RU1774025C - Method of treating productive layer - Google Patents
Method of treating productive layerInfo
- Publication number
- RU1774025C RU1774025C SU904799849A SU4799849A RU1774025C RU 1774025 C RU1774025 C RU 1774025C SU 904799849 A SU904799849 A SU 904799849A SU 4799849 A SU4799849 A SU 4799849A RU 1774025 C RU1774025 C RU 1774025C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coal seam
- rocks
- cracks
- casing
- well
- Prior art date
Links
Landscapes
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к горному делу. Цель - повышение безопасности ведени горных работ за счет интенсивного вытеснени из продуктивной толщи рабочего агента и ее глубокой дегазации. Бур т скважину с поверхности. Обсаживают ее трубами и тампонируют затрубное пространство. Осуществл ют перфорацию обсадной колонны на уровн х контактов пород основной и непосредственной почвы и кровли разрабатываемого угольного пласта. Производ т формирование в них трещин продавливани- ем рабочего агента в глубь массива сжиганием пороховых зар дов и закрепление полученных трещин. Осуществл ют перфорацию обсадной колонны по середине мощности угольного пласта с формированием трещин также сжиганием пороховых зар дов . Опускают колонну насосно-компрес- сорных труб в скважину до нижнего интервала перфорации обсадной колонны. Устанавливают над ней пакер и подают сжатый газ в центральную колонну труб до вытеснени из продуктивной толщи рабочего агента и метана по кольцевому пространству . Снимают и устанавливают пакер ниже верхнего интервала перфорации обсадной колонны. Осуществл ют подачу сжатого газа в кольцевое пространство, вытесн из продуктивной толщи рабочий агент и метан по центральной колонне труб на поверхность . 1 з.п.ф-лы, 2 табл. со сThe invention relates to mining. The goal is to increase the safety of mining operations by intensively displacing the working agent from the productive stratum and its deep degassing. Drill a well from the surface. They plant it with pipes and plug the annulus. The casing is perforated at the contact levels of the rocks of the main and immediate soil and the roof of the coal seam being developed. Cracks are formed in them by forcing the working agent into the interior of the array by burning powder charges and fixing the cracks obtained. The casing is perforated in the middle of the coal seam thickness with the formation of cracks also by the burning of powder charges. The tubing string is lowered into the well to the lower casing perforation interval. A packer is installed above it and compressed gas is supplied to the central pipe string until the working agent and methane are displaced from the productive layer through the annular space. Remove and install the packer below the upper casing perforation interval. Compressed gas is supplied into the annular space, expelling the working agent and methane from the productive stratum along the central pipe string to the surface. 1 C.p. f-crystals, 2 tab. with
Description
Изобретение относитс к горной промышленности и может быть использовано дл подготовки к безопасной и эффективной отработке угольных пластов мощностью менее 2,5м заблаговременно и добычи метана до и после подработки скважины очистными работами.The invention relates to the mining industry and can be used to prepare for safe and efficient mining of coal seams with a capacity of less than 2.5 m in advance and to produce methane before and after the well has been worked-up.
Известен способ обработки продуктивной толщи, включающий бурение скважины с поверхности, обсадку ее трубами, тампонаж затрубного пространства, формирование трещин на уровне контакта пород основной и непосредственной почвы разрабатываемого угольного пласта и по середине его мощности нагнетанием рабочего агента, намывание песчаной пробки в скважине дл разобщени интервалов перфорации обсадной колонны, нагнетание крупного песка с жидкостью дл сохранени проницаемости трещин, размывание песчаной пробки в скважине, опускание колонны насосно-компрессорных труб в скважину до нижнего интервала перфорации обсадной колонны, установку над ней пакера, подачу сжатого газа в центральную колонну труб, вытеснение из продуктивной толщи газожидкостной смеси и газа по кольцевому пространству, сн тие и установку пакера ниже верхнего интервала перфорации обсадной колонны, подачу сжатого газа в кольцевое пространство и вытеснение из продуктивной толщи газожидкостной смесиA known method of processing the productive stratum, including drilling a well from the surface, casing it with pipes, grouting the annulus, forming cracks at the level of contact of the rocks of the main and direct soil of the developed coal seam and in the middle of its power by pumping a working agent, washing the sand plug in the well to separate the intervals perforation of the casing string, injection of coarse sand with liquid to preserve the permeability of cracks, erosion of the sand plug in the well, lowering the stake the tubing string into the borehole to the lower casing perforation interval, installing a packer above it, supplying compressed gas to the central pipe string, displacing the gas-liquid mixture and gas from the productive stratum along the annular space, removing and installing the packer below the upper casing perforation interval , the supply of compressed gas into the annular space and the displacement of the gas-liquid mixture from the productive thickness
xj х| О ю елxj x | Oh y eat
и газа по центральной колонне труб на поверхность .and gas along the central pipe string to the surface.
