SU1710699A1 - Способ тампонажа буровой скважины - Google Patents

Abstract

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

Description

Изобретение относитс  к горному делу, .а именно к тампонажу незатампонированных или некачественно затампонированных буровых скважин.

Известен с/юсоб тампонажа скважин, включающий подачу смеси из битумов и синтетических смол на нужную глубину в специальном, подсоединенном к бурильным трубам, снар де с последующим выдавливанием на стенки скважины промывочным насосом.

Недостатком способа  вл етс  то, что тампонаж скважины осуществл етс  только в процессе ее бурени  или же сразу после бурени . К тому же подача в скважину смеси из битумов и сиитетичех:ких смол в большом количестве в значительной степени увеличивает материальные и трудовые затраты.

Известен также способ ликвидационного тампонажа скважины, когда .тампонажна  смесь на глинистой основе закачиваетс  в скважину сверху вниз под давлением через колонну бурильных труб. При этом создаютс  изол ционный столб в самой скважине и изол ционные перемычки , преп тствующие поступлению воды в нее из водоносных горизонтов.

Недостатками этого способа  вл ютс  необходимость восстановлени  скважин дл  доставки в них тампонажной смеси. отсутствие во многих случа х по разным причинам условий дл  их восстановлени  и невозможность контрол  качества тампонажа .

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ тампонажа буровой скважины , включающий бурение вблизи нее из подземной подготовительной горной вырабotки двух наклонных скважин и камуфлетное взрывание в их концевых участках, причем концевой участок нижней (контрольной ) скважины располагают в пределах расчетной зоны водопровод щих трещин над будущей очистной выработкой , а концевой участок верхней (тампонажной ) скважины - выше этой зоны. После камуфлетного взрывани  через тампонажную скважину при закрытом устье контрольной скважины в ствол буровой скважины нагнетаетс  тампонажна  смесь. По завершении схватывани  последней устье контрольной скважины открывают и по отсутствию водопритока через нее суд т о качестве тампонажа.

Недостатком данного способа  вл етс  то, что нагнетание,в ствол буровой скважи ны большего количества тампонажной смеси дл  перекрыти  скважины и заделки трещин вокруг нее увеличивает непроизводительные затраты материальных и трудо8ЫХ ресурсов. Кроме того, применение камуфлетного взрывани  снижает безопасность ведени  тампонажных работ из-за возможности возникновени  отказов зар дов взрывчатых веществ и деформаций крепи горных выработок под воздействием взрывной волны.

Цель изобретени  - снижение затрат на осуществление тампонажа и повышение безопасности работ за счет исключени  соответственно нагнетани  большого количества тампонажной смеси и камуфлетного взрывани . ;

Указанна  цель достигаетс  тем. что выше зоны водопррвод щих трещин бур т дополнительную тампонажную скважину, которую распола1гают симметрично первой, принима  за oqb симметрии тампонируемую буровую скважину, а разрушение концевых участков тампонажных скважин ведут путем заполнени  расшир ющейс  при твердении композицией, причем прот женность каждрго концевого участка t определ ют из выражени :

, h(R

2(k-l) г j

где h - высота тампонажа буровой скважины , М,

k - козффициент объемного расширени  композиции;

Виг- соответственно радиусы буровой и тампонажных скважин, м.

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

Бурова  скважина 1 пересекает затоп ленную выработку 2. Перед отработкой нижезалегающего пласта 3 из подземной подготовительной выработки 4 бур т две восстающие наклонные тампонажные скважины 5 симметрично относительно буровой скважины 1. При зтом точки пересечени  тампонажиых скважин 5 с расчетной границей 6 опасной по прорывам воды зоны 7, существующей вокруг буровой скважины 1, задают выше расчетной верхней границы 8 зоны водопровод щих трещин над выработанным пространством пласта 3. Еще одну восстающукэ наклонную (контрольную) скважину 9 бур т также из выработки 4, а пересечение этой скважины с границей б опасной зоны 7 задают ниже границы 8 зоны водопровод щих трещин.

Все наклонные скважины бур т в соответствии с требовани ми к бурению водоспускных скважин, с герметизацией устьев и оборудованием их задвижками-{не показаны ).

Вокруг контрольной Скважины 9 на участке ее пересечени  с опасной по прорывам воды зоной 7 создают сеть трещин 10 аппаратом скважинного гидроразрыва. Концевые участки тампонажных скважин 5 заполн ют расшир ющейс  при твердении композицией. В качестве таковой могут примен тьс , например, напр гающий цемент, состо щий из 70% портландцемента клинкера, 15% глиноземистого шлака и 15% гипса, которые смешиваютсй с 30-32% воды (от массы напр гающего цемента ), расшир |Ьща с  смесь НРС - 1 и ЦЕВАМИТ. Расшир  сь при твердении композици  разрушает горный массив по линии наименьшего.сопротивлени , т.е. в сторону буровой скважины 1. Это приводит к образованию в буровой скважине 1 лроб ки, состо щей из разрушенной горной массы и расшир ющейс  композиции. Кроме того, происходит уплотнение массива пород вокруг буровой скважины 1, что обеспечивает закрытие естественных и техногенных трещин. По истечении промежутка времени, необходимого дл  затвердевани  расшир ющейс  композиции, задвижку на контрольной скважине 9 открывают и по отсутствию или наличию водопритока суд т о качестве тампонажа.

