RU2069261C1 - Способ направленного гидроразрыва горных пород - Google Patents
Способ направленного гидроразрыва горных пород Download PDFInfo
- Publication number
- RU2069261C1 RU2069261C1 RU94026801A RU94026801A RU2069261C1 RU 2069261 C1 RU2069261 C1 RU 2069261C1 RU 94026801 A RU94026801 A RU 94026801A RU 94026801 A RU94026801 A RU 94026801A RU 2069261 C1 RU2069261 C1 RU 2069261C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rocks
- fracturing
- level
- hydraulic fracturing
- well
- Prior art date
Links
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области горного дела, в частности к геотехнологическим способам добычи полезных ископаемых, и может быть использовано при создании геотермальных циркуляционных систем в малопроницаемых горных породах. Бурят скважины до уровня гидроразрыва, подают по одной из них жидкость под давлением, в других скважинах размещают не менее двух когерентных источников энергии на заданном расстоянии от центра инициации и вызывают колебания массива источниками при достижении давления жидкости в скважине на уровне не менее 90% от критического. 1ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области горного дела, преимущественно к геотехнологическим способам добычи полезных ископаемых и может быть использовано при создании геотермальных циркуляционных систем в малопроницаемых горных породах.
Известен способ [1] дробления или разрыва предметов с высоким механическим сопротивлением, который предусматривает создание отверстия, в разрываемом предмете, заполненного водой. С помощью теплообменного устройства вода охлаждается (доводится до твердого состояния или нагревается и за счет увеличения своего объема разрушает или разрывает исследуемый объект).
Недостатком является низкая эффективность, вследствие больших тепловых потерь, и высокая инертность.
Известен способ разрыва пластов и устройство для его осуществления [2] принятый за прототип, включающий систему для создания высокого давления в флюиде на избранном интервале пласта вскрытого буровой скважиной. На интервале разрыва, в скважину вводят цилиндрический элемент, на стенке которого имеется кольцевое отверстие, через которое под давлением осуществляется подача жидкости.
Основным недостатком этого способа является необходимость герметизации скважины около кольцевого отверстия, т. к. только в этом случае возможно создание трещины гидроразрыва на заданном интервале, что обуславливает удорожание и увеличение времени проведения гидроразрыва. Данный способ позволяет создавать трещины гидроразрыва лишь на небольшой глубине и в породах сложенных пластами. Он непригоден для создания трещины гидроразрыва в изотропной среде с различным напряженно -деформационным состоянием массива.
Целью предлагаемого изобретения является расширение диапазона применение способа за счет возможности создания направленного гидроразрыва горных пород с образованием трещины в изотропной среде с различным напряженно-деформационным состоянием массива, на разных глубинах, и, кроме того, удешевление способа и сокращение время его произведения.
Поставленная цель достигается тем, что в районе гидроразрыва размещают несколько когерентных источников энергии и вызывают колебания (распространение продольных волн) массива при достижении давления жидкости в скважине не менее 90% от критического. Под критическим давлением понимается давление на разрыв горных пород на заданной глубине (σгр).
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом.
Схема представленная на чертеже содержит:
1 скважина из которой осуществляется гидроразрыв горных пород;
2 горизонт гидроразрыва;
3 трещина гидроразрыва;
4, 5 скважины для размещения когерентных источников энергии;
6 источники энергии (взрывчатое вещество);
7 плоскость ориентации трещины гидроразрыва;
8 емкость для хранения жидкости;
9 насос;
10 эквипотенциальные изолинии распространения колебаний.
1 скважина из которой осуществляется гидроразрыв горных пород;
2 горизонт гидроразрыва;
3 трещина гидроразрыва;
4, 5 скважины для размещения когерентных источников энергии;
6 источники энергии (взрывчатое вещество);
7 плоскость ориентации трещины гидроразрыва;
8 емкость для хранения жидкости;
9 насос;
10 эквипотенциальные изолинии распространения колебаний.