Как показывает практика основани скважин гидрорасчленени , формирование трещин непосредственно в теле уголь- ного пласта нагнетанием жидкости технически и экономически нецелесообразно вследствие блокировани путей миграции метана из трещинно-порового объема угл жидкостью из-за низкого уровн ее извлечени (до 20...30%) после нагнетани в пласт.As the practice of founding hydraulic fracturing wells shows, the formation of cracks directly in the body of a coal seam by injection of fluid is technically and economically impractical due to the blocking of the migration paths of methane from the fractured-pore volume of coal by the fluid due to the low level of its extraction (up to 20 ... 30%) after injection into the formation.
Созданна в последние дес тилети концепци эффективной дегазации разрабатываемого угольного пласта снижени , а тем более предотвращени его выбросоо- пасности путем внедрени непосредственно в теле пласта воды не достаточно научно обоснована. Как показала практика, имеют место выбросы при бурении скважин и в процессе нагнетани в них воды. В неосвоенных зонах гидровоздействи на угольный пласт из-за отсутстви водосборного коллектора практически невозможно исключить побочные негативные последстви в аспекте водонасыщени пород кровли пласта , потери устойчивости и усложнение ее поддержани , равноверо тно как и водонасыщени пород почвы пласта, особенно склонных к пучению и вызывающих деформацию подготовительных выработок и снижение проницаемости породы.The concept of effective degassing of the developed coal seam, which has been created in recent decades, and, moreover, of preventing its emission by introducing water directly into the body of the seam, is not sufficiently scientifically substantiated. As practice has shown, there are emissions during the drilling of wells and during the injection of water into them. In undeveloped zones of hydraulic influence on a coal seam due to the absence of a catchment reservoir, it is practically impossible to exclude negative side effects in terms of water saturation of the formation roof rocks, loss of stability and complication of its maintenance, as well as water saturation of the formation soil rocks, which are especially prone to heaving and cause deformation of preparatory workings and reduction of rock permeability.
Известно, что в большинстве районов Донецкого бассейна газообильность горных выработок, начина с глубины 500-600, определ етс газоносностью не столько разрабатываемых угольных пластов, сколько вмещающих пород. В этой св зи снижение газоносности и выбросоопасно- сти разрабатываемых угольных пластов эффективно только при дегазации продуктивной толщи (разрабатываемый угольный пласт + вмещающие горные породы). Последнее обеспечивает попутно добычу мётана до подработки скважины очистными работами.It is known that in most areas of the Donets Basin the gas content of mine workings, starting from a depth of 500-600, is determined by the gas content not so much of the coal seams being developed as of the host rocks. In this regard, the reduction in gas content and outburst hazard of the developed coal seams is effective only when the productive stratum is degassed (the developed coal seam + enclosing rocks). The latter provides along the way methane production before undermining the well with cleaning operations.
Целью изобретени вл ютс повышение безопасности ведени горных работ за счет интенсивной откачки жидкости и более глубокой дегазации продуктивной толщи с использованием эффекта эжекции нагнетательного в последнюю воздуха,The aim of the invention is to increase the safety of mining operations due to intensive pumping of liquid and deeper degassing of the productive stratum using the effect of ejection of injection air into the latter.
Указанна цель достигаетс тем, что формирует трещины на уровне контакта пород основной и непосредственной кровли разрабатываемого угольного пласта нагнетанием рабочего агента одновременно в породы почвы и кровли угольного пласта и формируют прискважинные трещины на уровне середины мощности угольного пласта, например, сжиганием пороховых зар дов. This goal is achieved in that it forms cracks at the contact level of the rocks of the main and direct roofs of the coal seam being developed by injecting the working agent into the rocks of the soil and the roof of the coal seam and form near-surface cracks at the mid-thickness of the coal seam, for example, burning powder charges.
