close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY16166

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2012.08.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
E 21B 43/28 (2006.01)
СПОСОБ СКВАЖИННОЙ ДОБЫЧИ МИНЕРАЛЬНЫХ СОЛЕЙ
(21) Номер заявки: a 20091455
(22) 2009.10.15
(43) 2011.06.30
(71) Заявитель: Республиканское унитарное предприятие "Белорусский
научно-исследовательский геологоразведочный институт" (BY)
(72) Авторы: Ильин Виктор Павлович;
Бабец Михаил Анатольевич (BY)
BY 16166 C1 2012.08.30
BY (11) 16166
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Республиканское
унитарное предприятие "Белорусский
научно-исследовательский
геологоразведочный институт" (BY)
(56) US 3941422, 1976.
RU 2186208 C2, 2002.
SU 141556, 1961.
SU 825877, 1981.
SU 1745910 A1, 1972.
(57)
1. Способ скважинной добычи минеральной соли, при котором вскрывают пласт минеральной соли скважиной, крепят скважину обсадной колонной выше кровли пласта,
определяют элементы залегания пласта и качественные характеристики полезного ископаемого и перекрывающих горных пород; выбирают точку заложения второй скважины, бурят вторую скважину, крепят ее обсадной колонной до пласта минеральной соли;
осуществляют гидроразрыв пласта и устанавливают реакцию на гидроразрыв, при этом
гидроразрыв осуществляют из второй скважины по подошве пласта до сообщения второй
скважины с первой, а при отсутствии сообщения скважин после гидроразрыва сбивают
скважины направленным бурением ствола из первой скважины до его сообщения со второй скважиной; подают растворитель в пласт и отводят продуктный раствор на поверхность, после чего бурят дополнительные скважины и отрабатывают их в пределах
выявленной залежи, отличающийся тем, что в первую скважину устанавливают временную обсадную колонну, в жидкость гидроразрыва вводят индикаторное вещество, а после
Фиг. 2
BY 16166 C1 2012.08.30
установления реакции на гидроразрыв в первой скважине временную обсадную колонну
поднимают и бурят дополнительный ствол до его сообщения с трещиной гидроразрыва,
проходящей по подошве пласта, причем о схождении дополнительного ствола с трещиной
гидроразрыва судят по появлению в нем индикаторного вещества.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после установления реакции на гидроразрыв в реагирующей скважине определяют положение трещины гидроразрыва и при положении трещины гидроразрыва в подошве пласта гидроразрыв возобновляют до
продвижения фронта трещины гидроразрыва от гидроразрывной скважины на расстояние
не более радиуса устойчивой кровли сформированной подземной полости, затем бурят
дополнительный наклонно-направленный ствол в сторону, противоположную от гидроразрывной скважины, до его схождения с фронтом трещины гидроразрыва, а при отсутствии реакции на гидроразрыв в реагирующей скважине в случае смещения в ней
трещины гидроразрыва по вертикали от подошвы пласта или недохождения трещины гидроразрыва до реагирующей скважины бурят по подошве пласта дополнительный горизонтально направленный ствол в направлении гидроразрывной скважины до его схождения с
трещиной гидроразрыва.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед креплением скважин обсадными колоннами в интервале выше подошвы пласта устанавливают цементный мост с осевым каналом для сообщения полости обсадной колонны с подошвой пласта после установки на
цементный мост обсадной колонны.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что перед установкой цементного моста интервал подошвы пласта засыпают кристаллической водорастворимой солью на глубину от 0,5
до 1,0 м выше подошвы пласта.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что бурение дополнительных скважин выполняют по периметру фронта трещины гидроразрыва и отрабатывают их до формирования
подземной емкости с центром в зоне забоя центральной гидроразрывной скважины.
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что бурят дополнительные гидроразрывные
скважины на расстоянии от периметра сформированной подземной емкости, обеспечивающем сбойку гидроразрывом дополнительных гидроразрывных скважин со сформированной подземной емкостью с сохранением устойчивости кровли вновь формируемых
емкостей, выполняют площадные гидроразрывы и отрабатывают участки зон гидроразрывов в пределах выявленной залежи до образования подземных емкостей, сообщающихся
между собой.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве индикаторного вещества используют микроудобрения.
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что в качестве индикаторного вещества используют микроудобрения, содержащие кобальт или бор, или железо, или цинк, или марганец.