Способ осуществляют следующим образом: с поверхности бурят скважину 1 до горизонта гидроразрыва 2, обсаживают трубами до уровня 2, где предполагается создание трещины 3 в горных породах и цементируют затрубное пространство. В скважинах 4 и 5 пробуриваемых с поверхности располагают "точечные" заряды взрывчатых веществ 6 (когерентные источники энергии), которые могут находиться в различных точках пространства (вплоть до поверхности), в зависимости от заданного направления плоскости разрыва 7 и развития трещины гидроразрыва. Далее из емкости 8 подают с помощью насоса 9 жидкость на горизонт предполагаемого гидроразрыва 2 и поддерживают давление жидкости на уровне не ниже 90% от критического, после чего одновременно взрывают заряды 6 в скважинах 4 и 5. Вызванные продольно колебания за счет взрыва, изолинии распространения которых показаны под номером 10 взаимодействуют между собой в центре инициации трещины гидроразрыва и изменяют напряженно-деформационное состояние массива в заданной плоскости. Это позволяет получить взаимодействие статических и динамических напряжений в заданной плоскости, что при суперпозиции волн приводит к появлению максимальных растягивающих напряжений и образованию трещины в массиве заданного направления, а многократное повторение выше указанных операций позволяет регулировать ее протяженность. Освоение такого рода управления параметрами зон гидроразрыва открывает возможность использования нетрадиционных схем геотермальных циркуляционных систем.
Пример реализации:
Исходные данные
1. Глубина уровня гидроразрыва, м H 3000
2. Радиус скважины на горизонте гидроразрыва во взрывных скважинах, м R 0,1
3. Объемный вес взрывчатки, кг/м3 γвв= 1600
4. Плотность пород, кг/м3 γп = 2500
5. Высота заряда в скважине, м n 10
Порядок расчета определения расстояния заложения взрывчатых веществ от центра инициации гидроразрыва по нормам к плоскости ориентации трещины
1. Определяем объем части скважины высотой h 10 м для заложения ВВ (взрывчатыми веществами) V 3,14 R2h 3,14 (0,1)2 • 10 0,314 м3
2. Находим необходимое количество ВВ с учетом в этом объеме
q = Vγвв= 0,314•1600 = 502,4 кг
3. Производим оценку эффективного расстояния Rэф по формуле для сейсмически безопасного расстояния Rc при взрыве:
где p параметр характеризующий действие взрыва на выработки, пройденные в массиве горных пород, для незакрепленной скважины p 0,1.
Исходные данные
1. Глубина уровня гидроразрыва, м H 3000
2. Радиус скважины на горизонте гидроразрыва во взрывных скважинах, м R 0,1
3. Объемный вес взрывчатки, кг/м3 γвв= 1600
4. Плотность пород, кг/м3 γп = 2500
5. Высота заряда в скважине, м n 10
Порядок расчета определения расстояния заложения взрывчатых веществ от центра инициации гидроразрыва по нормам к плоскости ориентации трещины
1. Определяем объем части скважины высотой h 10 м для заложения ВВ (взрывчатыми веществами) V 3,14 R2h 3,14 (0,1)2 • 10 0,314 м3
2. Находим необходимое количество ВВ с учетом в этом объеме
q = Vγвв= 0,314•1600 = 502,4 кг
3. Производим оценку эффективного расстояния Rэф по формуле для сейсмически безопасного расстояния Rc при взрыве:
где p параметр характеризующий действие взрыва на выработки, пройденные в массиве горных пород, для незакрепленной скважины p 0,1.
Это выражение справедливо для образования трещины на контуре скважины с учетом γпH 3000 м • 2500 кг/м3 75 МПа.
Однако для производства гидроразрыва (σгр) необходимо суммирование статических и динамических нагрузок.
σгр= σст+σд= 75 МПа
σст по условиям формулы изобретения выбрано на 90% от σгр (давление создаваемое нагнетанием жидкости)
σст= 75•0,9 = 67,5 МПа
на σд приходится 7,5 МПа.
σст по условиям формулы изобретения выбрано на 90% от σгр (давление создаваемое нагнетанием жидкости)
σст= 75•0,9 = 67,5 МПа
на σд приходится 7,5 МПа.