При проведении патентного поиска неWhen conducting a patent search, do not
вы влено известных технических решений, поэтому имеющиес в сравнении с прототипом отличительные признаки существенны. Последовательность выполнени технологических операций дл реализации предлатаемого изобретени . С дневной поверхности на породы почвы разрабатываемого угольного пласта бур т скважину, об- саживают ее трубами, тампонируют затрубное пространство, опускают в скважину гидроперфоратор и на уровне контакта пород основной и непосредственной почвы разрабатываемого угольного пласта прорезают щели в обсадной колонне, поднимают гидроперфоратор, намывают песчаную пробку до уровн контакта пород основной и непосредственной кровли разрабатываемого угольного пласта, опускают гидроперфоратор до упора и прорезают щели в обсадной колонне, поднимают гидроперфоратор на поверхность, размывают песчаную пробку в скважине, нагнетают жидкость одновременно в породы почвы и кровли разрабатываемого угольного пласта дл формировани трещин, нагнетают крупный песок с жидкостью дл сохранени проницаемости трещин, опускают перфоратор, и прорезают щели в обсадной колонне по средине мощности разрабатываемого угольного пласта и формируют в нем прискважинную трещину, например сжиганием перового зар да, опускают в скважину колонну насосно-компрессорных труб до нижнего интервала перфорации обсадной колонны, устанавливают над ней пакер,known technical solutions have been identified, therefore, the distinguishing features that are available in comparison with the prototype are significant. The sequence of technological operations for the implementation of the invention. A well is drilled from the day surface onto the soil rocks of the coal seam being developed, cased with pipes, the annulus is plugged, a hydraulic perforator is lowered into the well, and gaps in the casing are cut at the level of the main and direct soil rocks of the developed coal seam, the hydroperforator is lifted, the sand is washed cork to the level of contact of the rocks of the main and direct roofs of the developed coal seam, lower the hydroperforator to the stop and cut holes in the casing, they lift the hydraulic perforator to the surface, wash the sand plug in the well, inject the fluid simultaneously into the soil and roof of the developed coal seam to form cracks, pump coarse sand with fluid to preserve the permeability of the cracks, lower the perforator, and cut the cracks in the casing in the middle of the coal formation and form a borehole fracture in it, for example, by burning a first charge, a tubing string is lowered into the well to the lower interval rforatsii casing above the packer is set,
подают сжатый воздух в центральную колонну труб, вытесн из продуктивной толщи газожидкостную смесь и газ по кольцевому пространству, снимают и устанавливают пакер ниже верхнего интервалаsupply compressed air to the central pipe string, displacing the gas-liquid mixture and gas from the productive stratum along the annular space, remove and install the packer below the upper interval
перфорации обсадной колонны, подают сжатый газ в кольцевое пространство, вытесн из продуктивной толщи газожидкостной смеси, газа по центральной колонне труб на поверхность.perforation of the casing string, feed compressed gas into the annular space, displaced from the productive stratum of the gas-liquid mixture, gas through the central pipe string to the surface.
Дл расслоени пласта, т.е. дл образовани в плане горизонтальной трещины, необходимо внутри пористого пространства создать давление Рр, превышающее горное на величину временного сопротивлени горных пород на разрыв ар, так как надо преодолеть силы сцеплени частиц породыFor stratification, i.e. in order to form a horizontal crack in the plan, it is necessary to create a pressure Рр in the porous space, which exceeds the mountain pressure by the value of the temporary rock resistance to rupture ap, since the cohesive forces of the rock particles must be overcome
Рр Рг+ Ор,RR Rg + Ohr,
(D(D
где Рг - давление горных пород, МПа;where Rg is rock pressure, MPa;
Рг /9пдН,(2)Rg / 9pdN, (2)
гдерп - плотность горных пород, кг/м3;gderp - density of rocks, kg / m3;
,81 м/с2;81 m / s2;
Н - глубина залегани пласта, м.N - depth of the bed, m.
Сопротивление горных пород на разрыв , по мнению проф.В.И.Щурова, обычно мало и лежит в пределах сгр 1,5...3 МПа, поэтому оно не вли ет существенно на Pp. Рекомендуютс приближенные значени давлени разрыва дл неглубоких скважин (Н 1000 м)According to Prof. V.I. Shchurov, the rock resistance to rupture is usually small and lies within the range of 1.5 ... 3 MPa, therefore it does not significantly affect Pp. Approximate fracture pressures for shallow wells (N 1000 m) are recommended.
РР(1.74-2.57)Рсг,RR (1.74-2.57) Rsg,
где Рст - гидростатическое давление столба жидкости, высота которого равна глубине залегани пласта,where RST is the hydrostatic pressure of the liquid column, the height of which is equal to the depth of the formation,
Рст /эждН cos/,Pct / ezdN cos /,
(4)(4)
где рж - плотность жидкости в скважине, кг/м3;where hl is the density of the fluid in the well, kg / m3;
ft - угол кривизны (усредненный), град.ft is the angle of curvature (averaged), deg.
На основании изложенного установлено , что энергетические затраты на создание трещин в продуктивной толще завис т от прочностных характеристик пород основной и непосредственной кровли и почвы разрабатываемого угольного пласта и прочностью их контакта. Значени характеристик механических свойств пород и углей при испытани х на сжатие приведены в табл.1.Based on the foregoing, it was established that the energy costs of creating cracks in the productive stratum depend on the strength characteristics of the rocks of the main and immediate roofs and soil of the developed coal seam and the strength of their contact. The values of the mechanical properties of the rocks and coals during compression tests are given in Table 1.
Если прин ть за 100% предел прочности перпендикул рно сло м, то предел прочности параллельно сло м выразитс данными, приведенными в табл.2.If we take the tensile strength perpendicular to the layer as 100%, then the tensile strength parallel to the layers is expressed by the data given in Table 2.