Изобретение относится к области добычи минеральных солей и может использоваться
в горнодобывающей промышленности для поисково-оценочных работ, вскрытия и отработки многопластовых залежей минеральных солей средней и небольшой мощности, преимущественно калийно-магниевых, имеющих анизотропию физико-механических свойств
полезного ископаемого, перекрывающих и подстилающих горных пород, а также при сооружении подземных емкостей различного назначения в минеральных солях.
Известен способ отработки средних и маломощных соляных пластов подземным растворением, включающий бурение вертикальных и наклонно-горизонтальных скважин, закачку в них растворителя и отбор рассола [1]. Недостаток этого способа - низкая
вероятность точной сбойки забоев скважин, большой объем технологически сложного,
имеющего высокие стоимостные показатели горизонтального бурения.
2
BY 16166 C1 2012.08.30
Известен способ добычи минеральных солей, включающий бурение центральной гидроразрывной скважины с ее креплением обсадной колонной до подошвы пласта минеральной соли и бурение периферийных скважин с их креплением обсадной колонной
выше зоны залегания полезного ископаемого, гидроразрыв пласта соли, закачку жидкости
разрыва в центральную скважину, последующее растворение соли закачкой растворителя
и отбором продуктного раствора через скважины [2]. Недостаток способа - смещение
трещины гидроразрыва в периферийных добычных скважинах по высоте на расстояние,
превышающее мощность самого пласта соли, что негативно влияет на результаты его отработки.
Известен способ разработки пластов соляных залежей малой мощности подземным
выщелачиванием, включающий бурение сети горизонтальных стволов скважин с использованием гибких безмуфтовых труб по технологии Coiled tubing, подачу растворителя и
откачку рассола с формированием камер выщелачивания (EA № 009429 от 28 декабря
2007 г.). Недостатком этого способа является сложность бурения горизонтальных стволов
в легкорастворимых породах, так как по данной технологии бурение осуществляется погружными винтовыми двигателями для привода породоразрушающего инструмента, а для
гашения реактивного момента при работе двигателя во избежание закручивания гибких
труб необходима фиксация забойной компоновки в стволе скважины вспомогательными
устройствами - центраторами и стабилизаторами, взаимодействующими со стенками
скважины. При растворении стенок скважины буровой промывочной жидкостью на водной основе стабилизация буровой забойной компоновки и траектории ствола скважины
усложняются и сбойка скважин затрудняется. Бурение с промывкой нерастворителем
(нефть, спирт и др.) ухудшает условия производства работ по технике безопасности и экономическим показателям.
Известен способ сбойки забоев скважин при разработке минеральных солей путем
размещения на забое одной из скважин источника сигналов, а в бурильной компоновке,
которой осуществляется бурение по направлению к источнику сигналов, размещения приемника сигналов (US H614 от 4 апреля 1989 г.). Недостатком этого способа при скважинной разработке легкорастворимых минеральных солей, например, карналлита и
бишофита, также является большой объем направленного горизонтального бурения с
необходимостью ориентации и стабилизации бурильной компоновки в стволе скважины,
имеющем поперечные размеры, превышающие номинальный диаметр ствола скважины
по долоту. Это приводит к увеличению сроков выполнения работ и недостаточной точности сбойки стволов скважин.
Ближайшим по совокупности признаков к заявленному способу является способ скважинной добычи минеральных солей, включающий бурение вертикальной и наклонногоризонтальной скважины в направлении вертикальной скважины с их последующей сбойкой гидроразрывом в пласте минеральной соли, а в случае отсутствия сбойки скважин гидроразрывом - продолжение операции бурения наклонно-горизонтальной скважины до ее
схождения с забоем вертикальной скважины, причем операция гидроразрыва повторяется
по мере сближения забоев скважин, а при отсутствии гидросбойки забоев гидроразрывом
скважины отрабатываются индивидуальными кавернами до сбойки каверн между собой,
после чего пласт минеральной соли отрабатывается через взаимодействующие скважины
нагнетанием растворителя через одну и отбором продуктного раствора через другую скважину (US № 3941422 от 2 марта 1976 г.). Недостатками этого способа являются также отсутствие контроля за распространением трещины гидроразрыва и недостаточная точность
сбойки скважин бурением, что является причиной ухода трещин гидроразрыва и забоев
скважин от их оптимальной траектории, которая преимущественно должна проходить по
подошве пласта минеральной соли, подлежащего добыче растворением.
