RU1838628C

RU1838628C - Method for increase of rock permeability

Info

Publication number: RU1838628C
Application number: SU914912626A
Authority: RU
Inventors: Андрей Викторович Бакулин; Виктор Николаевич Бакулин
Original assignee: Виктор Николаевич Бакулин
Priority date: 1991-02-19
Filing date: 1991-02-19
Publication date: 1993-08-30

Abstract

Изобретение предназначено дл повышени проницаемости горных пород при добыче полезных ископаемых. В массив бур т скважину, заполн ют ее упругов зким телом и осуществл ют вибровоздействие. Новым вл етс то, что в скважину закачивают растворы гидроокиси натри или гидроокиси натри с метанолом,нагретые до 80&deg;С; 2 з.п. ф-лы, 1 ил.The invention is intended to increase rock permeability in mining. A well is drilled into the massif, filled with an elastic viscous body, and vibroexposed. What is new is that sodium hydroxide or sodium hydroxide solutions with methanol are heated to 80 ° C; 2 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

Изобретение касаетс гео- и горнотех- н | логических процессов и может быть ис- п льзовэно дл увеличени гидро- и аэродинамических св зей горного массива при добыче нефти, тепла или газа.The invention relates to geo- and mining engineering logical processes and can be used to increase the hydro- and aerodynamic connections of the rock mass during oil, heat or gas production.

Цель изобретени - увеличение трещи- новатости.The purpose of the invention is to increase fracture.

На чертеже приведена схема реализа- ц||1и предлагаемого способа: 1 - горный массив , 2 - рабоча скважина, 3 - обсадна труба с перфорацией, 4 - слой редкоземель- нЬго вещества, нанесенный по внешнюю по- в рхность обсадной трубы, 5 - электроды, 6 - источник возбуждающего напр жени , 7 - бЛок согласовани , 8 - микропроцессор, 9 - гйдроимпульсатор дл нагнетани раство- ррв, 10 - отверсти в обсадной трубе (перфораци ).The drawing shows a diagram implementing || 1 and the proposed method: 1 - a rock mass, 2 - a working well, 3 - a casing pipe with perforation, 4 - a layer of rare-earth material deposited on the outer surface of the casing pipe, 5 - electrodes, 6 - source of exciting voltage, 7 - matching unit, 8 - microprocessor, 9 - hydraulic impulse for pumping the solution, 10 - holes in the casing (perforation).

Способ осуществл ют следующим образом .The method is carried out as follows.

В горном массиве 1 бур т рабочую сква- ж|ину 2, армируют ее обсадной трубой с пер- ф|орацией 10. Нанос т на внешнюю поверхность обсадной трубы 3 слой редкоземельного вещества 4, вставл ют в него электроды 5, подключают к источнику возбуждающего напр жени 6, св занным последовательно через блок согласовани 7 с микроЭВМ, посредством которого управл ют работой виброисточника, причем, подава на слой редкоземельного вещества 4 возбуждающее напр жение, возбуждают в нем электромагнитные колебани , часть которых (до 50%) переходит в упругие колебани в выбранном диапазоне частот, измен величину и частоту возбуждающего напр жени , управл ют параметрами упругих колебаний в широком диапазоне частот - от герц до килогерц. С помощью датчика давлени горных пород, устанавливаемых в контрольную скважину определ ют поле напр жений и главные векторы максимального и минимального главных напр жений и ориентируют направление вибровоздействи в плоскости, совпадающей с направлением действи одного из главных напр жений, Возбуждают колебани в диапазоне частот от 60 до 1500 Гц и вибровоздействи производ т в течение времени,при котором интенсивность колебаний в знакопеременной упругой волне достигнет 0,5 от величины разрушающих напр жений, слагающих массив, затем вибровоздейсти прекращают и переход т нд частоту собстелIn the massif 1, a working well 2 is drilled, reinforced with a casing pipe with perforation 10. A layer of rare-earth substance 4 is deposited on the outer surface of the casing 3, electrodes 5 are inserted into it, and connected to a source of exciting voltage 6, connected in series through the matching unit 7 with a microcomputer, through which the operation of the vibration source is controlled, and, by supplying a layer of rare-earth substance 4 with an exciting voltage, electromagnetic waves are excited in it, some of which (up to 50%) transforms into elastic waves and in a selected frequency range by changing the magnitude and frequency of the exciting voltage is controlled by the parameters of elastic waves in a wide frequency range - from hertz to kilohertz. Using the rock pressure sensor installed in the control well, determine the stress field and the main vectors of the maximum and minimum principal stresses and orient the direction of vibration in a plane that coincides with the direction of one of the main stresses. Excites vibrations in the frequency range from 60 to 1500 Hz and vibrations are produced during the time at which the intensity of the oscillations in the alternating elastic wave reaches 0.5 of the value of the destructive stresses composing the array, the vibrovozdeysti stopped and proceeds lp frequency sobstel

