Способ сбойки скважины при подземном выщелачивании солей — SU 1046485 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт галургии (53) 622,277(088,8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 99380, кл. Е 21 В 43/26, 1954.2. Патент США 9 3012764, кл. 299-4, опублик. 1962. (.54).(57) СПОСОБ СБОЙКИ СКВАЖИН ПРИ ПОДЗЕМНОМ ВЫЩЕЛАЧИВАНИИ СОЛЕЙ, вклю.чающий бурение скважины на расстоянии от камеры выщелачивания и гидроразрыв из нее соляной залежи, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности .направления ЯО 10464 5 3(5 П Е 21 В 43/28, В 65 О 5/00 канала сбойки путем осуществлениянаправленного. гидроразрыва, в створесо скважиной бурят дополнительную.скважину, при этом основную скважину бурят на расстоянии от контуракамеры, равном 1,5-2,0 ее радиуса,а дополнительную - на расстоянии4-5 радиусов камеры, причем гидрораэрыв осуществляют после пониженияуровня жидкости в скважине камерына величинуК = 0,7 - - 1,1,(3 где к - коэффициент снижения уровня (в долях глубины скважины); РЩ 6 - прочность пород соляной залежи на сжатие, т/м;Ъ - глубина скважины (камеры)Изобретение относится к технологии добычи ископаемых солей посред-ством их подземного выщелачивания через буровые скважины и может быть применено н промышленности по производству минеральных удобрений, а также н других отраслях, производяцих добычу соленых растворов.Существенным препятствием при .разработке соляных месторождений способом подземного выщелачивания 10 является необходимость размыва в течение 1-1,5 лет подготовительных подземных камер, в процессе которого добывают некондиционные рассолы.Иэнестен способ гидравлического 15 соединения скважин по соляной залежи методом гидравлического разрыва соляной залежи, посредством применения которых быстро достигают получения кондиционных рассолов при цирку ляции растворителя в системе: нагнетательная скавжина - трещина гидро- разрыва в,соляной пласте - рассолозаборная скважина 1 3,Недостатком этого способа является спонтанное развитие трещин гидравлического разрыва в соляной залежи и неопределенность ее направления.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ сбойки скважин при подземном выщелачивании солей, включающий бурение скважины на расстоянии от камеры выщелачивания и гидроразрыв из нее соляной залежи (.2 3.Основным недостатком известного 35 способа является спонтанное направление трещины гидроразрыва в соляной залежи.Цель изобретения - повышениеточности направления канала сбойкипутем осуществления направленногогидрораэрыва.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно спОсобу сбойкискважин при подземном выщелачиваниисолей, включающему бурение скважины на расстоянии от камеры выщелачивания и гидроразрыв иэ нее солянойзалежи, н створе со скважиной бурятдополнительную скважину, при этомосновную скважину бурят на расстоянии от контура камеры, равном 1,53,0 ее радиуса, а дополнительную -на расстоянии 4-5 радиусов камеры,причем гидроразрыв осуществляют после понижения уровня жидкости в скважине камеры на величинуК = 0,7 -- 1,1,б/ 160где К - коэффициент снижения уровня(в долях глубины скважины),6 - прочность пород соляной залежи на сжатие, т/м,- глубина скважины (камеры), м. 65 Известно, что гидравлический разрыв соляной залежи происходит, ког-да.напряжения, возникшие н ней ирезультате действия давления жидкости, превысят н некотором направлениитангенциальные напряжения, вызванные действием на пласт горного давления.Направление трещины гидрораэрына, созданаемой в скважине, пробуренной вбЛизи сущестнующей камеры,определяется распределением напряжений в массиве пород вокруг камеры. в . трещина распространяется поучасткам соляной залежи, имеющимминимальные напряжения. Вокруг камеры выщелачивания, как около любойгорной выработки, в соляной залежиобразуется зона уплотненных породс повышенной концентрацией тангенциальных напряжений, возникающаявследствие разгрузки на эту зонучасти веса пород над камерой. Тех"нология эксплуатации камеры выщелачивания предусматривает постояннуюциркуляцию растворителя и рассолапо стволу вскрывающей ее скважины,заполненному жидкостью до поверхности.Противодавление столба жидкости(рассола), заполняющей скважину,снижает концентрацию напряжений всоляной залежи вокруг камеры, ноих величины в этой зоне сохраняютсябольшими, чем в глубине окружающего массива, препятствуя прохождениютрещины гидроразрына от новой скважины в направлении существующей камеры. Напряжения в соляной толще во-круг камеры имеют тенденцию к умень-.шению с увеличением расстояния откамеры. С понижением уровня жидкости в скважине существующей камеры(противодавления горному давлению)величины тангенциальных напряженийвокруг камеры возрастают, при этомна одном и том же рассстоянииот ка. -меры уровень напряжений при запол-,ненной жидкости до устья скважинеменьше, чем при пониженном уровнежидкости в скважине,При сниженном уровне жидкостив скважине существующей камеры трещина гидрораэрыва, производимого вновой скважине, расположенной вбли"зи камеры, встречая зону повышеннойконцентрации напряжений вокруг камеры, проходит по участкам соляной залежи с минимальными напряжениями,т.