 с коэффициентом объемного расширения k = 5, что позволило создать в буровой скважине тампонажную пробку требуемой высоты (3 м).

Через двое суток (после расширения и затвердевания композиции) открыли задвижку в устье скважины 9 и по отсутствию водопритока установили, что тампонаж выполнен качественно.

Таким образом, преимуществами предлагаемого способа тампонажа буровой скважины являются снижение затрат и flo вышение безопасности работ за счет исключения соответственно нагнетания в полость буровой скважины и во вмещающие горные породы большого количества тампонажной смеси и камуфлетного взрывания, Зкономический эффект от использования предлагаемого способа достигнет по

Карагандинскому бассейну 31 тыс,руб. в год.

Изобретение предполагается использовать при проведении горных работ вблизи незатампонировэнных и некачественно затампонированных буровых скважин, пересекающих водоносные горизонты и старые затопленные выработки, а также скважин, устья которых затоплены поверхностными водами, s угольных бассейнах страны и на месторождениях других полезных ископаемых.

1710699

Формула изобретения

Способ тампонажа буровой скважины, включающий бурение из подземной горной выработки наклонной тампонажной скважины в опасную по прорывам воды зону 5 выше водопроводящих трещин над разрабатываемым пластом и наклонной контрольной скважины в опасную зону s пределах зоны водопроводящих трещин, разрушение верхнего концевого участка 10 тампонажной скважины и заполнение этого участка тампонажным материалом, о т л и ча ю шийся тем, что. с целью снижения затрат на осуществление тампонажа и повышения безопасности работ, бурят допол- 15 нительную тампонажную скважину, которую располагают симметрично первой, принимая за ось симметрии тампонируемую буровую скважину, э разрушение концевых участков тампонажных скважин ведут путем заполнения расширяющейся при твердении композицией, причем протяженность каждого концевого участка определяют из выражения (% где h — высота тампонажа буровой скважины,м; коэффициент обьемного расширения композиции;

R u r- соответственно радиусы буровой и тампонажных скважин, м.

Составитель E.Mîë÷àíîâà

Техред М,Моргентал Корректор Н,Ревская

Редактор H.Õèì÷óê

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

Заказ 318 Тираж! Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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