сwith

0000

WW

0000

оabout

кto

0000

САCA

енных колебаний горного массива в совоупности с нагнетанием в массив разупроч- ющих растворов и вибровоздействи роизвод т в течение времени, при котором роисходит смена деформаций сжати деормаци ми раст жени горных пород, что оответствует оптимальной проницаемости пород и переход т на частоту вибровоздействи , равную частоте нагнетани гйдроим- пульсом 9 в массив гидроокиси натри или гидроокиси натри с метанолом, нагретых до 80°С, и вибровоздействи производ т в течение времени, .при котором прочность пород на разрыв снизитс на 10-40% по сравнению с первоначальной.The oscillations of the massif, together with the injection of softening solutions into the massif and vibration exposure, occur during the time at which the change in compressive strain occurs by deformation strain of the rocks, which corresponds to the optimal permeability of the rocks and goes to the vibration frequency equal to the injection frequency with a hydraulic pulse 9 into an array of sodium hydroxide or sodium hydroxide with methanol, heated to 80 ° C, and vibroexposure is produced for a time during which the tensile strength of the rocks decreases by 10-40% compared to the original.

При низкой проницаемости массива перед нагнетанием в него гидроокиси натри или гидроокиси натри с метанолом, нагретых до 80°С, нагнетают в массив кислоту, котора выполн ет работу сил расширени - съедает перегородки между порами и трещинами и повышает проницаемость пород в массиве.At low permeability of the array, before it is injected with sodium hydroxide or sodium hydroxide with methanol heated to 80 ° C, acid is injected into the array, which does the work of expansion forces - it eats the walls between pores and cracks and increases the permeability of the rocks in the array.

До, во врем и после вибровозде йстви производ т контроль за напр женно-деформированным состо ним пород в массиве . Воздейству на горный массив вибрационными нагрузками, измер ют его напр женно-деформированное состо ние и при достижении в нем напр жений, равных 0,5 от разрушающих, начинают нагнетать рабочие жидкости, что обусловлено тем, чтобы не вызвать динамических про влений горного давлени .Before, during, and after vibration generation, the stress-strain state of the rocks in the massif is monitored. Exposing the massif to vibrational loads, its stress-strain state is measured and, when the stresses equal to 0.5 from the destructive ones are reached in it, the working fluids begin to be pumped, which is caused by the fact that the dynamic manifestations of rock pressure do not cause.

Таким образом, массив обрабатываетс всеми видами сжимающих и раст гивающих нагрузок, что способствует увеличению гидро- и аэродинамических св зей горного массива и повышает эффективность способа .Thus, the massif is processed by all types of compressive and tensile loads, which contributes to an increase in the hydro- and aerodynamic bonds of the rock mass and increases the efficiency of the method.

Сущность способа заключаетс в том, что под воздействием мощных вибрационных нагрузок в массиве возникают волны сжати и раст жени . Под действием волн сжати и раст жени флюиды - жидкости и газы, содержащиес в порах и трещинах пород, перемещаютс (мигрируют) на несколько пор дков быстрее, чем в отсутствие упругих волн. Кроме того, вибрации содействуют раскрытию пор и трещин на пути мигрирующих флюидов, и при условии, что на пути распространени волны встречаютс флюиды, нагретые свыше 30°С, в них возникают гидроразрывы - мельчайшие пузырьки заполненные паром и газом и схло- пывающиес в зоне сжати упругой волны, что в свою очередь сопровождаетс мощными потоками пульсирующих флюидов, которые разрушают перегородки между порами и трещинами и способствуют снижениюThe essence of the method lies in the fact that under the influence of powerful vibrational loads in the array, compression and tensile waves arise. Under the action of compression and extension waves, fluids - liquids and gases contained in the pores and fissures of rocks move (migrate) several orders of magnitude faster than in the absence of elastic waves. In addition, vibrations facilitate the opening of pores and cracks in the path of migrating fluids, and provided that fluids heated above 30 ° C occur in the wave propagation path, hydraulic fractures arise - tiny bubbles filled with vapor and gas and coalescing in the compression zone elastic wave, which in turn is accompanied by powerful flows of pulsating fluids that destroy the walls between pores and cracks and help reduce

