Способ гидроразрыва пласта при геотехнологической добыче полезных ископаемых

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 Е 21 В 43/28 ОСУДАРСТВЕННЪЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЪТИРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТО МУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Всесоюзный научно-исследи проектно-конструкторскийвзрывным методам геофизиче вательскии нститут по кой развед- А.В; АбраЮ.В. Культин, Т.Атакулов мов(56) Блажевич В,А. Практическово по гидравлическому разрывуГостоптехиэдат, 1961, с 22 - 27Гаднев С.М., Лазаревич И.вие на призабойную зону нефтвых скважин. М.: Недра, 1966, с оводстста, М.: С. Воздеистяных и газо- . 63-66,(54) СПОСОБ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА ПРИ ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ДОБЫЧЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ(57) Изобретение относится к горной промышленности и м.б. использовано при геоИзобретение относится к горной промышленности и может быть также использовано при геотехнологическом методе добычи полезных ископаемых,Цель изобретения - повышение эффективности способа за счет увеличения протяженности трещин при одновременном расширении области применения.На чертеже показан вертикальный разрез схемы осуществления способа.В заданном интервале гидроразрыва перфоратором, например кумулятивным или нулевым, вскрывают стенки обсадной трубы 1 и затрубное цементное кольцо 2 так, чтобы перфорационные каналы 3 достигали.Ы 1602977 А 1 технологическом методе добычи полезных ископаемых. Цель изобретения - повышение эффективности способа за счет увеличения протяженности трещин при одновременном расширении области применения, Вскрывают пласт перфорацией. Заполняют затрубное пространство нагнетательной колонны (НК) зернистым материалом (М), Оборудуют НК фильтром с диаметром отверстий, меньшим диаметра зернистого М различного гранулометрического состава, При этом слой наиболее мелкозернистого М помещают в интервал гидроразрыва. Последующие слои зернистого М помещают над первым слоем с возрастающим по высоте колонны размером фракций, Высоту засыпки зернистого М в скважину выбирают из условия превышения давления столба зернистого М путем одновременного воздействия нагнетания жидкости песконосителя и вибровоздействия на НК, 1 ил. нутой породы 4. В скважину опускатательную колонну труб 5, оборудов нижней части фильтром 6 с ями меньше диаметра зернистого ла, загружаемого в скважину по сло, причем количество слоев принименее двух (в данном случае на показано три слоя). Нижний слой 7 мого в затрубноепространство наьной колонны зернистого материаполагают снизу в интервале рыва, причем этот слой материала наиболее мелкозернистым, Над ем размещают последующие слои, р 8. 9, с возрастающим размером незатро ют нагне ванную отверсти материа ям 7,8, мают не чертеже загружае гнетател ла рас гидрораз является этим сло нап римефракций, Фильтр 6 устанавливают напротив перфорированного интервала скважины. Верхнюю часть нагнетательной колонны труб 5 оборудуют вибратором 10, В профильтровую часть нагнетательной колонны засыпают мелкозернистый материал, а затем засыпают слоями более крупнозернистые фракции, которые в дальнейшем являются основным материалом, закрепляющим трещину гидроразрыва. Крупнозернистый материал засыпаютдо устья скважины или по крайней мере на такую высоту от фильтра, при которой давление столба материала, например песка, вместе с заполняющей его поры водой или другой какой-либо жидкостью было больше давления, возникающего при расширении и заполнении трещины гидроразрыва, т.е. давления, близкого к давлению горных пород, расположенных надтрещиной. Нижняя часть колонны труб снабжена клапаном 11, который пропускает зернистый материал внутрь колонны при снижении в ней давления жидкости ниже давления ее в затрубном пространстве. Подачу зернистого материала в скважину производят посредством воронки 12 с дозатором 13,Заполняют скважину водой или иной жидкостью, герметизируют устье скважины и подают в нагнетательную колонну слабофильтрующую жидкость или суспензию, например глинистый раствор, под давлением, превышающим давление разрыва пород.