Способ тампонажа буровой скважины

)5 Е 21 АНИЕ ИЗОБРЕТЕ следовательский ики и маркшеййи,Болучев Э.Я. и онкоИ., Киоко ий при ко 972, с, 91 - во СССР ОБ ТАМПОНЫтение относижин, а именнводоносныее горные вырамф ОИ(57) Изобр анию скв екающих атопленн ЖА Б ся к тампоно скважин,горизонтыботки, Цель ро- ре- или в с з а Фааай ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный научно-иинститут горной геомехадерского дела(56) Титков Н,И., Ивачев Лдр. Ликвидация поглощевом бурении - М,: Недра.Авторское свидетельсВ 1535999, 14.03,88. женке затрат на работы по тампонажу буровых скважин и повышение безопасности этих работ за счет исключения соответственно нагнетания большого количества тампонажной смеси и камуфлетного взрывания во вспомогательных тампонажных скважинах, Симметрично относительно тампонируемой буровой скважины 1 бурят две восстающие наклонные тампонажные скважины 5 и их верхние концевые участки, расположенные в зоне 7 выше водопроводящих трещин над разрабатываемым пластом 3, заполняют расширяющейся при твердении композицией. Длину каждого концевого участкаопределяют по формуле: 1 а (Ь/2 (к)1 В/г, где и - высота тампонажа буровой скважины, к - коэффициент обьемного расширения композиции, В и г - соответственно радиусы буровой и тампонажных скважин. 2 ил.,.а именно к тампонажу незатампонированных или некачественно эатампонированныхбуровых скважин.Известен способ тампонажа скважин, 5включающий подачу смеси из битумов исинтетических смол на нужную глубину в. специальном, подсоединенном к бурильным трубам, снаряде с последующим выдавливанием на стенки скважины 10промывочным насосом.Недостатком способа является то, чтотампонаж скважины осуществляется тольков процессе ее бурения или же сразу послебурения. К тому же подача в скважину смеси 15из битумов и синтетических смол в большомколичестве в значительной степени увеличивает материальные и трудовые затраты.Известен также способ ликвидационного тампонажа скважины, когда 20тампонажная смесь на глинистой основезакачивается в скважину сверху вниз поддавлением через колонну бурильных труб..При этом создаются изоляционный столб всамой скважине и изоляционные перемычки, препятствующие поступлению воды внее из водоносных горизонтов,Недостатками этого способа являютсянеобходимость восстановления скважиндля доставки в них тампонажной смеси, 30отсутствие во многих случаях по разнымпричинам условий для их восстановленияи невозможность контроля качества тампонажа.Наиболее близким к предлагаемому является способ тампонажа буровой скважины, включающий бурение вблизи нее изподземной подготовительной горной выработки двух наклонных скважин и камуфлет-.ное взрывание в их концевых участках,причем концевой участок нижней (контрольной) скважины располагают в пределах расчетной зоны водопроводящихтрещин над будущей очистной выработкой, а концевой участок верхней тампонажной) скважины - выше этой зоны.После камуфлетного взрывания через тампонажную скважину при закрытом устьеконтрольной скважины в ствол буровой скважины нагнетается тампонажная смесь, По завершении схватывания последней устье контрольной скважины открывают и по отсутствию водопритока через нее судят о качестве тампонажа.Недостатком данного способа является то, что нагнетание,в ствол буровой скважины большого количества тампонажной смеси для перекрытия скважины и заделки трещин вокруг нее увеличивает непроизводительные затраты материальных и трудовых ресурсов, Кроме того, применение камуфлетного взрывания снижает безопасность ведения тампонажных работ. из-за возможности возникновения отказов зарядов взрывчатых веществ и деформаций крепи горных выработок под воздействием взрывной волны,Цель изобретения - снижение затрат на осуществление тампонажа и повышение безопасности работ за счет исключения соответственно нагнетания большого количества тампонажной смеси и камуфлетного взрывания.Указанная цель достигается тем, что выше зоны водопрюводящих трещин бурят дополнительную тампойажную скважину, которую располагают симметрично первой, принимая за ось симметрии тампонируемую буровую скважину, а разрушение концевых участков тампонажных скважин ведут путем заполнения расширяющейся при твердении композицией, причем протяженность каждого концевого участкаопределяют из выражения:= г"- )Ю где й - высота тампонажа буровой скважины, м;М - коэффициент обьемного расшире- ния композиции;й и г - соответственно радиусы буровой и тампонажных скважин, м.На фиг.1 и 2 показан способ тампонажа буровой скважины.Буровая скважина 1 пересекает затопленную выработку 2. Перед отработкой нижезалегающего пласта 3 иэ подземной подготовительной выработки 4 бурят две восстающие наклонные тампонажные скважины 5 симметрично относительно буровой скважины 1, При этом точки пересечения тампонажных скважин 5 с расчетной границей 6 опасной по прорывам воды зоны 7, существующей вокруг буровой скважины 1, задают выше расчетной верхней границы 8 зоны водопроводящих трещин над выработанным пространством пласта 3. Еще одну восстающую наклонную (контрольную) скважину 9 бурят также из выработки 4, а пересечение этой скважины с границей 6 опасной эоны 7 задают ниже границы 8 зоны водопроводящих трещин,Все наклонные скважины. бурят в соответствии с требованиями к бурению водоспускных скважин, с герметиэацией устьев и оборудованием их задвижками-не показаны).