Способ контроля размеров трещины гидроразрыва горных пород

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ СГ 1 УБЛИН 594 Е 21 АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ГОС Е ИЗОБРЕТЕН ПИ ТОРСНОМУ СВИДЕТЕП 8 У:измер от ра а СО АН.СССР опре ство СССР 18, 1984. средства горнйх по ра, 1982 РЕЩИ(54) СПОСОБ КОН Ны ГР 1 ДРОРАЗРЬ 1 ВА (57) Изобретени промьпппенности определения лин крытия трещины(С), Цель - пов ределения разме роразрыва, ДляДую Т, нагнетаю РОЛЯ РАЗ 11 ЕРОВ Т ГОРНЫХ ПОРОД относится к горной предназначено для йных размеров рас- Т) вокруг скважины ппение точности опов одиночной Т гидтого в С, пересекаю жидкость (Ж) и изменяют параметры потока Ж.яют зависимость скорос сстояния до С Границы деляют по местоположению то корость Ж равна нчлю. Зависимос скорости Ж от расстояния до С определяют по времени появления в контрольных С, пересекающих Т красителя,подаваемого в С периодически. Далееизмеряют расход Ж в С. Зияние Т определяют из выражения: Ь=Яг К(Р)//27 гЧ, м. Среднии радиус Т определяют ив выражения т, к 072 К(Р) , и,где г - расстояние от рабочей С доточки измерения, м; Ь - зияние Т нарасстоянии г от С; Ч - скорость движения Ж в Т на расстоянии г от С,м/с; Я - расход Ж в С, м 5/с; К(Р)Аильтрационная характеристика породы, равная расходу Ж через единицуповерхности Т при давлении Ж, равном давлению Ж в С, м/г. 3 з,п,ф-лы, 1 ил,12983Изобретение относится к техникеконтроля параметров гидрораэрывагорных пород, в частности предназначено для определения линейных размеров раскрытия трещины вокруг скважины вЦель изобретения - повышение точности определения размеров одиночнойтрещини гидроразрьва,На чертеже показана схема проведения контроля размеров гидроразрыва горных пород.Способ осуществляют следующим образом.Способ основан на найденной в результате исследований процессов гидроразрива зависимости линейних размеров создаваемой щели от давления,расхода, скорости и фильтрационныхособенностей,жидкости в зоне разрьва 20горной породы.При выполнении гидрораэрыва иэ выработки 1 в массиве 2 горных породбурят рабочую скважину 3, в которойсоздают зародышевую щель 4 и устанавливают пакер 5. В зародышевую щельот основного насоса 6 через расходомер 7, манипулятор 8 и трубу 9 подаютрабочую жидкость под давлением, прикотором происходит гидроразрыв горной породи с образованием трещины 10,пересекаемой скважиной 3,Для контроля эа размерами гидрораэрьва вдоль выработки 1 через заданные расстояния бурят контрольныескважины 11 до пересечения с трещиной 10 и устанавливают в них фотоприемные устройства 12, которые через кабели 13 подключают к измерителю 14 интервалов времени. В контрольных скважинах устанавливают герметизаторы 15. От дополнительного насоса 16 из резервуара 17 н манипулятор8 подают краситель (цветную жидкость),который перемещает поршень 18 и че" 45рез трубу 9 и зародышевую щель 4поступает н трещину 1 О. Давление жидкости, нагнетаемой в скважину, измеряют манометром 19. В момент подачикрасителя давление дополнительного 50насоса 16 доводят до давления рабочей жидкости, а давление основногонасоса сбрасывают. По времени поступления красителя к фотоприемникам иизвестному расстоянию между контрольными скважинами находят зависимость изменения скорости движения жидкости с расстоянием от рабочей сква"жины и по этой зависимости определя О=К(Р) Я, м /с,где Я - расход подаваемой от насосовжидкости м /суэК(Р) - фильтрационная характеристика породи, равная расходужидкости при давлении Р через единицу площади поверхности трещини, м/с;Я - суммарная площадь поверхностей образовавшейся трещины, мФункция К(Р) для конкретных горных пород определяется известными способами.Если гидрораэрыв осуществляется в условиях раннокомпонентнога (гидростатического) напряженного состояния горних пород, когда форму образующейся трещины можно считать квазикруглой, то средний радиус трещины согласно выражению (1) определяется как Ям,27 К (Р)(2) где г - средний радиус трещины,обраэованшейся в результатсгидроразрыва, м,Для трещины круглой формы расход жидкости, подаваемой от насосов,можно представить какЯ=Я+Е и"/с(3) где Я - расход жидкости, котораяотфильтровывается в зонегидроразрыва, ограниченнойокружностью с радиусом г,м ф/с;Я - расход жидкости, котораяпротекает эа пределы зоныгидрораэрива, ограниченной ют размеры гидрораэрыва горных пород: в тех точках, где скорость жидкости равна нулю, и находится граница трещины.