Анализ данных табл.1 и 2 свидетельствуют о том, что предел прочности пород основной кровли, почвы при сжатии превышает предел прочности пород непосредственной кровли, почвы при сжатии, во-первых, предел прочности пород при сжатии параллельно сло м (за исключением известн ка) на 64-89% ниже предела прочности пород при сжатии перпендикул рно их напластованию, во-вторых, разница в значени х величин предела прочности пород и угл при сжатии весьма существенна, -в-третьих.An analysis of the data in Tables 1 and 2 indicates that the ultimate strength of the rocks of the main roof, soil in compression exceeds the ultimate strength of rocks of the immediate roof, the soil in compression, firstly, the ultimate strength of rocks in compression parallel to the layer (except limestone) 64-89% lower than the compressive strength of the rocks perpendicular to their bedding, and secondly, the difference in the values of the strength of the rocks and the compression angle is very significant, thirdly.
Следует также обратить внимание на то, что величина предела прочности основной и непосредственной кровли при сжатии выше , чем у пород основной и непосредственной почвы.It should also be noted that the tensile strength of the main and immediate roofs during compression is higher than that of the rocks of the main and direct soils.
Кроме того, вы влено, что предел прочности пород при сжатии выше предела прочности пород при раст жении (разрыве).In addition, it was found that the compressive strength of the rocks is higher than the tensile strength of the rocks under tension (rupture).
Известно, что предел прочности при разрыве контактов существенно меньше предела прочности при разрыве породы в смежных сло х. Предел прочности при разрыве контакта пород рекомендуетс принимать из услови It is known that the tensile strength at break of the contacts is substantially less than the tensile strength at break of the rock in adjacent layers. The tensile strength at breaking the contact of the rocks is recommended to be taken from the condition
(4)(4)
Opi 1 0,4 С1 ,Opi 1 0.4 C1,
где С1 - коэффициент сцеплени (например ), дл углистых сланцев: аргиллитаwhere C1 is the coefficient of adhesion (for example), for coal shales: mudstone
15 0,006...0,039; алевролита 0,006...0,243; песчаника 0,027...1,86; дл растительных остатков: 0.009...0,48; 0,006...1,14; 0.45... 1,8; дл мелкого растительного детрита: 1,9...2,4; 0,92-4,32 (соответственно), МПа. Дл зеркал15 0.006 ... 0.039; siltstone 0.006 ... 0.243; sandstone 0.027 ... 1.86; for plant residues: 0.009 ... 0.48; 0.006 ... 1.14; 0.45 ... 1.8; for small plant detritus: 1.9 ... 2.4; 0.92-4.32 (respectively), MPa. For mirrors
20 скольжени значени коэффициента сцеплени составл ют в среднем 0.012 (аргиллит ) и 0,015 (алевролит), т.е. ниже приведенных значений коэффициента сцеплени при наличии на контакте перечислен25 ных включений.20 slip values of the coefficient of adhesion are on average 0.012 (mudstone) and 0.015 (siltstone), i.e. below the values of the coefficient of adhesion in the presence of the listed 25 inclusions on the contact.
Сравнительный анализ приведенных данных показывает, что разница в значени х величин пределов прочности пород основной и непосредственной кровли, почвыA comparative analysis of the data shows that the difference in the values of the tensile strength of the rocks of the main and immediate roofs, soil
30 и предела прочности пород на их контакте превышает один-два пор дка.30 and the ultimate strength of the rocks at their contact exceeds one or two orders of magnitude.
Нагнетание жидкости с темпом, превышающим естественную приемистость контактов пород непосредственной и основнойLiquid injection at a rate exceeding the natural injectivity of the rock contacts of the immediate and main
35 почвы и кровли, направлено на формирование не только в них магистральных трещин, но и множества вертикальных и горизонтальных трещин в разрабатываемом угольном пласте и главным, образом угольном35 soils and roofs, it is aimed at the formation of not only main cracks in them, but also many vertical and horizontal cracks in the developed coal seam and mainly coal
40 пласте и породах непосредственной почвы и кровли. Последнее объ сн етс тем, что величина предела прочности на сжатие песчаника , алевролита в сравнении с углем практически на пор док выше.40 stratum and rocks of the immediate soil and roof. The latter is explained by the fact that the compressive strength of sandstone, siltstone in comparison with coal is almost an order of magnitude higher.