Цель, на достижение которой направлено данное изобретение, состоит в управляемом
извлечении полезного ископаемого подземным растворением с сохранением целостности
3
BY 16166 C1 2012.08.30
подземных емкостей для их последующего использования с одновременным снижением
расходов на бурение и крепление скважин.
Техническим результатом предлагаемого решения является создание подготовительных выработок горизонтальных щелевых врубов, расположенных точно в подошве пласта,
подлежащей скважинной добыче минеральной соли с минимально необходимым по количеству и по времени привлечением сложных и дорогостоящих технических средств, и
технологий горизонтально-направленного бурения.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе скважинной добычи минеральных солей, включающем бурение первой скважины до пласта минеральной соли, крепление скважины выше кровли пласта минеральной соли обсадной
колонной, выбор точки бурения и бурение второй скважины с ее креплением обсадной
колонной до пласта минеральной соли, выполнение гидроразрыва через скважину, оборудованную обсадной колонной до пласта минеральной соли, последующую сбойку скважин бурением наклонного или горизонтального стволов из скважины, оборудованной
обсадной колонной выше кровли пласта минеральной соли и отработку пласта через взаимодействующие скважины, согласно изобретению, в первую скважину выше кровли пласта устанавливают временную обсадную колонну, в жидкость гидроразрыва,
закачиваемую во вторую скважину, вводят индикаторное вещество, а после установления
реакции первой скважины на гидроразрыв и положения в ней трещины гидроразрыва временную обсадную колонну поднимают и бурят наклонный или горизонтальный ствол из
прореагировавшей первой скважины в направлении фронта трещины гидроразрыва до
схождения ствола и трещины гидроразрыва в плоскости подошвы пласта минеральной соли, о чем судят по появлению в бурящемся стволе индикаторного вещества, затем через
взаимодействующие скважины подают в пласт растворитель и выдают на поверхность
продуктный раствор, бурят вертикально-наклонные скважины по периметру фронта трещины гидроразрыва с их попарной гидросбойкой по имеющейся трещине гидроразрыва с
центральной гидроразрывной скважиной и между собой, последовательно попарно и
группами отрабатывают скважины закачкой и отбором из них оборотного раствора до образования в пласте подземной емкости в плане соответствующей площади трещины гидроразрыва, расположенной в подошве пласта, удаляют из подземной емкости шламовый
осадок, о полноте извлечения которого судят по концентрации в нем индикаторного вещества, выбирают точки заложения и бурят вертикальные гидроразрывные скважины на
расстоянии от сформированной подземной емкости, осуществляют их сбойку по подошве
пласта с сформированной подземной емкостью и отрабатывают пласт участками в пределах площади новых зон гидроразрывов.
Особенность способа также заключается в том, что после установления реакции первой скважины на гидроразрыв и положения трещины гидроразрыва, соответствующего
положению подошвы пласта в стволе скважины, операцию гидроразрыва возобновляют до
достижения фронтом трещины гидроразрыва максимально допустимого по условию
устойчивости массива горных пород после выемки соли удаления от гидроразрывной
скважины, а после подъема временной обсадной колонны от забоя на высоту, необходимую для бурения наклонного ствола скважины до фронта трещины гидроразрыва стандартной бурильной компоновкой, ствол бурится в сторону фронта трещины гидроразрыва,
противоположную направлению на центральную гидроразрывную скважину. При недохождении трещины гидроразрыва до реагирующей скважины или ее смещении по вертикали от подошвы пласта бурение ствола осуществляют после подъема временной
обсадной колонны либо из-под башмака обсадной колонны гибкой или жестко-гибкой колонной труб с максимальным набором кривизны и выходом в плоскость подошвы пласта
минеральной соли с дальнейшей проводкой ствола по подошве пласта в направлении к
центральной скважине до схождения с трещиной гидроразрыва. После появления в стволе
индикаторного вещества бурение прекращают, уточняют положение подошвы пласта и
4
BY 16166 C1 2012.08.30
трещины гидроразрыва известными геофизическими способами, после чего пласт отрабатывают через взаимодействующие по горизонтальному стволу и затем трещине гидроразрыва скважины.
Выбор точек заложения последующих скважин и их конструкции на периферии фронта трещины гидроразрыва осуществляется на основании учета анизотропии пласта, определенной по результатам бурения и сбойки с трещиной гидроразрыва предшествующих
скважин.
Пример осуществления способа.
