способ скважинной гидродобычи

Формула изобретения

СПОСОБ СКВАЖИННОЙ ГИДРОДОБЫЧИ, включающий вскрытие проектного интервала продуктивного горизонта скважиной, спуск воздухопроводной, перфорированной пульпоподъемной и центральной агентоподающей труб с размещением конца агентоподающей ниже конца пульпоподъемной, подачу сжатого воздуха и агента с выносом руды на поверхность и формированием камеры, возбуждение процесса самообрушения, зачистку камеры подачей агента и воздуха, отличающийся тем, что возбуждение процесса самообрушения осуществляют созданием в камере пневмоимпульсного разряда путем отжатия воздухом воды из воздухопроводной и пульпоподъемной труб до уровня перфорации и перекрытия выхода агентоподающей трубы, резкого его открытия перед сбрасыванием воздуха в атмосферу по воздухопроводной и пульпоподъемной трубам.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидродобыче, в частности к импульсным методам воздействия на руду и регулирования ее поступления к гидродобычному снаряду.

Известен способ скважинной гидродобычи, включающий бурение скважины, спуск воздухопроводной, перфорированной пульпоподъемной и центральной агентоподающей труб, установку оголовка с патрубками для подачи воздуха, рабочего агента и отвода пульпы, вскрытие проектного интервала скважины и расположение конца агентоподающей трубы ниже конца трубы для подъема пульпы, подачу сжатого воздуха и агента с выносом руды на поверхность с образованием камеры.

Применение этого способа не обеспечивает необходимой производительности добычи из-за недостаточной интенсивности разрушения пород.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение технологичности и производительности добычи.

Поставленная цель достигается за счет того, что в способе скважинной гидродобычи, включающем бурение скважины, спуск воздухопроводной, перфорированной пульпоподъемной и центральной агентоподающей труб, установку оголовка с патрубками для подачи воздуха, рабочего агента и отвода пульпы, вскрытие проектного интервала скважины и расположение конца агентоподающей трубы ниже конца трубы для подъема пульпы, подачу сжатого воздуха и агента с выносом руды на поверхность с образованием камеры, прекращение подачи воздуха и агента в пласт, отжатие столба воды из воздухопроводной и пульпопроводной труб до уровня перфорации пульпопроводной труб нагнетанием воздуха, предусмотрено создание пневмоимпульсного разряда с выбросом воздуха в камеру, последующим резким сбросом воздуха в атмосферу и интенсивным нагнетанием воздуха и агента для выноса руды.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показана схема снаряда для реализации способа; на фиг. 2-4 сечения снаряда.

Снаряд содержит воздухопроводную 1, пульпоподъемную 2, центральную агентоподающую 3 трубы, оголовок 4 с патрубками 5, 6 и 7 для подачи воздуха, рабочего агента и отвода пульпы соответственно. Конец 8 трубы 3 снабжен пневмоимпульсным источником 9 и установлен ниже конца 10 трубы 2. Участок пульпопроводной трубы 2, находящийся в нижней части воздухопроводной трубы 1, имеет перфорацию 11. При гидродобыче в пласте 12 образуется камера 13. Для создания пневмоимпульса в трубу 3 забрасывают упругий шаровой клапан 14.

Способ осуществляется следующим образом.

Бурят скважину, затем опускают в нее воздухопроводную 1, пульпоподъемную 2 и центральную агентоподающую 3 трубы. При этом трубу 3 устанавливают таким образом, чтобы перфорация 11 не выходила из-под конца трубы 1. Далее сверху на трубах 1, 2 и 3 монтируют оголовок 4 с патрубками 5, 6 и 7 соответственно для подачи воздуха, рабочего агента и отвода пульпы. В качестве рабочего агента может быть использован воздух или газожидкостная смесь (ГЖС). При пуске пульпоподъемной трубы 2 ее нижним концом 10 производится вскрытие проектного интервала скважины. При этом конец 8 агентоподающей трубы 3 должен находиться ниже конца 10 трубы 2.

