RU2151877C1 - Способ нагнетания жидкости в горный массив и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ нагнетания жидкости в горный массив и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2151877C1 RU2151877C1 RU98118633A RU98118633A RU2151877C1 RU 2151877 C1 RU2151877 C1 RU 2151877C1 RU 98118633 A RU98118633 A RU 98118633A RU 98118633 A RU98118633 A RU 98118633A RU 2151877 C1 RU2151877 C1 RU 2151877C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fluid
- rock mass
- pumping
- pressure
- low
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разупрочнении и увлажнении горного массива. Технической задачей изобретения является повышение эффективности процесса обработки за счет поэтапного и равномерного воздействия на горный массив и увеличения радиуса обработки с учетом фильтрационно-коллекторских свойств массива. Способ нагнетания жидкости включает бурение скважин, герметизацию и нагнетание в них жидкости многоплунжерной насосной установкой. Вначале обрабатывают скважины жидкостью при давлении естественного впитывания до его стабилизации. После этого в скважины нагнетают жидкость в импульсном режиме до момента гидравлического разрыва пласта. Импульсы в каждую скважину подают со сдвигом по фазе. Устройство для нагнетания жидкости в горный массив включает многоплунжерную насосную установку, имеющую нагнетательные и всасывающие клапаны, бак с жидкостью, магистраль подачи жидкости, контрольно-измерительную аппаратуру. Низконапорный насос включен в магистраль для подачи жидкости. Переключение с одного режима на другой происходит с помощью распределителей, каждый из которых своим первым входом соединен с выходом низконапорного насоса, другим входом - с нагнетательным клапаном соответствующего плунжера, а выход распределителя соединен с входом одного или нескольких герметизаторов скважин. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разупрочнении и увлажнении горного массива.
Известен способ увлажнения горного массива, заключающийся в том, что в пробуренную скважину закачивается жидкость насосом постоянной производительности (Каталог " Оборудование и приборы для комплексного обеспыливания угольных шахт, разрезов и обогатительных фабрик". М., 1979 г., с.3-14).
Недостатком этого способа является его низкая эффективность из-за отсутствия учета фильтрационно-коллекторских свойств массива и подачи жидкости под постоянным давлением.
Известен способ увлажнения горного масива, заключающийся в том, что с помощью спциальных импульсных устройств жидкость подают в скважины при постоянном давлении и частоте 100-150 герц ("Безопасность ведения горных работ угольных шахтах". Кемерово, 1991 г., с. 44-50). Недостатком этого способа является то, что импульсы подаются в пустую скважину, а после ее заполнения подают импульсы при 100-150 герц, в результате чего импульсы сглаживаются.
Известны также способ нагнетания жидкости в пласт и устройство для его осуществления. (Авт.свид. СССР N 713196, E 21 F 5/02. Бюл. N 45, 1983 г.).
Способ заключается в предварительном определении величины гидравлического сопротивления пласта, бурении скважин, их герметизации и последующем нагнетании в них жидкости под давлением с помощью многоплунжерной насосной установки, которая аккумулирует часть жидкости в зависимости от фильтрационных свойств пласта. При достижении давления жидкости в насосной установке величины гидравлического сопротивления пласта одновременно с нагнетанием жидкости в пласт аккумулированную часть жидкости подают в рабочие полости цилиндров насосной установки.
Устройство для осуществления указанного способа включает многоплунжерную насосную установку, подплунжерные рабочие полости которых снабжены нагнетательными и всасывающими клапанами, магистраль для подачи жидкости, бак для жидкости, герметизаторы скважин и контрольно-измерительную аппаратуру. Каждый цилиндр насосной установки снабжен аккумулирующей емкостью, сообщенной с рабочей полостью цилиндра.
Известные способ и устройство не обеспечивают достаточную эффективность обработки из-за того, что при непрерывном закачивании под давлением жидкость раскрывает первоначально трещины более глубокие и большего диаметра. В результате происходит преждевременный разрыв пласта и радиус обработки при этом невелик.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности процесса обработки за счет поэтапного и равномерного воздействия на горный массив и увеличения радиуса обработки с учетом фильтрационно-коллекторских свойств массива, а также снижение энергоемкости процесса.
Для решения поставленной задачи предложен способ нагнетания жидкости в горный массив, при котором бурят скважины, герметизируют их и нагнетают жидкость под давлением многоплунжерной насосной установкой. Причем, вначале скважины заполняют жидкостью при давлении естественного впитывания до момента его стабилизации, после этого в скважины нагнетают жидкость в импульсном режиме до момента гидравлического разрыва. Импульсы в каждую скважину подают со сдвигом по фазе.