е. в сторону, противоположную су"ществующей камере.На чертеже показана схема осуществления предлагаемого способа.Схема состоит иэ существующей камеры 1 выщелачивания, скважины 2 существующей камеры, новой нагнетательной скважины 3, располагаемой на10 15 20 Тираж 603 Подписное г.Ужгород, ул,Проектная,4 от ее контура (основной), новой скважины 4, располагаемой на расстоянии 4-5 радиусов камеры от ее контура (дополнительной), уровня 5 в скважине существующей камеры, по,ниженного на период производства гидроразрыва.Пунктиром обозначены изогипсы напряжений (в долях горного давления) в зоне вокруг камеры до снижения уровня в скважине, штрихпунктиром - . изогипсы напряжений(в долях горного давления) в зоне вокруг камеры после снижения уровня в скважине.На основании результатов лабораторных исследований установлено, что наибольшее -уменьшение напряжений в зоне вокруг камеры отмечается на расстоянии от ее контура, равном 1,5-2 Б (на 50 напряжения на контуре камеры).При понижении уровня рассола в скважине напряжения в точке, расположенной .на расстоянии 1,5-2 Н от контура камеры, увеличиваются на 35 по сравнению с напряжениями в этой точке, имевшими место при заполненном стволе. Уменьшение напряжений на расстоянии от контура камеры, равном 4-5 Н, составляет 20 от напряжения на контуре камеры, абсолютная величина напряжений на расстоянии 4-5 Н практически не отличается от напряжений в массиве (на периферии монолита). Следовательно, при производстве гидроразрыва в точке, расположенной на расстоянии 1,5-2 Б от контура камеры, прохождению трещин в сторону камеры будет препятствовать концентрация напряжений в породе, равная 50 напряженийна контуре камеры, причем их абсолютная величина, определяющая направленность трещины, увеличивается на 35 при понижении уровня рассола в скважине существующей камеры.В то же время со стороны массива (периферии монолита) от укаэанной точки (1,5-2 Н) концентрация напряжений уменьшаетфся в 2,5 раза по сравнению с .примыкающей .к камере зоной, вследствие чего развитие трещины гидроразрыва из точки 1;5-2 Н будет происходить в сторону, противоположную камере. Расположение второй новой скважины, с которой соединяют трещину гидроразрыва, образуемую в скважине, находящейся на расстоянии 1,5-2 К от камеры, определяется минимальной разностью напряжений в точке ее заложения и напряжениями в не- нарушенном массиве. Эта точка находится на расстоянии от конутра камеры, равном 4-5 Н. Следовательно,ВНИИПИ Заказ 7691/34Филиал ППП "Патентф,25 35 40 45 50 55 о 60 для обеспечения распространения трещины гидроразрыва в соляной толщев направлении, противоположном су-.:ществующей камере до сбойки ее соскважиной, расположенной на расстоянии 4-5 радиусов камеры от ее контура, гидроразрыв следует производитьв скважине, располагаемой на расстоянии 1,5-2 радиусов камеры от ееконтура. Максимальный уровень напряжений в солевой толще на расстоянии двух радиусов камеры, определяющий направленность трещины гидроразрыва в сторону, противоположную от камеры, имеет место при полностью осушенной существующей скважине, однако это может вызвать деформацию камерыВ результате опытов определена зависимость допустимой степени снижения уровня рассола в скважине существующей камеры (коэффициент снижения уровня), при котором камера сохраняет свою герметичность (устойчивость): К= 0 7 в - 1 11 Ргде к - коэффициент снижения уровня(в долях от глубины скважин),Й - прочность пород соляной. залежи на сжатие, т/м,глубина скважины (камеры), м,Эта зависимость может быть применена для скважины глубиной до 1800 м,т,е. на всех рассолопромыслах СССР.Способ осуществляют следующимобразом.. На расстоянии от существующейкамеры, равном 1,5-2 ее радиуса,бурят новую нагнетательную скважинудо глубины подошвы камеры (основную).В створе с существующей и новой скважиной (до той же глубины) бурят вторую новую скважину (дополнительную)на расстоянии 4-5 радиусов камерыот ее контура. Уровень жидкости понижают в скважине существующей камеры, повышая уровень напряжений в зоневокруг камеры. В новой нагнетательнойскважине производят гидравлическийразрыв соляной залежи, трещина которого направлена в сторону второй новой скважины (противоположную существующей камере). Трещиной гидроразры-ва соединяют две новые скважины ипроизводят их совместную эксплуата- .цию, нагнетая в одну иэ них растворитель и получая из другой рассол.Предлагаемый способ подготовкискважины подземного выщелачиванияи эксплуатации позволяет сократитьзатраты на подготовительный размывскважины, форсировать ввод скважиныв эксплуатацию и увеличить производительность,и срок службы скважйн,