прочности пород от 20 до 60%. Вследствие этого резко возрастает проницаемость пород . Миграци флюидов в порах и трещинах под воздействием упругих волн сопровож- даетс :rock strength from 20 to 60%. As a result, the permeability of rocks increases sharply. Migration of fluids in pores and cracks under the influence of elastic waves is accompanied by:

а) перераспределением пол упругих напр жений;a) redistribution of the field of elastic stresses;

б) частичной дегазацией локального участка массива - истечением газов из пор и трещин за счет вибраций;b) partial degassing of the local part of the massif — outflow of gases from pores and cracks due to vibrations;

в) кавитирующими процессами, которые нос т веро тностный характер и имеют место во флюидосодержащих горных породах при условии,чтоc) cavitating processes that are probabilistic in nature and occur in fluid-containing rocks, provided that

1) направление распространени упругой волны совпадает с направлением простирани пор и трещин;1) the direction of propagation of the elastic wave coincides with the direction of the propagation of pores and cracks;

2) частота зондирующих импульсов близка к частоте собственных флюидов, со- держащихс в порах и трещинах пород;2) the frequency of the probe pulses is close to the frequency of the intrinsic fluids contained in the pores and fractures of the rocks;

3) на пути распространени упругой волны существуют перепады (градиенты); давлений и температур флюидов;3) there are differences (gradients) in the propagation path of the elastic wave; fluid pressures and temperatures;

4) во флюидах содержатс твердые4) fluids contain solid

включени , служащие зародышами кавитации и повышающие веро тность про влени кавитирующйх процессов.inclusions serving as cavitation embryos and increasing the likelihood of cavitation processes.

Предлагаемый способ позвол ет:The proposed method allows:

1. Возбуждать в массиве колебани в выбранном диапазоне частот и закачать в массив упругую энергию, необходимую дл управлени состо нием и свойствами пород в массиве.1. Excite oscillations in the array in the selected frequency range and pump into the array the elastic energy necessary to control the state and properties of the rocks in the array.

2. Избежать про влени динамики горного давлени .2. Avoid the manifestation of rock pressure dynamics.

3. Улучшить гидро- и аэродинамические свойства горного массива и снизить прочность пород на разрыв от 20 до 40%.3. Improve the hydro- and aerodynamic properties of the massif and reduce the tensile strength of the rocks from 20 to 40%.

4, Повысить эффективность способа и снизить энергоемкость,4, Improve the efficiency of the method and reduce energy consumption,

Использование за вл емого способа позволит значительно повысить проницаемость массива пород за счет использовани Using the claimed method will significantly increase the permeability of the rock mass through the use of

упругого миграционного геоэффекта и эффектов кавитации по сравнению с имеющимис классическими способами.elastic migration geo-effect and cavitation effects in comparison with existing classical methods.

50fifty

Claims

1. A method of increasing the permeability of rocks, including drilling a rock in a rock mass of a working well, filling it with an elastic viscous body, placing non-explosive 5 sources of vibration, determining the main stress vectors, performing vibration effects on rocks in the frequency range 60-1500 Hz, measuring stress-strain state of the rock mass and when it reaches stresses not exceeding the destructive ones, the supply under pressure to the rocks softening working fluid with | and, characterized in that, in order to increase the inovatosti when changing de frrmatsy compressive strain E stretching in the rocks as the working fluid is supplied to the implementation vibration solutions of sodium hydroxide or of hydro- | tits sodium with methanol, heated to 80 ° C.

0

2. The method according to claim 1, characterized in that, at low rock permeability, an additional acid treatment of the rock mass is carried out.

3. The method according to claim 1, characterized in that. that, in order to increase the hydro- and aerodynamic bonds of the rock mass, decomposing solutions are pumped together with vibration effects with a frequency equal to the frequency of injection of decomposing solutions into the well.