На фиг. 1-8 представлены стадии образования подземной емкости в результате гидровруба площадным гидроразрывом по подошве пласта минеральной соли, сбойки скважин
наклонно-горизонтальным бурением и выемки минеральной соли.
Способ осуществляется следующим образом.
На фиг. 1 показано, что продуктный пласт вскрывают скважиной 1. После установления минералогических, петрофизических, стратиграфических и физико-механических характеристик горных пород, слагающих пласт минеральной соли, его кровлю и подошву,
последующего моделирования процесса растворения соли с определением геометрических параметров и радиуса устойчивой подземной емкости в пласте минеральной соли
выбирают точку заложения и бурят скважину 2. После вскрытия пласта скважиной 2,
уточнения характеристик пласта и выбора интервала гидроразрыва в подошве пласта
осуществляют последовательно в скважинах 1 и 2, снизу вверх, установку цементных мостов (заливку ствола цементом) ниже подошвы пласта, в интервале подошвы - засыпку
интервала кристаллической минеральной водорастворимой солью, выше временного моста из кристаллической водорастворимой соли устанавливают цементные мосты - в скважине 1 цементный мост на полную мощность пласта с размещением кровли цементного
моста выше кровли пласта минеральной соли, в скважине 2 - цементный мост устанавливается с размещением его кровли на 2-3 м выше подошвы пласта. Затворение цемента и
продавку тампонажного раствора в стволы скважин осуществляют соленасыщенными
водными жидкостями, в тампонажные растворы вводят пластификаторы и наполнители
для повышения стойкости цементного камня к растрескиванию.
После затвердевания цемента в скважину 1 устанавливают временную обсадную колонну на кровлю цементного моста. Предпочтительно использование равнопроходных по
наружному диаметру обсадных труб. Затрубное пространство заполняют высоковязким
плотным, например, известково-битумным промывочным раствором [3] с хорошими смазывающими свойствами, выше башмака обсадной колонны устанавливают заколонные
пакерные уплотнения для улучшения изоляции затрубного пространства от внутритрубного. В скважину 2 на кровлю цементного моста устанавливают обсадную колонну и цементируют ее до устья. Соленасыщенный плотный тампонажный раствор в процессе
продавки до устья при динамическом давлении, существенно превышающем гидростатическое, заполняет и залечивает трещины и микрокаверны в интервале кровли пласта минеральной соли, образовавшиеся при его первичном вскрытии, в то время как подошва
пласта от воздействия тампонажного раствора под большим давлением защищена цементным мостом, ранее установленным при давлении, близком к гидростатическому. Тем самым обеспечиваются оптимальные условия последующего гидроразрыва пласта по его
подошве.
После установки обсадных колонн осуществляют бурение осевых отверстий в цементных мостах под башмаками обсадных колонн. Отверстия сообщают полости обсадных колонн с интервалом подошвы пласта, заполненным кристаллической
водорастворимой солью. Цементные кольца, образовавшиеся в результате бурения осевых
отверстий, защищают основной вышележащий интервал пласта минеральной соли от воздействия жидкости. Выполняют гидроразрыв пласта технической водой через колонну обсадных труб скважины 2. В техническую воду добавляют индикаторные вещества, в
5
BY 16166 C1 2012.08.30
качестве которых используют микроудобрения, например соединения кобальта, бора,
марганца, в виде растворов, а также в гранулированном виде с пролонгированными сроками выделения индикаторных веществ из гранул [4].
На фиг. 1 приведен пример выполнения гидроразрыва с уходом фронта трещины гидроразрыва в породы, подстилающие подошву пласта минеральной соли. В этом случае реакция скважины 1 на гидроразрыв будет отсутствовать. При отсутствии реакции
осуществляют бурение из-под башмака временной обсадной колонны в скважине 1 горизонтального ствола в сторону скважины 2. При использовании для этой операции стандартных бурильных труб и погружных винтовых забойных двигателей временную
обсадную колонну поднимают от кровли пласта соли на высоту, достаточную для забурки
дополнительного ствола и набора кривизны с выходом из вертикального ствола скважины
1 в субгоризонтальную плоскость подошвы пласта соли. При необходимости сохранения
имеющегося диаметра ствола скважины в интервале пласта соли временную обсадную колонну извлекают из скважины и бурение наклонно-горизонтального ствола осуществляют
тем же диаметром по известным технологиям. На фиг. 2 показано, как кровля пласта соли
повторно вскрыта после подъема временной обсадной колонны наклонным стволом и затем после установки временной обсадной колонны в кровлю пласта в наклонном стволе,
пласт разбурен горизонтальным стволом из-под башмака обсадной колонны по подошве
пласта до встречи забоя с трещиной гидроразрыва. Схождение забоя скважины с трещиной гидроразрыва устанавливают по появлению в стволе скважины индикаторного вещества в растворенном виде. Наличие индикаторного вещества в гранулированном виде и
количественное содержание в забое гранул позволяют судить о степени раскрытости трещины гидроразрыва. После сбойки скважины 1 и скважины 2 участок пласта между забоями скважины 1 и скважины 2 отрабатывается подземным растворением известными
способами. Шламовый осадок смешанной соли, образующийся, например, при холодном
растворении карналлита, удаляется обратной промывкой, как это показано на фиг. 3, через
жестко-гибкую колонну труб, введенную в наклонно-горизонтальный ствол скважины 1.