При гидрораэрыве подаваемая жидкость фильтруется через стенки образующейся трещины. Расход жидкости, идущей на фильтрацию при заданном давлении, пропорционален площади зоны гидрораэрыва, Если расход подаваемой жидкости поддерживается постоянным, то площадь зоны гидроразрыва, достигнув определенных значенФ, не меняется, Вся поступающая от насосов жидкость Фильтруется через стенку трещины, что может быть выражено как29837 б 4довательно, стационарность процессаее фильтрации в горную параду ненарушается. Вязкость красителя и рабочей жидкости должны быть примерноодинаковыми. В контрольнь 1 х скважинахустанавливают фотоприемное устройство 12, представляющее собой трубкис продольными прорезями, с одногоиз торцов которых устанавливается1 О светодиод, а с другого - фотодиад.фотоприемники посредством кабелей13 подключают к измерителю интервалов времени. На входах измерителяинтервалов времени имеются компара 15 торы, к которым подключаются фотодиоды. Компараторы срабатывают в момент, когда краситель попадает черезпродольные прорези в трубки и изменяет в них световые потоки от свето диодов к фотодиодам. Скорость жидкости определяют как отношение расстояния между контрольными скважинами кразности времени поступления в нихкрасителя,25 После определения времени поступления в скважины красителя давлениеосновного насоса доводят да прежнего, а давление дополнительного насоса сбрасывают. Поршень 18 перемеЗО щается в сторону дополнительного насоса 16. Рабочая жидкость поступаетв трещину и промывает фотоприемныеустройства. Компараторы возвращаются в исходное состояние. Измеритель14 интервалов времени устанавливаютв нулевое положение. После этогосистема готова к следующим измерениям. 0=27 г К(Р)0=2 г 11 г(4) где Ь- зияние трещины на расстоянии г от рабочей скважины,м;7 - радиальная скорость жидкости на расстоянии г от рабочей скважины, м/с,Исходя иэ (3) и (4) зияние трещины-27 г КР 2 Радиальную скорость Ч жидкости в месте пересечения контрольными скважинами трещины можно измерить известными средствами. Они позволяют по одиночным скважинам определять как скорость, так и направление движения жидкости в трещине и в отдельных случаях могут успешно применяться. Однако общим и основным недостатком подобных средств является малая база, ограниченная диаметром скважины и, следовательно, низкая точность измерения.Припроведении гидроразрыва в большинстве случаев допускают, что движение жидкости направлено от рабочей скважины к границе трещины. Тогда ее скорость проста и с высокой точностью можно определять подачей в щель красителя и измерением времени его поступления в контрольные скважины, пробуренные по одной из линий движения жидкости. В данном способе контрольные скважины пробуривают через известные расстояния вдоль выработки, в которой находится рабочая скважина, а краситель закачивают в трещину из резервуара дополнительным насосом следующим абра" зом, Давление красителя (цветной жидкости) доводят до давления рабочей жидкости и подают в манипулятор 8. После этого давление рабочей жидкости сбрасывают. Под действием разности давления .рабочей жидкости и красителя поршень 18 перемещается в сторону основного насоса и краситель через манипулятор 8, трубу 9 и зародышевую щель 4 поступает в зару разрыва горной породы, Важно, что в период подачи красителя давление жидкости в трещине не меняется и, слеокружностью с радиусом г, м /с.Очевидно, что Формула изобретения 1, Способ контроля размеров трещины гидрораэрыва горных пород,включающий нагнетание жидкости вскважину, пересекающую трещину, иизмерение параметров потока жидкости, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности определения размеров одиночной трещины гидроразрыва, измеряют зависимость скорости жидкости в трещине отрасстояния до скважины и по местоположению точек, где скорость жидкости равна нулю, определяют границы 552. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с. я тем, что измеряют расход жидкости в скважине, а зияниетрещины определяют иэ выражения-27 гКР 1 Способ по пп, 1 и 2 о т л ич а. ю щ и й с я тем, что средний радиус трещины определяют из выраже- ния О У 2,К(Р) ф вгде г, - средний радиус трещины;О - расход жидкости в скважине,и /с;зК(Р) вфильтрационная характеристика породы, равная расходужидкости через единицу поверхности трещины при давле.нии жидкости, равном давлению жидкости в скважине,м/с,Составитель С,ПотаповТехред Л,Сердюкова Корректор М.Самборская Редактор А.Сабо Заказ 871/32 Тираж 455 Подписное ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4. где г - расстояние от рабочейскважины до точки измерения, мЬ - зияние трещины на расстоянии г от скважины;7 - скорость движения жидкостив трещине на расстоянии гот скважины, м/с;- расход жидкости в скважине, м /с;зК (Р) - фнльтрационная характеристика породы, равная расходужидкости через единицу поверхности трещины при давлении жидкости, равном давлению жидкости в скважине,м/с.203, Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что зависимость скорости жидкости н трещине от расстояния до скважины определяют повремени появления н контрольных сква-жинах, пересекающих трещину, красителя, подаваемого н скважину периодически.