После образования трещины разрыва подачу глинистого раствора прекращают и начинают подавать в нагнетательную колонну жидкость, например воду, с одновременным включением в работу вибратора 10, Происходит расширение и заполнение трещины разрыва зернистым материалом, причем первоначально в трещину загоняется мелкозернистый материал нижнего слоя, который ввиду своей плотнейшей упаковки формирует расклинивающий конус 14 для создания трещины значительной протяженности за счет исключения смыкания ее ко. нечной части послб снятия давления,Последующие порции более крупного зернистого материала расклинивают и закрепляют трещину в ее основной части 15, прилегающей к скважине. По мере снижения уровня зернистого материала в скважине в нее подают новые порции материала до достижения необходимых размеров заполненной песком трещины,Применение предлагаемого способагидрораэрыва пласта позволяет формировать трещины значительной протяженности и повышать тем самым эффективность работ по отработке месторождений за счетлонны труб 5, оборудованной в нижней части фильтром 6 и клапаном 11, Фильтр представлен металлической сеткой с отверстиями 0,25 мм, намотанной вокруг перфорированной части нагнетательной колонны труб. Затем в скважину засыпают песок 7 фракции 0,25-0,50 мм на высоту двух радиусов скважины над верхним краем фильтра и после этого слой песка 8 фракции 0.5 - 1,0 мм по поверхности земли. Засыпку песка ведут через воронку 12, связанную с оголовками скважины посредством дозатора 13. Нагнетательная колонна через краны 16 и 17 связана с вибратором 10 и насосом 18, В качестве вибратора используют скважинный гидроударник 1-7 или ГП 5. работа которых регулируется посредством кранов 19 и 20. Насос 18 типа 9 МГр) через всасывающую линию, оборудованную кранами 21 и 22, связан с емкостями с глинистым раствором 23 и водой 24 50 25 30 35 40 создания, например. экранов большой площади.П р и м е р, Гидроразрыв проводится на месторождении руд, приуроченных к слабопроницаемым электролитам с коэффициентом фильтрации 0,01 м/сут и расположенных на глубине 180 м, Глубина уровня залегания подземных вод 50 м; давление воды на устье скважины, при котором производится разрыв пласта 4 МПа, Давление, необходимое для поддержания трещины с радиусом 10 м в открытом положении, 2,0-2,5 М Па и ри дебите нагнетаемой воды 4 л/с,В соответствии с перечисленными выше исходными данными гидроразрыва последний производится на глубине 180 м в скважине глубиной 290 м, стенки которой закреплены цементным кольцом 2 и обсадными трубами 1 из поливинилхлорида, В процессе подготовки к гидроразрыву производится круговая перфорация каналами 3 стенок скважины, после которой производится спуск в скважину нагнетательной коПосле обвязки оборудования и засыпки песка в нагнетательную скважину подают глинистый раствор до появления трещины разрыва, устанавливаемой по резкому снижению давления в нагнетательной линии.После этого переключают насос на подачу воды и включают в работу вибратор, осуществляя тем самым процесс расширения и заполнения трещины песком. При заполнении трещины песком, что контролируется по уменьшению его уровня в скважине, в нееподают дополнительные порции водонасыщенного песка до достижения трещины разрыва заданных размеров, в данном случаедо достижения ею размера 10 м по радиусу от центра скважины.Оставшийся после этого песок в скважине извлекают Путем увеличения подачи воды в нагнетательную колонну при откры.том устье скважины или путем проведения откачки из нагнетательной колонны с одновременной подачей воды в межтрубное пространство. В результате откачки клапан 1.1 открывается и пропускает через себя водо- песчаную смесь. По такому способу извлекается песок и в случае возникновения каких-либо аварийных ситуаций.Формула изобретенияСпособ гидроразрыва пласта при геотехнологической добыче полезных ископаемых, включающий вскрытие пласта перфорацией, подачу в пласт через колонну нагнетательных труб слабофильтрующей жидкости, гидроразрыв пласта с последующим расширением трещин жидкостью - песконосителем и закрепление их зернистым материалом, отличающийся тем,что,с целью повышения эффективности гидро- разрыва за счет увеличения протяженности трещин, нижнюю часть колонны нагнетательных труб оборудуют в интервале трещи ны гидроразрыва фильтром с размеромотверстий меньшим диаметра зернистого материала, перед проведением разрыва затрубное пространство нагнетательной колонны заполняют слоями зернистого 10 материала, различающимися по своему гранулометрическому составу, при этом слой наиболее мелкозернистого материала помещают в интервале гидрораэрыва, а последующие слои располагают над ним с 15 возрастающим по высоте колонны размером фракций, при этом высоту засыпки зернистого материала в скважине выбирают из условия превышения давления столба материала (на уровне разрыва) над давлением, 20 возникающим при, расширении и заполнении трещины, причем расширение трещин жидкостью - песконосителем,и закрепление их зернистым материалом производят одновременно с вибровоздействием на на гнетательную колонну труб,