По мере растворения соли в приствольной части скважины 2 происходят обнажение, размыв и обрушение цементного целика кольцевого сечения под башмаком обсадной колонны в скважине 2. Это обеспечивает возможность гидроподъема шлама гибкой
непрерывной колонной труб по технологии Coiled tubing с ее подачей в подошву пласта
по стационарной обсадной колонне скважины 2 в зазор между башмаком обсадной колонны и подошвой пласта, имеющий высоту более двух метров, что существенно ускоряет
процесс гидроподъема шлама. О полноте извлечения шлама смешанной соли судят по
наличию в шламе гранулированного индикатора, осевшего и сконцентрированного у подошвы подземной камеры растворения после гидроразрыва пласта и гидросбойки скважин. При дальнейшей переработке добытой в растворенном и шламовом виде
минеральной соли, преимущественно на минеральные удобрения, индикаторное вещество
является полезным ингредиентом минерального удобрения.
На фиг. 4 показан оптимальный случай, когда трещина гидроразрыва в пласте минеральной соли, вскрытом скважиной 1 и скважиной 2, распространяется от скважины 2 по
подошве пласта. При этом наблюдается реакция скважины 1, выражающаяся в повышении
давления в полости обсадной колонны скважины 1. Процесс гидроразрыва останавливают
и геофизическими методами, а также поинтервальным отбором глубинных проб устанавливают, по наличию индикатора, местоположение трещины гидроразрыва в стволе скважины 1. Если трещина гидроразрыва расположена в подошве пласта соли, а время
продвижения фронта трещины гидроразрыва от скважины 2 до скважины 1 соответствует
расчетному, скважину 1 герметизируют, закрывая устьевые задвижки, создают в ней избыточное давление и продолжают площадной гидроразрыв пласта в течение времени, соответствующего продвижению фронта трещины гидроразрыва дальше от забоев скважины
2 и скважины 1 на расстояние, равное радиусу устойчивой подземной полости в пласте
минеральной соли с центром в зоне забоя скважины 2.
6
BY 16166 C1 2012.08.30
По окончании площадного гидроразрыва, как это изображено на фиг. 5, временную
обсадную колонну в скважине 1 поднимают, в открытом стволе устанавливают цементный мост и известными способами с использованием стандартного бурового оборудования бурят наклонно-направленный ствол в точку, отстоящую от забоя скважины 2 на
линии забоев скважин 2 и 1 на расстояние, равное радиусу устойчивой подземной полости. После схождения забоя дополнительного ствола с трещиной гидроразрыва в скважину 1 спускают временную обсадную колонну и осуществляют отработку участка пласта,
как это изображено на фиг. 6. Обрушение цементных целиков в скважине 2 и в скважине 1
открывает доступ в камеру растворения для гибких труб с целью удаления шламового
осадка смешанной соли.
Добыча минеральной соли может осуществляться сразу после окончания площадного
гидроразрыва через вертикальные стволы скважин 1 и 2, как это показано на фиг. 7, тогда
операции, отраженные на фиг. 5 и 6, выполняют после выемки соли на участке между забоями вертикальных стволов скважин 2 и 1.
Пример бурения последующих добычных облегченных скважин на периферии фронта
гидроразрыва изображен на фиг. 8. Рассмотрен случай применения схемы отработки пласта одной центральной гидроразрывной и шестью облегченными добычными скважинами.