45 Пример. Допустим необходимо снизить газоносность и выбросоопасность пласта Кю Феликс и вмещающих пород в Карагандинском бассейне на поле шахты им. Костенко. Мощность пласта Кю измен 50 етс от 1,5 до 2,5 м. последний разделен просло ми аргиллита мощностью от 0,01 до 0,05 м. Характеристика пласта: газоносность - 15,6 м3/т; ожидаема газообильность - 31 м /т; выход летучих веществ 55 25%. Кровл пласта представлена сырыми слабоуглистыми аргиллитами мощностью 2,5-8 м, далее серым, мелкозернистым, крепким песчаником, почва пласта - аргиллитом , слабоуглефицированным мощностью 4-6 м, более песчаником. Пласт Кю45 Example. Suppose it is necessary to reduce the gas content and outburst hazard of the Kyu Felix layer and host rocks in the Karaganda basin in the mine field named after Kostenko. The thickness of the Kyu formation varies from 1.5 to 2.5 m. The latter is separated by mudstone beds with a thickness of 0.01 to 0.05 m. Formation characteristic: gas content - 15.6 m3 / t; expected gas mobility - 31 m / t; volatiles yield 55 25%. The top of the formation is represented by raw, weakly clayey mudstones with a thickness of 2.5-8 m, then gray, fine-grained, strong sandstone, the soil of the reservoir is represented by mudstone, slightly carbonized with a thickness of 4-6 m, more sandstone. Plast Kyu
отнесен к опасным по гззу (шахта сверхка- тегорна ) и пыли и условно к выбросоопас- ным.It is classified as hazardous in the GZZ (mine is super-categorical) and dust and is conditionally classified as outburst hazardous.
Буритс скважина на глубину 512 м, обсаживаетс трубами, например диаметром 146 мм с толщиной стенки 8 мм, затрубное пространство тампонируетс цементом. Установка гидроперфоратора в начале на глубине 501, а затем 491 м обеспечиваетс тщательным промером длины труб при спу- скоподьемных операци х и определением глубины спуска лебедкой. Дл более точной установки перфоратора против нужного интервала примен ют в колонне НКТ муфту- репер. После спуска аппарата АП-6 м в скважину, обв зки ее усть и присоединени к нему насосных агрегатов система спрессовываетс давлением, превышающим рабочее в 1,5 раза. Перед опрессовкой НКТ провер етс герметизаци системы известным способом, а затем производитс перфораци закачкой в НКТ водопесчаной смеси. Концентраци песка в воде обычно составл ет 80-100 кг/м3.The well is drilled to a depth of 512 m, cased with pipes, for example, 146 mm in diameter with a wall thickness of 8 mm, the annulus is plugged with cement. The installation of a hydraulic perforator at the beginning at a depth of 501 and then 491 m is ensured by a careful measurement of the length of the pipes during tripping and determining the depth of the winch. To more accurately set the punch against the desired interval, a sleeve coupling is used in the tubing string. After the AP-6 m unit is lowered into the well, its mouth tied up and pumping units connected to it, the system is compressed by a pressure that exceeds the working one by 1.5 times. Before pressure testing of the tubing, the sealing of the system is checked in a known manner, and then perforation is carried out by pumping sandy mixture into the tubing. The concentration of sand in water is usually 80-100 kg / m3.
При гидропескоструйной перфорации (ГПП) создание отверстий в колонне, цементном камне канала в породе достигаетс приданием песчаио-водной струе скорости в несколько сотен метров в секунду.In sandblasting perforation (GSP), the creation of holes in a column, a cement stone of a channel in a rock is achieved by imparting a sand-water jet of several hundred meters per second.
Нижний предел допустимого перепада в насадках, обеспечивающий эффективное разрушение обсадной колонны, цементного камн м породы не должен быть меньше 12-14 МПа (дл 6 мм насадок). При прочности горных пород (7сж 20-30 МПа) нижние пределы, как показывает опыт, целесообразно увеличить до 18-20 МПа.The lower limit of the permissible difference in the nozzles, which ensures the effective destruction of the casing string, cement stone rock should not be less than 12-14 MPa (for 6 mm nozzles). With the strength of the rocks (7szh 20-30 MPa), the lower limits, as experience shows, it is advisable to increase to 18-20 MPa.
Врем эффективного воздействи на преграду не должно превышать 15- 20 мин.The time of effective impact on the barrier should not exceed 15-20 minutes.
При гидропескоструйной перфорации примен етс то же оборудование, как и при разрыве пласта. Устье скважины оборудуетс стандартной арматурой типа 1АУ-700, рассчитанной на рабочее давление 70 МПа, Дл прокачки водопесчаной смеси используютс насосные агрегаты 4АН-700, развивающие максимальное давление до 70 МПа, при меньших давлени х - цементировочные агрегаты.In sandblasting, the same equipment is used as in fracturing. The wellhead is equipped with standard 1AU-700 fittings designed for an operating pressure of 70 MPa. Pumping units 4AN-700 are used to pump the water-sand mixture, developing a maximum pressure of up to 70 MPa, and cementing aggregates at lower pressures.
Водопесчана смесь готовитс в пес- космесительном агрегате (2ПА, ЗПА и др.), который представл ет собой бункер дл песка емкостью Юме коническим дном.The water-sand mixture is prepared in a sand mixing unit (2PA, ZPA, etc.), which is a sand bunker with a capacity of Yumek with a conical bottom.