Предложено также устройство для нагнетания жидкости в горный массив, включающее многоплунжерную насосную установку, подплунжерные рабочие полости которых снабжены нагнетательными и всасывающими клапанами, бак для жидкости, магистраль для подачи жидкости, герметизаторы скважин, контрольно-измерительную аппаратуру, низконапорный насос и распределители по количеству плунжеров насосной установки, имеющие возможность подачи жидкости в одну или несколько скважин.
Низконапорный насос включен в магистраль для подачи жидкости. Первый вход каждого распределителя через магистраль для подачи жидкости соединен с выходом низконапорного насоса, второй вход соединен с нагнетательным клапаном соответствующего плунжера насосной установки, а выход распределителя соединен с входом одного или нескольких гермтизаторов скважин.
Кроме того, устройство содержит дополнительный распределитель, вход которого соединен с баком для жидкости, а его выходы соединены соответственно с входом и выходом низконапорного насоса.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена гидравлическая схема устройства для нагнетания жидкости в массив, а на фиг.2 а)-в)- гидравлические импульсы, создаваемые каждым плунжером насосной установки на примере обработки трех скважин.
Устройство состоит из многоплунжерной насосной установки 1 с поршнями 2 и подплунжерными рабочими полостями 3, каждая из которых снабжена всасывающим 4 и нагнетательным 5 клапанами. Все надклапанные камеры всасывающих клапанов 4 соединены параллельно друг с другом и с магистралью 6 для подачи жидкости. Последняя соединена с баком для жидкости 7 через низконапорный насос 8. С выходом низконапорного насоса 8 соединены первые входы распределителей 9. Вторые входы распределителей 9 соединены с надклапанными камерами нагнетательных клапанов 5 соответствующих плунжеров насосной установки 1. Выход каждого распределителя 9 через один или несколько герметизаторов 10 соединен соответственно с одной или несколькими обрабатываемыми скважинами 11, пробуренными в массиве горной породы 12. Для фиксирования давления в скважинах 11 включены манометры 13.
Иногда возможна подача жидкости в скважины 11 из бака 7 под действием геодезического давления за счет разницы высоты бака 7 и скважины 11. Для этого предусмотрен дополнительный распределитель 14, шунтирующий низконапорный насос 8. Дополнительный распределитель 14 подключен своим входом к выходу бака для жидкости 7, один из его выходов соединен с входом низконапорного насоса 8, а другой через магистраль 15 - с выходом ниэконапорного насоса 8.
Способ нагнетания жидкости в массив с помощью данного устройства осуществляется следующим образом.
В зависимости от физико-технических свойств массива и применяемой жидкости определяются величины гидравлического сопротивления горного массива и давления естественного впитывания. Величина гидравлического сопротивления горного массива определяется по давлению путем закачки жидкости в скважину до такого давления, при котором произойдет образование длинных трещин в массиве. Величина давления естественного впитывания определяется моментом его стабилизации после полного насыщения микротрещин и предварительной пропитки скважины. По полученным значениям давлений и с учетом принятой технологии обработки горного массива устанавливаются максимальные давления импульсов для многоплунжерной насосной установки и давление естественного впитывания. Кроме того, определяются объемы жидкости и время, необходимые для достижения максимального давления и давления естественного впитывания до его стабилизации.
Жидкость из бака 7 при открытии распределителя 14 самотеком (если бак находится выше уровня обрабатываемой скважины) или с помощью низконапорного насоса 8 поступает в магистраль 6 и к распределителю 9, при открытии которого жидкость через один или несколько герметизаторов 10 подается соответственно в одну или несколько скважин 11. Подачу жидкости в режиме естественного впитывания, т.е. до заполнения имеющихся в массиве микротрещин, осуществляют при давлении, не превышающем 0,5-2 МПа. При этом происходит эффективное начальное увлажнение и разупрочнение массива при незначительных затратах электроэнергии. Подача жидкости в скважины прекращается в момент стабилизации давления в скважине. В скважинах, где происходит резкое падение давления, процесс последующей обработки прекращают. После стабилизации давления, в скважине с помощью распределителя 9 отключается магистраль 6 и включается насосная установка 1 высокого давления.