Дл  обеспечени  качественного тампонажа буровой скважины 1 за счет создани  в ней пробки заданной высоты необходимо найти длину заполн емых расшир ющейс  композицией концевых участков тампонажных скважин 5. Расшир юща с  композици  после затвердевани  должна имвть такой обьем Vi, чтобы разрушенна  горна  масса, сосредоточенна  между буровой скважиной 1 и тампонажными скважинами 5, о.бразовала в буровой скважине 1 указанную пробку. Это возможно, когда обьем Vi равен сумме объема концевых участков тампонажных скважин 5 (V2) и объема, занимаемого пробкой участка буровой скважины 1 (Уз):

Vi V2 + V3.. (1)

или

2 r,lk 2jrr l+7rR h. (2) Из выражени  (2) находим длину заполнени  концевых участков тампонажных скважин 5:,

,2,

R

(3)

2Ck-1) г П р и м е р. На шахте имелась незатампонированна  бурова  скважина 1 () радиусом 75 мм, пересекающа  затопленное выработанное пространство 2 верхнего пласта (Хю) и подлежащий выемке нижний пласт 3 (К). Из вентил ционного штрека 4 пласта К 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 окрёстности скважины 1 выше верхней границы 8

зоны водопровод щих трещин, ожидаемой

ОТ выемки пласта К. а скважина 9- ниже

границы 8. При отработке пласта Ктнайощность m .2,0 м зона водопровод щи)|тре0 щин распростран етс  на высоту Штр 60vm 60V2 85 м. С учетом, рас то ни  в плане от вентил ционного штрека до буровой скважины, равного 58 м, вьц:оты зоны водопровод щих трещин 85 м и ширины опасной по прорывам воды зоны м параметры скважин были прин ты следующими: обеих тампонажных - угол наклона к горизонту 57°, длина 120 м, радиус 75 мм;, контрольной -угол наклона к горизонту 41°,

0 длина 92 м, радиус 38 мм. Вокруг контрольНой скважины 9 на участке ее пересечени  с опасной по прорывам воды зоной 7 с помощью аппарата скважинного гидроразрыва создали сеть трещин 10. Устье этой

5 скважины было герметизировано и оборудовано задвижкой. Верхние концевые участки скважин 5 (фиг.2) длиной, вычисленной по формуле (3) и равной 0,4 м. заполнили расшир ющейс  при твердении компрзи0 цией НРС-1 с коэффициентом объемного расширени  k 5, что позволило создать в буровой скважине тампонажную пробку требуемой высоты (3 м).

Через двое суток (после расширени  и

5 затвердевани  композиции) открыли задвижку в устье скважины 9 и по отсутствию водопритока установили, что тампонаж выполнен качественно.

Таким образом, преимуществами предлагаемого способа тампонажа буровой скважины  вл ютс  снижение затрат и повышение безопасности работ за счет исключени  соответственно нагнетани  в полость буровой скважины и во вмещающие горные

5 породы большого количества тампонажной смеси и камуфлетного взрывани . Экономический эффект от использовани  предлагаемого способа достигнет по Карагандинскому бассейну 31 тыс.руб. в

0 год.

Изобретение предполагаетс  использовать при проведении горных работ вблизи незатампонированных и некачественно затампонированных буровых скважин, пересекающих водоносные горизонты и старые затопленные выработки, а также скважин, усть  которых затоплены поверхностными водами, в угольных бассейнах страны и на месторождени х других полезных ископаемых .,

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ тампонажа буровой скважины, включающий бурение из подземной горной выработки наклонной тампонажной скважины в опасную по прорывам воды зону выше водопровод щих трещин над разрабатываемым пластом и наклонной контрольной скважины в опасную зону в пределах зоны водопровод щих трещин, разрушение верхнего концевого участка тампонажной скважины и заполнение этого участка тампонажным материалом, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью снижени  затрат на осуществление тампонажа и повышени  безопасности работ, бур т дополнительную тампонажную скважину, которую располагают симметрично первой.

   принима  за ось симметрии тампонируемую буровую скважину, а разрушение концевых участков тампонажных скважин ведут путем заполнени  расшир ющейс  при твердении композицией, причем прот женность каждого концевого участка I определ ют из выражени 

   5Ь,Ш

   UJЦП

   где h - высота тамгюнажа буровой скважины , м:..

   k - коэффициент объемного расширени  композиции;

   Виг- соответственно радиусы буровой и тампонажных скважин, м.