Нагнетание 4000.,.5000 м3 жидкости с расходом 40..,60 л/с и при давлении 15...25 МПа в перфорационные щели обсадной колонны скважины на уровне пород основной и непосредственной кровли и почвы разрабатываемого угольного пласта производ т группой (8 шт.) агрегатов 4АН-700. Дл ослаблени породного массива можно в воду вводить добавки.Injection of 4000.,. 5000 m3 of fluid with a flow rate of 40 .., 60 l / s and at a pressure of 15 ... 25 MPa into the perforation slots of the casing of the well at the rock level of the main and immediate roofs and soils of the developed coal seam is performed by the group (8 pcs.) 4AN-700 units. To weaken the rock mass, additives may be added to the water.
В случае необходимости увеличени If necessary, increase
размеров зон гидрообработки через скважину дл продавливани воды по магистральным трещинам пород непосредственной и основной почвы и кровли пласта вthe size of the hydrotreatment zones through the borehole to force water along the main fractures of the rocks of the immediate and main soil and the formation
глубь массива на кабеле в скважину до проектной отметки (491 и 501 м) опускают два стандартных снар да АДС-б. Рассто ни между снар дами и зонами перфораций скважины равны 10 м. Включают одновременно спирали - воспламенители последних . Сравнительно быстрое сгорание пороховых зар дов за 3.3 с позвол ет создать давление 30-100 МПа за счет того, что жидкость в скважине и в магистральных трещинах пород играет роль уплотнительного поршн , который не успевает быстро сдвинутьс с места благодар своей инерции. При таком процессе горени осуществл етс механическое воздействие на продуктивную толщу, привод щее к образованию в ней новых трещин и расширению существующих . Такое воздействие аналогично гидро- разрыву пласта, но без закреплени образовавшихс трещин наполнителем.the depth of the array on the cable into the well to the design level (491 and 501 m) is lowered by two standard ADS-b shells. The distances between the shells and the zones of the perforations of the well are 10 m. At the same time, spirals are turned on - igniters of the latter. A relatively quick combustion of powder charges in 3.3 s allows the creation of a pressure of 30-100 MPa due to the fact that the fluid in the well and in the main fractures of the rocks plays the role of a sealing piston, which does not have time to quickly move from its place due to its inertia. In this combustion process, a mechanical effect is exerted on the productive stratum, leading to the formation of new cracks in it and the expansion of existing ones. Such an effect is similar to hydraulic fracturing, but without fixing the formed cracks with filler.
Возможно и ступенчатое продавливание воды в глубь массива с посто нным увеличением массы порохового зар да и не ранее чем через 2 часа после предыдущего сжигани последнего.It is also possible to stepwise push water into the interior of the massif with a constant increase in the mass of the powder charge and not earlier than 2 hours after the previous burning of the latter.
Дл предотвращени выбросов жидкости , прихватов кабел и разрывов обсадной колонны необходимо держать уровень жидкости ниже усть примерно на 50 м, а устье герметизировать специальным сальником.To prevent fluid spills, cable tugs and casing ruptures, it is necessary to keep the fluid level below the mouth by about 50 m and seal the mouth with a special seal.
В таком случае пространство над уровнем жидкости выполн ет роль амортизатора или воздушного компенсатора.In this case, the space above the liquid level acts as a shock absorber or air compensator.
Указанные виды работ по использованию снар дов АДС-6 выполн ютс геофизическими конторами или трестами, располагающими необходимым оборудованием , аппаратурой и обученным персоналом .The indicated types of work on the use of ADS-6 shells are carried out by geophysical offices or trusts with the necessary equipment, apparatus, and trained personnel.
После продавливани воды в глубь массива закачивают жидкость - песконоситель дл закреплени образовавшихс в породах трещин в раскрытом состо нии. Дл ГРП примен ют, например чистый кварцевый песок с размером зерен от 0,5 до 1,2 мм.After forcing the water deep into the massif, a sand carrier is pumped in order to fix the cracks formed in the rocks in the open state. For hydraulic fracturing, for example, pure silica sand with a grain size of from 0.5 to 1.2 mm is used.
Количество закачиваемого песка при однократном разрыве (в каждую зону перфорации ) составл ет 2-6 т. Закачку осуществл ть 180-350 кг песка (плотность 2650 кг/м3) на 1 м3 жидкости.The amount of sand injected during a single break (into each perforation zone) is 2-6 tons. 180-350 kg of sand (density 2650 kg / m3) per 1 m3 of liquid is injected.
На отметке 496 м перфорируют обсадную колонну скважины в плоскости середины мощности разрабытываемого угольного пласта и формируют в нем прискважинную трещину, например взрыванием АДС-6 трижды с интервалом через каждые 2 часа после предыдущего взрывани . Причем массу каждого последующего порохового зар да рекомендуетс увеличивать.At a mark of 496 m, the casing of the well is perforated in the mid-plane of the thickness of the coal seam being developed and a borehole crack is formed in it, for example, by blasting ADS-6 three times at intervals every 2 hours after the previous blast. Moreover, the mass of each subsequent powder charge is recommended to be increased.