Из этих условий определяем расстояние заложения ВВ Rэф как
Таким образом, получается общая формула для определения эффективного расстояния Rэф заложения ВВ по нормали к плоскости образования трещины гидроразрыва в зависимости от веса заряда ВВ.
Таким образом, получается общая формула для определения эффективного расстояния Rэф заложения ВВ по нормали к плоскости образования трещины гидроразрыва в зависимости от веса заряда ВВ.
Применение предлагаемого способа позволит достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом:
1) сократить время проведения гидроразрыва;
2) создать трещину гидроразрыва заданной ориентации в пространстве и управлять ее геометрическими размерами;
3) обеспечить создание гидроразрыва горных пород с любой естественной проницаемостью горных пород независимо от глубины его проведения.
Claims (1)
- Способ направленного гидроразрыва горных пород, заключающийся в бурении скважины до уровня гидроразрыва и подаче в нее жидкости под давлением, отличающийся тем, что в районе гидроразрыва размещают не менее двух когерентных источников энергии на расстоянии от центра инициации трещины гидроразрыва Rэ ф, для которого соблюдается неравенство
где σгр предел прочности горных пород на разрыв с учетом веса толщи вышележащих пород, МПа;
σст статическое давление жидкости на уровне гидроразрыва, МПа;
q вес заряда ВВ, кг;
p параметр характеризующий взрыв, д.ед.и вызывают колебания массива источниками по достижении давления в скважине на уровне не менее 90% от σгр.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94026801A RU2069261C1 (ru) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | Способ направленного гидроразрыва горных пород |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94026801A RU2069261C1 (ru) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | Способ направленного гидроразрыва горных пород |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94026801A RU94026801A (ru) | 1996-06-10 |
RU2069261C1 true RU2069261C1 (ru) | 1996-11-20 |
Family
ID=20158521
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94026801A RU2069261C1 (ru) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | Способ направленного гидроразрыва горных пород |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2069261C1 (ru) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106437497B (zh) * | 2016-09-23 | 2018-05-29 | 太原理工大学 | 水压爆破致裂建造干热岩人工热储的方法 |
-
1994
- 1994-07-18 RU RU94026801A patent/RU2069261C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Патент США N 2255574, кл. F 42 D 3/00, 1969. 2. Патент США N 3825071, кл. E 21 B 43/26, 1974. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94026801A (ru) | 1996-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9062545B2 (en) | High strain rate method of producing optimized fracture networks in reservoirs | |
CA2791646C (en) | System and method for fracturing rock in tight reservoirs | |
US3902422A (en) | Explosive fracturing of deep rock | |
US4220205A (en) | Method of producing self-propping fluid-conductive fractures in rock | |
US3616855A (en) | Method of bulking or caving a volume of subsurface material | |
US4398769A (en) | Method for fragmenting underground formations by hydraulic pressure | |
US3690106A (en) | Method of treating permeable formations | |
US3771600A (en) | Method of explosively fracturing from drain holes using reflective fractures | |
US3688843A (en) | Nuclear explosive method for stimulating hydrocarbon production from petroliferous formations | |
US2911046A (en) | Method of increasing production of oil, gas and other wells | |
RU2069261C1 (ru) | Способ направленного гидроразрыва горных пород | |
US3464490A (en) | Formation nuclear fracturing process | |
RU2503799C2 (ru) | Способ добычи сланцевого газа | |
US3533471A (en) | Method of exploding using reflective fractures | |
US4239286A (en) | In situ leaching of ore bodies | |
US4223734A (en) | Process of breaking and rendering permeable a subterranean rock mass | |
KR0146411B1 (ko) | 지중암반 발파공법 | |
RU2377398C1 (ru) | Способ разработки углеводородной залежи | |
US3999803A (en) | In situ leaching of explosively fractured ore bodies | |
SU1535992A1 (ru) | Способ ориентированного разрыва горных пород | |
US3613378A (en) | Underground storage | |
RU2163968C2 (ru) | Способ обрушения покрывающих пород | |
US3627044A (en) | Method of producing tar sands with laterally cratered nuclear explosions | |
RU2066741C1 (ru) | Способ добычи нефти или газа | |
CN110388198B (zh) | 利用单井采集干热岩热能的方法 |