Импульсно-порционная подача жидкости осуществляется при вращении коленвала насосной установки 1 путем поочередного выталкивания поршнями 2 из полостей 3 порций жидкости. Обработка горного массива гидравлическими импульсами, сдвинутыми по фазе и с давлением до 50 МПа обеспечивает многочисленные образования глубоких трещин, в результате чего горный массив более равномерно увлажняется и разупрочняется.
В начальный момент жидкость начинает подаваться, например, в первую (нижнюю) скважину, предварительно обработанную в режиме естественного впитывания. Во вторую (среднюю) скважину в этот момент подается жидкость с максимальной амплитудой давления P2, а в третью (верхнюю) скважину импульс не подается. В этот момент в третью скважину может подаваться жидкость из бака 7 при давлении естественного впитывания до момента его стабилизации.
В момент времени T1 в первую скважину подается жидкость с максимальной амплитудой P1, подача жидкости во вторую скважину прекращается, а в третью только начинается.
В следующий промежуток времени T2 в первую скважину подача жидкости прекращается, во вторую скважину только начинается, а в третью скважину подается жидкость с максимальной амплитудой P3. В промежуток времени от T2 до T3 в первой скважине осуществляется предварительное увлажнение, во вторую скважину осуществляется закачка дозированного объема жидкости до максимального значения P2, а в третью скважину заканчивается закачка дозированного объема от максимального давления P3 до нуля.
В промежуток времени от T3 до T4 в первую скважину закачивается дозированный объем жидкости до максимального значения P1, во вторую скважину заканчивается закачка, а в третью скважину жидкость поступает от низконапорного насоса 8 или самотеком, обеспечивая заполнение скважины в режиме естественного впитывания.
Аналогично осуществляется нагнетание жидкости в скважины в последующие промежутки времени до полной обработки горного массива.
Если по условиям технологии необходима обработка более трех скважин, то используютcя дополнительные отводы 16 распределителей 9 для подключения через соответствующие герматизаторы 10 к нескольким скважинам 11.
Сдвиг фазы импульсов определяется скоростью вращения колен-вала и количеством плунжеров насосной установки, а также количеством одновременно обрабатываемых скважин. От этого зависит и частота импульсов, подаваемых в скважины в виде отдельных порций жидкости, выталкиваемых поочередно из каждого плунжера.
За счет исключения из схемы устройства аккумулирующих емкостей, сообщенных с рабочей полостью цилиндра насосной установки (как в прототипе), не происходит сглаживания импульсов, создаваемых каждым плунжером.
Благодаря тому, что предложенные способ и устройство обеспечивают одновременную и независимую друг от друга подачу жидкости в несколько скважин, а параметры и условия разупрочнения и пропитки каждой скважины не влияют на условия работы других скважин, обеспечивается возможность рационального группирования скважин и последовательности их обработки с учетом фильтрационно-коллекторских свойств горной породы.
При этом не происходит подработки соседних скважин со смыканием трещин по направлениям наименьшего сопротивления, в результате которого уменьшается радиус пропитки.
Указанные преимущества обеспечивают повышение производительности, снижение стоимости и повышение эффективности обработки горного массива.
Claims (3)
1. Способ нагнетания жидкости в горный массив, включающий бурение скважин, герметизацию и нагнетание в них жидкости многоплунжерной насосной установкой, отличающийся тем, что вначале осуществляют обработку скважин жидкостью при давлении естественного впитывания до момента его стабилизации, после этого в скважины нагнетают жидкость в импульсном режиме до момента гидравлического разрыва пласта, при этом импульсы в каждую скважину подают со сдвигом по фазе.
2. Устройство для нагнетания жидкости в горный массив, включающее многоплунжерную насосную установку, подплунжерные рабочие полости которых снабжены нагнетательными и всасывающими клапанами, бак с жидкостью, магистраль для подачи жидкости, контрольно-измерительную аппаратуру и герметизаторы скважин, отличающееся тем, что оно снабжено низконапорным насосом и распределителями, при этом низконапорный насос включен в магистраль для подачи жидкости, первый вход каждого распределителя соединен с выходом низконапорного насоса, второй вход соединен с нагнетательным клапаном соответствующего плунжера насосной установки, а выход соединен с входом одного или нескольких герметизаторов скважин.