Операци по термогазохимическому воздействию на продуктивную толщу проста . На ее осуществление затрачивают 6-9 ч времени, тогда как на обычный гидроразрыв тратитс 2-3 сут.The operation of thermogasochemical effects on the productive stratum is simple. 6-9 hours of time are spent on its implementation, while 2-3 days are spent on conventional hydraulic fracturing.
Перфораци скважины на уровне середины мощности разрабатываемого угольного пласта и формирование в нем прискважинных трещин путем, например ступенчатого сжигани пороховых зар дов имеет многоцелевое назначение: сн тие накопленной угольным пластом потенциальной энергии в виде упругих напр жений в услови х двухстороннего сжати пласта при нагнетании одновременно рабочего агента в породы почвы и кровли и продавливани последнего в глубь массива, вытеснение газожидкостной смеси и газа из над- и под- пластовых трещин, самоистечение метана из угольного пласта и т.д.Perforation of a well at the mid-thickness level of a developed coal seam and formation of near-hole cracks in it by, for example, staged burning of powder charges has a multi-purpose purpose: removing the potential energy accumulated by a coal seam in the form of elastic stresses under conditions of two-sided compression of the seam while simultaneously injecting a working agent into the soil and roof rocks and pushing the latter into the interior of the massif, displacing the gas-liquid mixture and gas from supra- and subsurface cracks, self-flow m coal bed ethane, etc.
В скважину опускают колонну насосно- компрессорных труб до отметки 501 м и устанавливают над ней пакер дл изол ции верхней части кольцевого пространства. Компрессором закачивают воздух в центральную колонну труб, вытесн вначале газожидкостную смесь и газ, из трещин продуктивной толщи на поверхность. Останов компрессора на первом этапе св зан с прекращением выноса на поверхность газожидкостной смеси, впоследствии - с прекращением выноса на поверхность метана. Количество циклов закачки воздуха в скважину по указанной выше схеме газлифтного подъемника устанавливаетс в основном экспериментально по объему откачанной воды.A tubing string is lowered into the well to 501 m and a packer is placed above it to isolate the upper part of the annular space. The compressor pumps air into the central pipe string, first displacing the gas-liquid mixture and gas from the fractures of the productive stratum to the surface. The compressor shutdown at the first stage is associated with the termination of the removal of the gas-liquid mixture to the surface, and subsequently with the termination of the removal of methane to the surface. The number of cycles of air injection into the well according to the above-mentioned gas lift model is established experimentally mainly by the volume of pumped water.
После откачки 50-60% объема ранее закачанной в зону перфорации воды пакер переустанавливают на отметку 492-493 м дл изол ции нижней части кольцевого пространства . По общеприн той методике компрессором закачивают воздух в кольцевое пространство скважины, вытесн газожидкостную смесь и метан, из трещин продуктивной толщи в трещины угольного пласта и пород почвы и на поверхность. Останов компрессора и количество циклов закачки воздуха по указанной выше схеме гззлифтного подъемника аналогичен приведенному.After pumping out 50-60% of the volume of water previously pumped into the perforation zone, the packer is reinstalled at 492-493 m to isolate the lower part of the annular space. According to the generally accepted technique, air is pumped by a compressor into the annular space of the well, displacing the gas-liquid mixture and methane from the fractures of the productive stratum into the cracks of the coal seam and soil rocks and to the surface. The compressor shutdown and the number of air injection cycles according to the above gzzlift elevator scheme are similar to the above.
При закачке воздуха как по центральной колонне труб, так и по кольцевому пространству необходимо контролировать состав выход щих из скважины газов и ихWhen air is injected both in the central pipe string and in the annular space, it is necessary to control the composition of the gases leaving the well and their
температуру в цел х предупреждени возгорани угл .temperature to prevent the ignition of coal.
В дальнейшем в цел х более глубокой дегазации угленосной толщи и повышени дебитности скважины последнюю подсоедин ют к вакуумнасосной станции. Добычу метана через скважину производ т до начала ведени горных работ в зоне техногенного воздействи на продуктивную толщу, при подработке скважины очистными работами - из выработанного пространства лавы и купола обрушени горных пород.Subsequently, for the purpose of deeper degassing of the coal-bearing stratum and increasing the flow rate of the well, the latter is connected to a vacuum pump station. Methane is produced through a well before mining is commenced in the zone of technogenic impact on the productive stratum, while undermining a well by refining operations - from the mined-out lava space and the caving collapse dome.
