Модель трещиноватого горного массива

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 00 З(59 Е 2 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 12403/22-03( ) (46) 1 (72) В л. 9 30ен и А,В.Уговательскийугольных и ницаинстиорнотут ст рудных (53) 6 тво СССР 1974.ние влияя массииноватыхучен. Антра(56)1. Автор Р 595506, кл.2. Лагунов ния деформаци ва на процессрод. кое свидетель Е 21 С 39/00, В.А. Исследов нного поведен тамаонажа тре Дис, на соиск техн. наук.74-78 (прот горных по степени к цит, 19 ти ЕЩИНОВАТОГО ГОРая фильтрацион и и двформируетного материала с я тем, что, с зможности модели имодействия трепородах при насти, деформируеза пределами ЛЬ ТР ключающ рещинам вивален(54) (57) 1. МОДЕНОГО МАССИВА, вную камеру с тмый блок из экотличающаяцелью обеспечения ворования процесса взащин в деформируемыхгнетании в них жидкомый блок расположен ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДЕТ и 1035216 фильтрационной камеры и заключен меж" ду опорными плитами, при этом модель снабжена жесткими подвижными перегородками между трещинами и пуансонами, воздействующими на деформируемый блок и жестко связанными с перегородками.2. Модель по и, 1, о т .л и ч а ю - щ а я с я тем, что перегородки и пуансоны выполнены в виде двух рядов расположенных в параллельных плоскостях попарно соединенных жесткими тягами клавишных элементов, один ряд которых образует перегородку, а второй размещен внутри деформируемого блока.3. Модель по пп. 1. и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью р предотвращения гидравлической связи Е трещин, на ряд клавишных элементов, образующих перегородку между трещинами, наклеена резиновая диафрагма.4 Модель по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью моделирования трещин с неоднородным по длине раскрытием, жесткие тяги клавишных элементов выполнены состав. ными с возможностью регулирования ихъв .по длине СОСЛИзобретение относится к горномуделу, а более конкретно к лабораторным исследованиям механизма фильтра"ции жидкостей в трещиноэатых горныхпородах.Известна модель пласта с горизойтальной трещиной, образованной двумя плоскими блоками в форме секторов Г 12,Однако конструкция данной моделине позволяет моделировать деформирование горного массива под действиемдавления фильтрующейся э трещине жидкости.Наиболее близкой к изобретению является модель трещиноватого горного 15массива, включающая фильтрационнуюкамеру с трещинами и деформируемыйблок из эквивалентного материала, Вукаэанной модели деформируемый блокизготовлен и помещен в фильтрацион рную камеру. Зазором между ним и верхней крышкой фильтрационной камерымоделируется трещина естественногогорного массива, Фильтрующая жидкость.Первоначальное раскрытие трещины регулируется толщиной прокладок. Деформируемый блок своими боковыми граня"ми жестко прикреплен к боковым стен"кам Фильтрационной камеры 21,Недостатком указанной модели является невозможность моделированияпроцесса взаимодействия трещин в деформируемых породах.Целью изобретения является обеспе"чение возможности моделирования процесса взаимодействия трещин в дефор- З 5мируемых породах при нагнетании вних жидкостей.Поставленная цель достигается тем,что в модели трещиноватого горногомассива, включающей Фильтрационную 40камеру с трещинами и деформируемыйблок из эквивалентного материала,деформируемый блок расположен за пределами Фильтрационной камеры и заключен межцу опорными плитами, при этоммодель снабжена жесткими подвижнымиперегородками между трещинами и пуансонами, воздействующими на деформируемый блок и жестко связанными с перегородками,Перегородки и пуансоны выполненыв виде двух рядов расположенных в параллельных плоскостях попарно соединенных жесткими тягами клавишных элементов, один ряд которых образует пе"регородку между трещинами в фильтрационной камере, а второй размещенвнутри деформируемого блока,На ряд клавишных элементов, обра"зующих перегородку между трещинамиэ фильтрационной камере, наклеена ре" 6 Озиновая диафрагма,Жесткие тяги клавишных элементоввыполнены составными с возможностьюрегулирования их о длине. На фиг, 1 представлена экспериментальная установка модели, разрез; на Фиг, 2 - сечение А-А на фиг, 1 на фиг. 3 - сечение Б-Б на Фиг, 1.