3. Устройство для нагнетания жидкости по п.2, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным распределителем, вход которого соединен с баком для жидкости, а его выходы соединены соответственно с входом и выходом низконапорного насоса.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98118633A RU2151877C1 (ru) | 1998-10-12 | 1998-10-12 | Способ нагнетания жидкости в горный массив и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98118633A RU2151877C1 (ru) | 1998-10-12 | 1998-10-12 | Способ нагнетания жидкости в горный массив и устройство для его осуществления |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2151877C1 true RU2151877C1 (ru) | 2000-06-27 |
Family
ID=20211252
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98118633A RU2151877C1 (ru) | 1998-10-12 | 1998-10-12 | Способ нагнетания жидкости в горный массив и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2151877C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2507390C1 (ru) * | 2012-07-23 | 2014-02-20 | Александр Владимирович Шипулин | Способ осуществления импульсного гидроразрыва |
CN108757000A (zh) * | 2018-04-12 | 2018-11-06 | 山东科技大学 | 一种基于钻机动力的井下快速割缝定向水力压裂***及方法 |
RU2699099C1 (ru) * | 2019-04-23 | 2019-09-03 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Устройство для пульсирующего воздействия на жидкость, находящуюся в системе скважина - угольный пласт |
WO2019205558A1 (zh) * | 2018-04-28 | 2019-10-31 | 中国矿业大学 | 一种脉冲水力致裂控制顶煤冒放性的方法及设备 |
-
1998
- 1998-10-12 RU RU98118633A patent/RU2151877C1/ru active
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2507390C1 (ru) * | 2012-07-23 | 2014-02-20 | Александр Владимирович Шипулин | Способ осуществления импульсного гидроразрыва |
CN108757000A (zh) * | 2018-04-12 | 2018-11-06 | 山东科技大学 | 一种基于钻机动力的井下快速割缝定向水力压裂***及方法 |
CN108757000B (zh) * | 2018-04-12 | 2019-09-24 | 山东科技大学 | 一种基于钻机动力的井下快速割缝定向水力压裂***及方法 |
WO2019205558A1 (zh) * | 2018-04-28 | 2019-10-31 | 中国矿业大学 | 一种脉冲水力致裂控制顶煤冒放性的方法及设备 |
RU2699099C1 (ru) * | 2019-04-23 | 2019-09-03 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Устройство для пульсирующего воздействия на жидкость, находящуюся в системе скважина - угольный пласт |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2478778C2 (ru) | Способ обработки продуктивного пласта и скважинное оборудование для его осуществления | |
RU2298650C1 (ru) | Способ гидравлической обработки угольного пласта | |
CN101915079B (zh) | 一种堵解一体化增产工艺 | |
RU2151877C1 (ru) | Способ нагнетания жидкости в горный массив и устройство для его осуществления | |
CN108708696A (zh) | 连续脉冲酸化方法 | |
RU2001124656A (ru) | Способ разупрочнения угольного пласта | |
CN101839125B (zh) | 增压注水装置 | |
CN109372488B (zh) | 煤矿水力压裂用摆动式连续加注支撑剂装置及加注方法 | |
RU2584253C2 (ru) | Способ реагентно-волновой обработки призабойной зоны пласта фильтрационными волнами давления | |
CN110273702A (zh) | 一种煤层分步注水精准控制***及注水方法 | |
RU2644361C1 (ru) | Способ гидравлического разрыва пласта в скважине | |
CN111764877B (zh) | 临界破裂变压解堵工艺方法 | |
RU2477799C1 (ru) | Способ гидравлической обработки угольного пласта | |
SU883509A1 (ru) | Способ проведени гидравлической обработки угольного пласта | |
SU1511435A1 (ru) | Способ дегазации угольного пласта | |
CN207437039U (zh) | 地面控制分时分层注水缆控配水装置 | |
RU2007105123A (ru) | Циклический способ разработки залежей нефти | |
RU2081302C1 (ru) | Способ эксплуатации обводняющейся нефтяной залежи | |
SU1467214A1 (ru) | Способ гидравлической обработки угольного пласта | |
RU2496973C2 (ru) | Способ скважинной добычи нефти и установка для его реализации | |
RU186987U1 (ru) | Глубинное гидроприводное насосное устройство с наземным приводом | |
RU2399571C1 (ru) | Способ одновременного создания группы подземных резервуаров в растворимых породах | |
CN203891830U (zh) | 自动循环填砂*** | |
SU1596079A1 (ru) | Способ газлифтной эксплуатации скважины и установка дл его осуществлени | |
CN110307434B (zh) | 管柱消震器及油田脉冲注水*** |