Если, как это было рассмотрено на фиг. 1, скважина 1 не попала вертикальным стволом, отнесенным от устья гидроразрывной скважины 2, например, на 100 м в контур площадного гидроразрыва (обозначенного на фиг. 8 штрихпунктирной линией), а бурение
горизонтального ствола (фиг. 2) дало схождение забоя скважины 1 со скважиной 2 (устье
обозначено на фиг. 8 цифрой, забой - черной точкой) через 25 м отхода от вертикали по
подошве пласта, т.е. положение фронта трещины гидроразрыва в подошве пласта составило 75 м от центральной скважины, после отработки соли на участке скважина 2 - скважина
1, скважина 3 закладывается от скважины 2 на расстоянии 75 м, как это отображено на
фиг. 8. Скважина 3 попадает в контур гидроразрыва вертикальным стволом, а при отбуривании наклонного ствола с отходом еще на 25 м по подошве пласта от центра в зоне скважины 2 не попадает в контур гидроразрыва. В этом случае вскрывают вертикальный ствол
известными способами, например тяжелой стабилизированной компоновкой низа бурильной колонны, и отрабатывают добычной участок в треугольнике между взаимодействующими скважинами 1-2-3. Скважину 4 закладывают на расстоянии 75 м от скважины 2, она
попадает в контур гидроразрыва. При отходе забоя на 25 м второй ствол скважины 4 также попадает в контур гидроразрыва. После отработки добычного участка скважин 1-2-4
скважина 5 размещается от скважины 2 на расстоянии 83,3 м, равном среднему арифметическому значению установленного положения фронта трещины гидроразрыва в забоях
скважин 1, 3, 4, т.е. соответственно 75 м, 75 м и 100 м. Аналогично закладываются скважины 6 и 7. Для более полной отработки пласта в пределах площади развития щелевого
вруба, образованного трещиной гидроразрыва, также предлагаемым изобретением допускается бурить в скважинах 3, 4, 5, 6, 7 дополнительные наклонные или горизонтальные
стволы с уходом от скважины 2 и устанавливать точное положение фронта трещины гидроразрыва в каждом из направлений на названные добычные скважины.
После отработки добычного поля в пределах забоев добычных скважин 1-7 гидроразрывная скважина 8 закладывается на расстоянии от периферии подземной полости, равном среднему арифметическому значению радиуса распространения фронта трещины
гидроразрыва в пласте соли на отработанном добычном поле, в масштабе фиг. 8 - это
98,7 м. Реагирующая скважина 9 размещается на периферии расчетного положения фронта трещины гидроразрыва на расстоянии 98,7 м от скважины 8 таким образом, чтобы при
ее вводе в эксплуатацию обеспечить выемку соли на добычном участке, оконтуренном
взаимодействующими скважинами 9 и 6 по линии гидросбойки забоев скважин 9-8-7-6.
Таким образом, добычное поле гидроразрывной скважины 8 и часть целика соли между
добычными полями скважины 2 и скважины 8 могут быть отработаны одной гидрораз7
BY 16166 C1 2012.08.30
рывной и двумя облегченными добычными скважинами, взаимодействующими со скважинами ранее образованной подземной полости, если это не вступает в противоречие с
требованием по обеспечению устойчивости вновь формируемой системы взаимодействующих подземных емкостей.
Особенностью предлагаемого изобретения также является его работоспособность в
сложных горно-геологических условиях, обуславливающих прихваты и невозможность
перемещения и извлечения временных обсадных колонн. В названных условиях в качестве временной крепи используют тонкостенные металлические обсадные трубы, например, геологоразведочного сортамента, а бурение наклонно-направленных стволов
осуществляют из-под башмака обсадных колонн либо с отбуриванием дополнительных
стволов через тонкостенные обсадные трубы (4-5 мм толщиной) по известным технологиям с последующим спуском в интервал пласта минеральной соли дополнительных технологических колонн насосно-компрессорных труб.
Способ осуществлен на Любанской залежи калийно-магниевых солей в объеме 1-4 и
6-8 пунктов формулы изобретения при опытно-экспериментальных работах по подземному растворению карналлитового пласта мощностью 7 м и глубине залегания кровли пласта - 843,7 м, подошвы пласта 853,1 м. Пробурена вертикальная поисково-оценочная
скважина конечным диаметром бурения 112 мм. Надсолевые отложения в ней до глубины
569 м перекрыты колонной труб диаметром 146 мм с цементацией до устья.
