Способ повышения проницаемости горных пород

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ,(2 ) 4912626/03 (2 ) 19,02.91 (4 ) 30.08.93, Бюл, %32 (7 ) А,В.Бакулин и В,Н.Бакулин (7 ) В.Н. Бакулин (5 ) Авторское свидетельство СССР М, 1647157, кл. Е 21 Р 5 РОО, 1989. (5) СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПРОНИЦАЕМОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД Изобретение касается гео- и горнотехнлогических процессов и может быть ис-пользовано для увеличения гидро- иаэродинамических связей горного массивапри добыче нефти, тепла или газа,Цель изобретения - увеличение трещинОватости.На чертеже приведена схема реализации предлагаемого способа: 1 - горный массив, 2 - рабочая скважина, 3 - обсаднаятруба с перфорацией, 4 - слой редкоземельного вещества, нанесенный по внешнюю поверхность обсадной труби, б - влвктроди, б -источник возбуждающего напряжения,блок согласования, 8 - микропроцессор, 9. -гидроимпульсатор для нагнетания растворрв, 10 - отверстия в обсадной трубе (перфорация).Способ осуществляют следующим образом,В горном массиве 1 бурят рабочую сквахину 2, армируют ее обсадной трубой с перфорацией 10, Наносят на внешнююповерхность обсадной трубы 3 слой редкоземельного вещества 4, вставляют в негоэлектроды 5, подключают к источнику возбуждающего напряжения 6, связанным по,; Ж 1838628 АЗ г 51)з Е 21 Г 5(00, Е 21 В 43/26(57) Изобретение предназначено для повышения проницаемости горных пород при добыче полезных ископаемых, В массив бурят скважину, заполняют ее упруговязким телом и осуществляют вибровоздействие, Новым является то, что в скважину закачивают растворы гидроокиси натрия или гидроокиси натрия с метанолом, нагретые до 80 С;2 з,п. ф-лы, 1 ил. следовательно через блок согласования 7 с микроЭВМ, посредством которого управляют работой виброисточника, причем, подавая на слой редкоземельного вещества 4 возбуждающее напряжение, возбуждают в И нем электромагнитные колебания, часть ко- С торых (до 50 О(б) переходит в упругие колебания в выбранном диапазоне частот, изменяя величину и частоту возбуждающего напряжения, управляют параметрами упругих ко ввввЬ лебаний в широком диапазоне частот - от герц до килогерц. С помощью датчика давления горных пород, устанавливаемых в Ы контрольную скважину определяют поле на- СО пряжений и главные векторы максимально- ( го и минимального главных напряжений и Я ориентиоуют направление вибровоэдейст- р вия в плоскости, совпадающей с направлением действия одного иэ главных напряжений, Возбуждают колебания в диапазоне частот от 60 до 1500 Гц и вибровоздействия производят в течение времени,при котором интенсивность колебаний в знакопеременной упругой волне достигнет 0,5 от величины разрушающих напряжений, слагающих массив, затем вибровоздейстия прекращают и переходят на частоту собст 1838628венных колебаний горного массива в совокупности с нагнетанием в массив разупрочняющих растворов и вибровоздействия производят в течение времени, при котором происходит смена деформаций сжатия деформациями растяжения горных пород, что соответствует оптимальной проницаемости пород и переходят на частоту вибровоздействия, равную частоте нагнетания гидроимпульсом 9 в массив гидроокиси натрия или гидроокиси натрия с метанолом, нагретых до 80 С, и вибровоздействия производят в 5 10 течение времени, .при котором прочность щинами и повышает проницаемость пород в массиве,До, во время и после вибровоздействия производят контроль за напряженно-деформированным состояним пород в массиве. Воздействуя на горный массив вибрационными нагрузками, измеряют его напряженно-деформированное состояние и 30 при достижении в нем напряжений, равных 0,5 от разрушающих, начинают нагнетать рабочие жидкости, что обусловлено тем. чтобы не вызвать динамических проявленийгорного давления.