Преимущества предлагаемого способаThe advantages of the proposed method
обработки продуктивной толщи по сравнению с прототипом заключаютс в следующем:processing of the productive stratum compared with the prototype are as follows:
сокращаютс сроки дегазации продуктивной толщи за счет разветвленной трещиноватости в последней;reduced degassing times of the productive stratum due to branched fracturing in the latter;
происходит радикальное снижение газоносности и выбросоопасности продуктивной толщи;there is a radical decrease in gas content and outburst hazard of the productive sequence;
повышаетс дебитность (удельной продуктивности ) скважин до начала ведени горных работ и при входе их в зону техногенного воздействи ;the flow rate (specific productivity) of the wells increases prior to the start of mining operations and upon their entry into the area of technogenic impact;
более полно используютс технические возможности горной техники и транспортных средств по наращиванию объемов добычи угл и темпов проведени подготовительных выработок;more fully utilized the technical capabilities of mining equipment and vehicles to increase coal production and the pace of preparatory workings;
снижаетс потенциальна энерги , накопленна угольным пластом в виде упругихpotential energy accumulated by the coal seam in the form of elastic decreases
напр жений в услови х двустороннего сжати угольного пласта вследствие нагнетани жидкости одновременно в породы почвы и кровли разрабатываемого угольного пласта и возможного продавливани жидкости вstresses under conditions of two-sided compression of a coal seam due to the injection of fluid simultaneously into the soil and roof rocks of the developed coal seam and possible forcing fluid into
глубь массива.the depth of the array.
Предлагаемый способ обработки продуктивной толщи направлен на повышение безопасности ведени горных работ, т.е. имеет социальный характер. ОбластьThe proposed method for processing the productive stratum is aimed at improving the safety of mining operations, i.e. has a social character. Region
применени - угольна промышленность: бурение специализированными подразделени ми , имеющими технику и оборудование нефт ного сортамента и обученный персонал, наземных скважин на высокогазоносную , выбросоопасную продуктивную толщу, основу которой составл ют разрабатываемый угольный пласт мощностью не менее 2,5 м и вмещающие горные породы .applications - coal industry: drilling by specialized divisions, which have oil gauging equipment and trained personnel, of ground wells in a high-gas, outburst hazardous productive stratum, the basis of which is the developed coal seam with a thickness of at least 2.5 m and containing rocks.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904799849A RU1774025C (en) | 1990-03-07 | 1990-03-07 | Method of treating productive layer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904799849A RU1774025C (en) | 1990-03-07 | 1990-03-07 | Method of treating productive layer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1774025C true RU1774025C (en) | 1992-11-07 |
Family
ID=21500681
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904799849A RU1774025C (en) | 1990-03-07 | 1990-03-07 | Method of treating productive layer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1774025C (en) |
-
1990
- 1990-03-07 RU SU904799849A patent/RU1774025C/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 1719657, кл. Е 21 F 7/00. 22.12.90. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109736805A (en) | A kind of method of the modified release watershed management bump of thick-layer tight roof | |
US3118501A (en) | Means for perforating and fracturing earth formations | |
US2819761A (en) | Process of removing viscous oil from a well bore | |
US4185693A (en) | Oil shale retorting from a high porosity cavern | |
US3775073A (en) | In situ gasification of coal by gas fracturing | |
US4491179A (en) | Method for oil recovery by in situ exfoliation drive | |
US4465401A (en) | Minimizing subsidence effects during production of coal in situ | |
CN113404535B (en) | Method for preventing rock burst by hydraulic fracturing of coal mine underground | |
CA2181208C (en) | Method for vertically extending a well | |
CN102301088A (en) | Method For The Enhancement Of Injection Activities And Stimulation Of Oil And Gas Production | |
CN112593936B (en) | Advanced comprehensive control method for multi-disaster area of deep mine | |
US4448252A (en) | Minimizing subsidence effects during production of coal in situ | |
CN107120137B (en) | A kind of coal roadway tunneling is along seat earth Deephole pre-splitting blasting pumping method | |
CN108756884A (en) | Coal mine tight roof full face ground shifts to an earlier date outburst elimination method | |
CN108779666A (en) | Single enters fracturing process | |
US3172470A (en) | Single well secondary recovery process | |
US3734180A (en) | In-situ gasification of coal utilizing nonhypersensitive explosives | |
US3814480A (en) | Method of controlling gas accumulation in underground mines | |
US4688637A (en) | Method for induced flow recovery of shallow crude oil deposits | |
CA2025996C (en) | Borehole mining process for recovery of petroleum from unconsolidated heavy oil formations | |
US4231617A (en) | Consolidation of in-situ retort | |
Mahoney et al. | Effects of a no-proppant foam stimulation treatment on a coal-seam degasification borehole | |
US3369605A (en) | Method of treating oil wells to prevent water coning | |
US3499489A (en) | Producing oil from nuclear-produced chimneys in oil shale | |
US4437520A (en) | Method for minimizing subsidence effects during production of coal in situ |