Скважина исследована геофизическими методами, по керну определены минералогические, физико-химические и физико-механические свойства полезного ископаемого,
подстилающих и перекрывающих пород. Исходя из замеренных известными лабораторными способами физико-механических свойств и данных ГИС по их структуре и петрофизическим параметрам, компьютерное моделирование дало величину диаметра устойчивой
кровли подземной емкости высотой 7 м, в исследуемом пласте - до 100 м. Точка заложения устья гидроразрывной скважины выбрана по падению пласта на расстоянии 40 м от
поисково-оценочной скважины, которую использовали в качестве реагирующей: вторая
скважина пробурена вертикально до пласта карналлита, подошва которого вскрыта на
глубине 853,9 м колонковым набором диаметром 132 мм, и забой остановлен на отметке
865 м. Скважины подготовлены к гидроразрыву в следующей последовательности. В гидроразрывной скважине ствол с использованием насыщенной по хлористому магнию и калию промывочной жидкости разбурен диаметром 190,5 мм до глубины 850,5 м. Интервал
ствола ниже подошвы пласта 854,0-865,0 м зацементирован. Выше подошвы на 0,5-0,8 м,
т.е. в интервале 853,1-854,0 м, ствол засыпан кристаллической водорастворимой солью
(сильвинитом), в интервале 850,0-853,1 м установлен цементный мост, колонна обсадных
труб диаметром 146 мм спущена до глубины 850,0 м и зацементирована до устья. Жидкость затворения - насыщенный по MgCl2 и KCl раствор. После затвердения цемента цементный стакан разбурен полностью, а цементный мост под башмаком обсадной колонны
в открытом стволе диаметром 132 мм и высотой 2,6 м разбурен по центру моста и ствола
скважины коронкой диаметром 59 мм до выхода инструмента в интервал подошвы пласта,
засыпанный кристаллической водорастворимой солью.
В наблюдательной скважине снизу вверх: цементный мост установлен ниже подошвы
пласта в интервале 853,2-900,0 м, мост из водорастворимой соли в интервале 852,3853,2 м, цементный мост в интервале 841,0-852,3 м. Временная колонна гладкостенных
обсадных труб диаметром 89 мм ниппельного соединения установлена на цементный
мост, кольцевое пространство до устья заполнено эмульсионной соленасыщенной промывочной жидкостью с высокими смазывающими свойствами. Цементный мост в открытом
стволе диаметром 112 мм под башмаком временной обсадной колонны разбурен по центру диаметром 46 мм до выхода в подошву пласта, засыпанную кристаллической солью.
Операция гидроразрыва выполнена одним агрегатом типа ЦА-320 через гидроразрывную скважину с подачей жидкости гидроразрыва в обсадную колонну диаметром 146 мм и
8
BY 16166 C1 2012.08.30
далее по осевому каналу в цементном мосту под башмаком обсадной колонны в подошву
пласта. Жидкость гидроразрыва - техническая вода с добавлением четырехводного хлористого марганца и сернокислого семиводного кобальта, в количестве 30 г/м3 жидкости, что
соответствует концентрации этих веществ в питательных растворах для насыщения питательных субстратов, используемых при микроэлементной подкормке растений [4]. Через
27 мин подачи жидкости при давлении на устье гидроразрывной скважины 10,5, затем
10,0 МПа установлена реакция на гидроразрыв в наблюдательной скважине, где стал
наблюдаться излив жидкости. После остановки операции гидроразрыва поинтервальный
отбор проб жидкости в реагирующей скважине показал наличие индикатора, определенное активационным анализом [5] в стволе скважины выше цементного моста и кровли
пласта карналлита, что не исключало вероятного смещения трещины гидроразрыва вверх
по разрезу скважины вплоть до кровли пласта. Временная обсадная колонна поднята,
установлен цементный мост в интервале 762-800 м. Осуществлена забурка наклонного
ствола в сторону гидроразрывной скважины винтовым забойным двигателем с набором
кривизны шесть градусов на 10 м проходки. После отхода от вертикального ствола бурение и вскрытие пласта карналлита осуществлены роторным способом, диаметром бурения
112 мм с отбором глубинных проб жидкости через каждый метр проходки. Индикатор зафиксирован в пробах жидкости, отобранных из ствола скважины при забое 853,0 м следы
индикатора в керне, отобранном ниже 853,0 м, отход наклонного ствола от основного вертикального составил по подошве пласта 5 м. По результатам бурения и опробования
наклонного ствола сделан вывод о наличии сбойки реагирующей скважины с гидроразрывной скважиной по подошве пласта. В наклонном стволе реагирующей скважины установлен цементный мост в интервале 841,0-852,0 м, временная обсадная колонна
установлена на кровлю цементного моста, и операция гидроразрыва через гидроразрывную скважину продолжена агрегатом ЦА-320 с закачкой жидкости разрыва при давлении
10,0-10,5 МПа в течение 7 мин, что при ранее фактически достигнутой скорости продвижения фронта трещины гидроразрыва обеспечивает расположение фронта трещины гидроразрыва на расстоянии от гидроразрывной скважины около 50 м, что соответствует
диаметру устойчивой подземной полости, которая образуется на участке площадного гидроразрыва в случае выемки карналлита, равному 100 м.