Установка состоит из фильтрационной камеры, включающей корпус 1 и две крышки 2 и 3,"верхнего 4 и нижнего 5 ряда клавишных элементов, лэух опорных плит б и 7, тяговых 8 и опорных 9 болтов, регулировочных муфт 10 и инъекционного устройства. В центре каждой клавиши верхнего ряда клавишных элементов 4 расположен стержень 11, который вместе с клави 1 шей может перемещаться в вертикальном направлении относительно корпуса модели благодаря проточкам 12 в корпусе Фильтрационной камеры. Каждаяверхняя клавиша 4 жестко соединена ссоответствующей нижней клавишей 5при помощи четырех тяговых болтов 8,которые попарно соединены между собой двумя регулировочными муфтами 10.В промежутках между нижними клавишами 5 и опорными плитами б и 7 установлен деформируемый блок 13, который состоит иэ двух частей и моде"лирует межтрещинную горную породу.Инъекционное устройство состоит иэинъектора 14, разрезной трубки 15 ивставленного в нее вкладыша 16. Раскрытие радиальных трещин 17, расположенных между верхним рядом клавишныхэлементов 4 и крышками 2 и 3 корпу"са 1 модели, регулируется толщинойпрокладок 18. Кроме того, вращениемрегулировочных муфт 10 можно изменять расстояния между верхними 4 инижними 5 клавишными элементами, образуя таким образом трещины с неоднородным по их длине раскрытием. С целью предотвращения гидравлической связи трещин через межклавишные зазорына верхний клавишный ряд 4 и горизонтальные плиты корпуса 1 модели наклеена тонкая резиновая диафрагма 19, Конструкция модели позволяет использовать деформируемый блок 13 различной толщины за счет изменения расстояния между верхними 4 и нижними 5клавишами и между опорными плитамиб и 7, которые фиксируются в необхо"димом положении на опорных болтах 9 гайками 21, и проводить эксперименты на одной трещине за счет установкивкладыша 16 с укороченным вертикальным пазом 20, который пропускает нагнетаемую жидкость только в верхнюютрещину. Экспериментальная установка модели работает следующим образом.Нагнетаемая жидкость под давлением через инъектор 14 и вертикальный паз 20 вкладыша 16 поступает в радиальные трещины 17, В трещине с большим раскрытием вследствие ее большой проницаемости падение давления по длине потока жидкости происходит бо,103521 ь3лее медленно, иди ж кость распростра- чи результирующего внутритрещинногоения жидкости на него при помоняется вдоль рт ещины на большев рас- давленисиловых устройств, выполненных,тояние, чем в рещт ине с меньшим раск- щи силовнап имер в виде двух рядов попарнорытием. Вслед ств ие.,этого на в ерхние наприме4 ейст" соединенных жесткими тягами клавишныхи нижние поверхности клавиш 4 дейст" соединея азличной величины. 5 элементов.вуют давления разлКроме того, предлагаемая модельРавнодейстэукщ уее силие этих давлее 4 пе дается поэволяеэволяет регистрировать изменениений на каждой клавиш рена соответствую- раскрытия т рещин по длине потока на тяговыми болтами 8 най в них жидкости за счети 5 которые сжима- гнетаемо вщие нижние клавиши10 обеспечения воэможности измеренияют верхнюю илили нижнюю часть деформимещений верхних клавишных элементовруемого блока 13 и пе емещаются вмес- смещенири помощи датчиков перемещения.те с верхними клавишами 4 в направле- при пей силы Предлагаемая модель по сравнениюнии действия равнодействующей силы ря ве хних клавиш с известно такжй е позволяет моделиВ результате. смещения верхнихт ещины с неоднородным по ихт ин 17 по длине пото ровать трещи4 раскрытие трещиндлине раскрытием благодаря возмож,ка жидкости в них изменяется и фиксиности регулирования жестких тяг кларуется во време дни атчиками перемешных элементов по длине.щения гг, д авление по длине потока вит - Исследование процесса вэаимодейнагнетаемой жидкости рт в т ещинах ре"я ин позволяет усовершенстетсяманометрами 23 или дру- ствия трещин по.гистрируетсямабо. 2 О вовать расчетные методы по определегими кон рот льно-измерительными при о.нию давлений нагнетания и радиусоврамиемодели распространения нагнетаемых жидкосП лагаемая конструкция моделиредсрав- тей вокруг скважины, что в, свою: трещиноватог ро го ного массива по рпозволяет исследо- очередь,едь позволяет например, приме 25и о нияРствия трещин нительно квать процесс взаимодействи рещие коэффициенты запо одах при нагнета- снять существующие коэв деформируемых порох ж костей за счет располо- паса при назначении количества тампонии в них жидкостее" нажных скважин и расхода тампонажныхжения деформируемого блока эа преде"лами фильтрационной камеры и переда- материалов,ака дпи омитета СССР открытийушская .наб.,д. илиал ППП Патент 1, г.ужгород, улПроектная, 4 Тираж 603 ПИ Государственного делам изобретений 35, Москва, Ж, Р