Таким образом, массив обрабатываетсявсеми видами сжимающих и растягиваю 35 щих нагрузок, что способствует увеличению гидро- и аэродинамических связей горного массива и повышает эффективность способа,Сущность способа заключается в том, что под воздействием мощных вибрационных нагрузок в массиве возникают волны 40 сжатия и растяжения. Под действием волн сжатия и растяжения флюиды - жидкости и газы, содержащиеся в порах и трещинах пород, перемещаются мигрируют) на несколько порядков быстрее, чем в отсутствие упругих волн. Кроме того,вибрации содей 50 ствуют раскрытию пор и трещин на пути мигрирующих флюидов, и при условии, что нэ пути распространения волны встречаются флюиды, нагретые свыше 30 С, в них возникают гидроразрывы- мельчайшие пузырьки заполненные паром и газом и схлопывающиеся в зоне сжатия упругой волны, что в свою очередь сопровождается мощными потоками пульсирующих флюидов, которые разрушают перегородки между порами и трещинами и способствуют снижению 55 пород на разрыв снизится на 10-40 по сравнению с первойачальной. 15При низкой проницаемости массива перед нагнетанием в него гидроокиси натрия или гидроокиси натрия с метанолом, нагретых до 80 С, нагнетают в массив кислоту, которая выполняет работу сил расширения - 20 . "съедает" перегородки между порами и трепрочности пород от 20 до 60=ь. Вследствие этого резко возрастает проницаемость пород, Миграция флюидов в порах и трещинах под воздействием упругих волн сопровождается:а) перераспределением поля упругих напряжений;б) частичной дегазацией локального участка массива - истечением газов из пор и трещин эа счет вибраций;в) кавитирующими процессами, которые носят вероятностный характер и имеют место во флюидосодержащих горных породах при условии, что1) направление распространения упругой волны совпадает с направлением простирания пор и трещин;2) частота зондирующих импульсов близка к частоте собственных флюидов, содержащихся в порах и трещинах пород;3) на пути распространения упругой волны существуют перепады (градиенты) давлений и температур флюидов;4) во флюидах содержатся твердые включения, служащие зародышами кавитации и повышающие вероятность проявления кавитирующих процессов,Предлагаемый способ позволяет: 1. Возбуждать в массиве колебания в выбранном диапазоне частот и закачать в массив упругую энергию, необходимую для управления состоянием и свойствами пород в массиве.2. Избежать проявления динамики горного давления,3. Улучшить гидро- и аэродинамические свойства горного массива и снизить прочность пород на разрыв от 20 до 40 О,4, Повысить эффективность способа и снизить энергоемкость,Использование заявляемого способа позволит значительно повысить проницаемость массива пород за счет использования упругого миграционного геоэффекта и эффектов кавитации по сравнению с имеющимися классическими способами.Формула изобретения1. Способ повышения проницаемости горных пород, включающий бурение в горный массив рабочей скважины, заполнение ее упруговяэким телом, размещение не- взрывных источников колебания, определение векторов главных напряжений, осуществление вибровоздействия на горные породы в диапазоне частот 60-1500 Гц, измерение напряженно-деформированного состояния горного массива и при достижеКорректор ВЯетр Заказ 2916 Тираж Подп ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и 113035, Москва, Ж, Раушская набисноеоткрытиям при ГКНТ СС роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 нии в нем напряжений, не превышающих 0,5 от разрушающих, подачу под давлением .в,породы разупрочняющей рабочей жидкосТи, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения трещиноватости, при смене деформаций сжатий деформациями растяжения в горных породах в качестве рабочей жидкости подают с осуществлением вибраций растворы гидроокиси натрия или гидрооиси натрия с метанолом, нагретые до 80 С. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что при низкой проницаемости пород осуществляют дополнительно кислотную обработку горного массива.5 З.Способ поп.,отличающийсятем, что для увеличения гидро- и аэродинамических связей горного массива разупрочняющие растворы нагнетают в совокупности с вибровоздействиями с ча стотой, равной частоте нагнетания разупрочняющих растворов в скважину.