По окончании операции гидроразрыва в цементном мосту под башмаком в наклонном
стволе наблюдательной скважины пробурен осевой канал для приема жидкости из трещины гидроразрыва. Подачей растворителя от гидроразрывной скважины по каналу в цементном мосту на ее забое осуществлены гидросбойка и намыв подготовительной
выработки в подошве пласта по трещине гидроразрыва между гидроразрывной и реагирующей скважинами, а затем экспериментальная отработка пласта карналлита с использованием гидроразрывной скважины для подачи растворителя, а реагирующей для отвода
продуктного раствора. В процессе формирования подземной полости по мере растворения
карналлита имело место, по данным кавернометрии стволов скважин и локации полости
растворения, разрушение оголяющихся по внешней образующейся цементных мостов и их
обрушение на дно подземной полости. Тем самым в подающей растворитель гидроразрывной скважине полностью открылся интервал 850,5-853,0 м для свободного прохождения гибкого трубопровода гидродобычного агрегата с радиусом изгиба трубы 2,5 м с
целью подъема из полости растворения шламового осадка смешанной соли, образующегося при холодном растворении карналлита. Аналогично в наклонном стволе продуктоподъемной скважины освободился интервал 846,0-852,5 м, что обеспечивало прохождение
компоновки низа бурильной колонны с односекционным винтовым забойным двигателем
для операций по разбуриванию уплотненного шламового осадка, а также для горизонтального бурения по подошве пласта при корректировке результатов площадного гидроразрыва, определяющего основные контуры сети подготовительных выработок в плане.
Следующая скважина на экспериментальном участке, при его дальнейшей отработке, за9
BY 16166 C1 2012.08.30
кладывается на расстоянии около 50 м от гидроразрывной и бурится вертикально с поинтервальным опробованием до появления в стволе скважины индикатора, а при его отсутствии с глубины 762,0 м дополнительным наклонно-горизонтальным стволом скважина
бурится до выхода горизонтального ствола забоем в подошву пласта и далее по подошве
пласта карналлита в сторону центральной рассолоподающей скважины до ее схождения с
трещиной гидроразрыва, что устанавливается по появлению в скважине индикатора.
В сравнении с прототипом предложенное техническое решение позволяет осуществлять сооружение подготовительных выработок в подошве разрабатываемого пласта минеральной соли преимущественно гидроразрывом с контролем распространения фронта
развития трещины гидроразрыва по высоте и по площади. Объемы технически наиболее
сложного и экономически затратного в горной и нефтедобывающей отрасли горизонтально-направленного бурения ограничиваются исправлением отклонений в распространении
трещин гидроразрыва, обусловленном природными факторами.
Тем самым достигается максимальный контролируемый охват подготовительными и
добычными выработками анизотропных многопластовых залежей минеральных солей с
минимально-необходимым привлечением сложных технических средств и затратных способов их применения.
Источники информации:
1. Дудко П.М. Системы выщелачивания залежей каменной соли // Тр. ВНИИГ. Вып. 53. - Л.: Недра, 1967. - С. 189.
2. Davis L., Arog P., Shock A. Mining Engineering. - 1970. - Vol. 22. - № 7. - P. 106-109.
3. Рязанов Я.А. Справочник по буровым растворам. - М.: Недра, 1979. - С. 54-59.
4. Федюшкин Б.Ф. Минеральные удобрения с микроэлементами. - Л.: Химия, 1989. С. 254.
5. Мейер В.А. Методы ядерной геофизики. - Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1988. - С. 212213.
Фиг. 1
Фиг. 3
10
BY 16166 C1 2012.08.30
Фиг. 4
Фиг. 5
Фиг. 6
Фиг. 7
Фиг. 8
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
11
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
564 Кб
Теги
by16166, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа