SU1165801A1 - Способ акустического разрыва пласта горной породы МУРОХ - Google Patents

Abstract

1. СПбСОБ АКУСТИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА ГОРНОЙ ПОРОДЫ, включающий бурение скважины в массиве горных пород, обустройство ее устьевой арматурой , соединение устьевой арматуры с генератором упругихколебаний, насосом, питающимтрубопроводом, пбдачу в систему и нагнетание в скважину рабочей жидкости, возбуждение в ней упругих колебаний, о т л и - чающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности и безопасности работ по проведению акустичес .кого разрыва пласта путем увеличени  трещиноватости массива и снижени  его газоносности, предварительно определ ют проницаемость массива горных пород, упругие колебани  возбуждают синусоидальными в интервале основного тона скважины и первой ее критической частоты. 2, Способ ПОП.1, отличающийс  тем,.что при низкой проницаемости массива частоту упругих колебаний уменьшают от верхнего предела, равного первой критической частоте, до частоты основного трна (Л скважины. с 3.Способ по П.1, отличающийс  тем, что при высокой проницаемости пласта частоту упругих колебаний увеличивают от частоты основного тона скважины до первой ее критической частоты. Од 4.Способ по пп.1-3, отлиел чающийс  тем, что синусо00 идальные колебани  возбуждают на частотах нижнего и верхнего пределов интервала одновременно.

Description

1 Изобретение относитс  к горной промышленностк и может быть использовано дл  предотвращени  внезапных выбросов угл , породы и газа и повышени  добычи полезного ископаемог Цель изобретени  - повьпнение : эфективности и безопасности работ по проведению акустического разрыва пласта путем увеличени  трещиноватости массива и снижени  его газо носности. На фиг. 1 представлена принципиальна  технологическа  цепочка дл  акустического разрыва пласта горной породы; на фиг. 2 - технологическа  цепочка, соответствующа  пласту гор ной породы с высокой проницаемостью на фиг. 3 - технологическа  цепочка соответствующа  пласту горной пород с низкой проницаемостью. Технологическа  цепочка включает дневную поверхность 1, скважину 2, пласт 3 горной породы, обсадную трубу 4, фланец 5, планшайбу 6, кре товину 7, задвижки 8-10, гидравлическую линию 11, датчик 12 давлени  (манометр), генератор 13 гармонических колебаний, гидравлическую линию 14, задвижки 15 питающего трубопровода 16, датчик 17 давлени  (манометр), подпитывающий насос 18, .гидравлическую линию 19 дл  соедине ни  насоса с генератором, электродвигатель 20, шлёйфовый осциллограф 21, датчик 22 давлени  (манометр ) , включаемый между генератором и насосом. С дневной поверхности 1 бур т скважину 2 до пересечени  с пластом 3 горной породы. Скважину обсаживают обсадной трубой 4, на которую последовательно монтируют фланец 5, планшайбу 6, крестовину 7. На крестовине креп т задвижки 8-10. Одну из задвижек посредством гидравличес кой линии 11с вмонтированным в нее датчиком 12.давлени  (манометром) соедин ют с генератором 13 гармонических колебаний. Генератор посредством линии 14 с одной стороны и задвижку 15 питающего трубопровода 16с вмонтированным в него датчиком 17давлени  (манометром) с другой стороны соедин ют с подпитывающим насосом 18 посредством гидравлической линии 19. В гидравлическую линию между генератором и насосом включают датчик 22 давлени  (мано12 метр). В качестве генератора гармонических колебаний можно использовать однопорганевой насос с удаленным нагнетательным клапаном, приводимый в действие двигателем 20 с возможностью плавного изменени  скорости вращени  коренного вала. Дл  повышени  точности контрол  колебательного процесса к датчику подсоедин ют регистрирующий прибор, например шлейфовый осциллограф 21. Перед началом работы по акустическому разрыву пласта известными методами определ ют проницаемость пласта, затем приступают к разрыву пласта. Перед началом работы открывают задвижки 8 и 15 и заполн ют гидравлическую систему за счет питающего трубопровода до установившегос  в ней давлени , о чем суд т по одинаковым показани м манометров 12, 17 и 22. После этого ввод т в действие насос и ведут нагнетание до установившегос  давлени  в скважине и линии 14, о чем суд т по одинаковым показани м манометров 12 и 22. Затем плавным изменением скорости вращени  вала двигател  ввод т в действие генератор гармонических колебаний в интервале частот основноготона скважины, о которой суд т по отсутствию показаний колебаний давлени  на датчике 12 шлейфового осциллографа 2 1 до первой ее критической частоты при определенном повышении среднего давлени  в скважине. Изменением скорости вращени  вала двигател  насоса добиваютс  отсутстви  колебаний давлени  в линии 14, о котором суд т по отсутствию колебаний показаний датчика 22 (манометра ) . При отклонении резонансных параметров от указанных величин генератор перевод т на следующую час- , тоту колебаний четвертьволнового р да, и так - до достижени  первой критической частоты скважины. Дл  осуществлени  оперативного управлени  процессом четвертьволновые резонансные частоты рассчитывают заранее по формуле . П - 1 С tpej 4 Н а критические частоты скважины определ ют из соотношени  1C Р 2d

где f-., - четвертьволнова  резонансрв э

на  частота скважины, Гц; f - критическа  частота сква жины, Гц; ,2,3 - номер тона, первый считают основным;

С - скорость звука в скважине, заполненной рабочим агентом (дл  воды С 15000 м/с) м/с;

Н - глубина скважины, м; d - ее .диаметр, м. В случае акустического разрыва пласта горной породы с высокой начальной проницаемостью возникает необходимость независимой подачи рабочего агента в скважину с высоким

у

темпом из-за его быстрого ухода в пласт. Скважину соедин ют с генератором гармонических колебаний и подпитывающим насосом параллельно за

счет того, что задвижку 8 посредством гидравлической линии 11 соедин ют с генератором 13 колебаний, а задвижку 10 посредством линии 14 с насосом 18, задвижкой 15 и питающим трубопроводом 16. Задвижки 8, 9, 10 и 15 открьшают, ввод т в действие подпитывающий насос 18 и по достижении установившегос  давлени , регистрируемого датчиками (манометрами). 12 и 22, привод т в

действие генератор гармонических колебаний на частоте основного тона. Далее способ выполн ют по описанной схеме.

В случае акустического разрыва пласта горной породы с низкой Начальной проницаемостью технологическую цепочку собирают как это показано на фиг. 3. Скважину, генератор гармонических колебаний и питающий трубопровод соедин ют последовательно . Отк.рытием задвижек 8 и 15 заполн ют скважину рабочим агентом до установившегос  давлени , о котором суд т по идентичности показаний датчиков 12 и 17 (манометров). Вввод т в действие генератор гармонических колебаний на первой критической час-

тоте скважины и последовательно снижают частоту колебаний-до частоты основного тона скважины.

Дл  повьш1ёни  скорости акустического разрыва пласта горной породы скважину снабжают дополнительным генератором гармонических колебаний который соедин ют с ней параллельно основному генератору через свободную задвижку. Таким образом, оба генератора и подпитывающий насос соедин ют со скважиной параллельно. Введением в действие насоса скважину заполн ют рабочим агентом до установившегос  давлени , после чего ввод т в действие генераторы гармонических колебаний одновременно. Причем на одном из них устанавливаю частоту основного тона скважины, а на другом - ее первую критическую частоту, и процесс ведут встречным одновременным изменением частот по четвертьбблновому р ду, т.е.. .на одном генераторе частоту повьш1ают, а на другом - понижают соответственно .

Во всех случа х при достижении установившейс  амплитуды давлени  .на предельной частоте интервала процесс акустического разрьша пласта горной породы прекращают и приступают к освоению и эксплуатации скважины.

Предлагаемый способ позвол ет равномерно увеличивать зону искусственной трещиноватости пласта горной породы путем создани  гармонических сто чих волн давлени  в скважине, что приводит к накоплению энергии и распространению ее по пласту в виде чередующихс  волн напр жений сжати  и раст жени . Увеличение зоны трещиноватости повышает темпы добычи полезного ископаемого и эффективность дегазации массива, в результате чего снижаетс  возможность про влени  внезапных выбросоц в процессе акустического разрыва пласта.

W

Фиг.З

Claims (4)

1. СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА ГОРНОЙ ПОРОДЫ, включающий бурение скважины в массиве горных пород, обустройство ее устьевой арматурой, соединение устьевой арматуры с генератором упругих'колебаний, насосом, питающим‘трубопроводом, подачу в систему и нагнетание в скважину рабочей;жидкости, возбуждение в ней упругих колебаний, отли чающийся тем, что, с целью повышения эффективности и безопасности работ по проведению акустического разрыва пласта путем увеличения трещиноватости массива и снижения его газоносности, предварительно определяют проницаемость массива горных пород, ’ упругие колебания * возбуждают синусоидальными в интервале основного тона скважины и первой ее критической частоты.

'

2, Способ по п.1, отличающийся тем,.что при низкой проницаемости массива частоту упругих колебаний уменьшают от верхнего предела, равного первой критической частоте, до частоты основного т.она скважины.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при высокой проницаемости пласта частоту упругих колебаний увеличивают от частоты основного тона скважины до первой ее критической частоты.

4. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что синусоидальные колебания возбуждают на частотах нижнего и верхнего пределов интервала одновременно.

SU „1165801