Вокруг контрольной Скважины 9 научастке ее пересечения с опасной по проР Р к ко Я рт т в в а н и н Р и с ч е и ля л о ог ео р тэ нэ У в К К н ч (1) ры вам воды зоной 7 создают сеть т ещин 10аппаратом скважинного гидро взрыва,Концевые участки тампонажных с важин 5заполняют расширяющейся при твердении композицией. В качестве та вой могут применяться, например, напр гающийцемент, состоящий из 70 по ландцемента клинкера, 15;6 глиноземис ого шлака и 15 гипса, которые смеши аются с30-32 воды (от массы напрягающего цемента), расширяющаяся смесь Н РС - 1 иЦЕВАМИТ, Расширяясь при т ердениикомпозиция разрушает горный м ссив полинии наименьшего,сопротивле ия, т.е. всторону буровой скважины 1, Зто риводит 15к образованию в буровой скважи е 1 пробки, состоящей из разрушенной го ной массы и расширяющейся композиц и. Крометого, происходит уплотнение ма сива пород вокруг буровой скважины 1, то обес- .20печивает закрытие естеств нных итехногенных трещин. По истечен и промежутка времени, необходимого д затвердевания расширяющейся ком озиции,задвижку нэ контрольной скваж не 9 открывают и по отсутствию или на ичию водопритока судят о качестве тамп нажа.Для обеспечения качественн о тампонажа буровой скважины 1 зэ счет созданияв ней пробки заданной высоты н бходимо 30найти длину заполняемых рэсши яющейсякомпозицией концевых участков мпонажных скважин 5. Расширяющаяся композиция после затвердевэния должна иметьтакой объем Ч 1, чтобы разрушен я горная 35масса, сосредоточенная межд буровойскважиной 1 и тампонажными ск ажинами5. образовала в буровой скваж не 1 ука-,занную пробку. Зто возможно, огда объем Ч 1 равен сумме объема онцевцх 40участков тампонажных скважи 5 (Ч 2),иобъема, занимаемого пробкой у астка буровой скважины 1 (Чз):Чь = Ч 2+ ЧЗ,или 452 лг 11 с = 27 г Р 1+;7 г К Ь. (2).Из выражения (2) находим длину заполнения концевых участков тампонажныхскважин 5:- 50= (-")П р и м е р. Нэ шахте имелась незатампойировэнная буровая скважина 1 (фиг,1радиусом 75 мм, пересекающая затопленное выработанное пространство 2 верхнегопласта (К 1 о) и подлежащий выемке нижнийпласт 3 (К 7). Из вентиляционного штрека 4пласта К 7 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 окрестности скважины 1 выше верхней границы 8 зоны водопроводящих трещин, ожидаемой от выемки пласта К 7, а скважина 9- ниже границы 8, При отработке пласта К 7 на мощность е -,2,0 м зона водопроводящитрещин рэспростайяется на высоту Нтр = - 60 гй - 60 у 2 = 85 м, С учетом, расстояния в плане от вентиляционного штрема до буровой скважины, равного 58 м, высоты зоны водопроводящих трещин 85 м и Йирины опасной по прорывам воды зоны 20 м параметры скважин были приняты следующими; обеих тампонажных - угол наклона к горизонту 57 О, длина 120 м, радиус 75 мм;,о контрольной - угол наклона к горизонту 41, длина 92 м, радиус 38 мм, Вокруг контрольной скважины 9 на участке ее пересечения с опасной по прорывам воды зоной 7 с помощью аппарата скважинного гидроразрыва создали сеть трещин 10. Устье этой скважины было герметизировано и оборудовано задвижкой. Верхние концевые участки скважин 5 (фиг.2) длиной, вычисленной по формуле (3) и равной 0,4 м, заполнили расширяющейся при твердвнии композицией НРСс коэффициентом объемного расширения К = 5, что позволило создать в буровой скважине тампонажную пробку требуемой высоты (3 м),Через двое суток (после расширения и затвердевания композиции) открыли задвижку в устье скважины 9 и по отсутствию водопритока установили, что тампонаж выполнен качественно,Таким образом, преимуществами предлагаемого способа тампонажа буровой скважины являются снижение затрат и повышение безопасности работ за счет исключения соответственно нагнетания в полость буровой скважины и во вмещающие горные породы большого количества тампонажной смеси и камуфлетного взрывания, Зкономический эффект от использования предлагаемого способа достигнет по Карагандинскому бассейну 31 тыс,руб. в год.Изобретение предполагается использовать при проведении горных работ вблизи незатампонировэнных и некачественно затампонированных буровых скважин, пересекающих водоносные горизонты и старые затопленные выработки, а также скважин, устья которых затоплены поверхностными водами, в угольных бассейнах страны и на месторождениях других полезных ископаемых.где и - высо ны,м; коз ния компози йиг-с и тампонажа тампонажа буровой скваж ффициент обьемного ции; ответственно радиусных скважин, м,сшире уров ль Е.МолчановМорге нтал Состав Техред Редактор Н.Химчук Корректор Н,Ре ТиражПодписноерственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Заказ 31ВНИИ И одственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 П Формула изобретения Способ тампонажа буровой скважины, включающий бурение из подземной горной выработки наклонной тампонажной скважины в опасную по прорывам воды зону выше водопроводящих трещин над разрабатываемым пластом и наклонной контрольной скважины в опасную зону в пределах зоны водопроводящих трещин, разрушение верхнего концевого участка тампонажной скважины и заполнение этого участка тампонажным материалом, о т л и ча ю щ и й с я тем, что, с целью снижения затрат на осуществление тампонажа и повышения безопасности работ, бурят дополнительную тампонажную скважину, которую располагают симметрично первой,принимая за ось симметрии тампонируемую буровую скважину, э разрушение концевых участков тампонажных скважин ведут путем заполнения расширяющейся 5 при твердении композицией, причем протяженность каждого концевого участкаопределяют из выражения