Далее через патрубки 5 и 6 в трубы 1 и 3 подают сжатый воздух и агент для разрушения пласта 12 и выноса руды на поверхность с образованием камеры 13. Откачку руды продолжают до снижения удельной массы пульпы до < 1040 г/см³. В процессе откачки руды рудный материал камеры и пласта насыщается рабочим агентом. Далее, например путем перекрытия вентиля (на чертеже не показан) на патрубке 7, прекращают выход воздуха на поверхность, а перекрытием выхода агента из агентоподающей трубы (например, упругим шаровым клапаном 14) прекращают поступление агента в пласт. Затем осуществляют отжатие воды из труб 1 и 2 нагнетанием воздуха. Отжатие воздуха из труб 1 и 2 осуществляют одним из нижепроводимых способов.

1-й способ. Перекрывают вентиль (на чертеже не показан) на патрубке 7, а в патрубок 5 подают воздух. После оттеснения воды до перфорации 11 воздух через отверстия перфорации будет поступать в трубы 2 и вытеснять из них воду.

2-й способ. Перекрывают вентиль (на чертеже не показан) на патрубке 5, а в патрубок 7 подают воздух. Вытеснив воду из трубы 2, воздух через перфорацию 11 будет поступать в трубу 1.

3-й способ. Воду можно вытеснить из труб 1 и 2 одновременно, подавая воздух в патрубки 5 и 7.

Для того, чтобы избежать избыточной закачки воздуха в трубы 1 и 2, его подают в определенном объеме. В противном случае избыточный воздух через кольцевой зазор между трубками 1 и 2 будет выходить из скважины в поры и полости рудного пласта 12, а также уноситься подземными водами.

При подаче воздуха и агента в трубы 1, 2 и 3 регулируют поступление воздуха в воздухопроводную трубу, а агента - в агентоподающую трубу таким образом, чтобы первоначально происходило отжатие воздухом столба жидкости из воздухопроводной и пульпоподъемной труб до уровня перфорации, а затем был сгенерирован пневмоимпульс (при увеличении давления до определенной величины и отстреле шарового клапана 14). После создания пневмоимпульса, который фиксируется на поверхности по показаниям установленного на агентоподающем трубопроводе манометра, через вентили (на чертеже не показаны) патрубков 5 и 7 резко сбрасывают воздух из воздухопроводной и пульпоподъемной труб в атмосферу. При этом происходит комплексное воздействие на стенки камеры и на весь рудный массив. Сначала наносится удар, сжимающий горную породу и газ, скопившийся в отдельных полостях рудного массива а также находящийся в порах рудного материала в виде пузырьков. Затем, отразившись от горного массива, пневмоимпульс возвращается назад к скважине, создавая растягивание нагрузки в глубине рудного пласта и на его поверхности. В этот момент растягивающие нагрузки значительно увеличиваются, если обеспечить резкое сбрасывание воздуха из труб 1 и 2, камеры 13 и полостей рудного пласта 12.

Кроме того, в рудном пласте на достаточно большом расстоянии от скважины возникают значительные по величине мгновенные дисперсии, обеспечивающие начальные скорости движения пластовой жидкости в рудной зоне.

При таком пневмогидравлическом воздействии на рудный пласт происходит интенсивное разрушение горных пород и перемещение их к скважине. После этого продолжают интенсивную подачу агента и воздуха для дальнейшего разрушения руды в трубе 3 и в камере 13, а также для интенсивного выноса пульпы на поверхность. Такой режим воздействия на рудный массив, сложенный из глыб и крупнообломочного материала с размещенной в полостях между ними рыхлой промышленной руды, даже в условиях затопления с обильным водопритоком обеспечивает нормальную промышленную добычу с глубины до 1000 м и более со средней производительностью 35 т/ч, а в остальные моменты до 50 т/ч и более.

Преимуществом предлагаемого способа скважинной гидродобычи является отсутствие излишних спуско-подъемных операций, значительно увеличивающих продолжительность рабочих циклов, усложняющих автоматизацию и контроль за работой добычных скважинных комплексов. После чего поднимают агентоподающую трубу 3 вверх к перфорации 11 пульпоподъемной трубы 2. Конец агентоподающей трубы при этом может быть установлен ниже, на уровне или выше перфорации 11. Высота его подъема определяется экспериментальным путем, исходя из высоты подъема руды в трубах в конкретных горно-геологических условиях гидродобычи. После этого заканчивают сжатый воздух в трубы 1 и 2 для отжатия столба воды до перфорации 11. Сжатый воздух подают в трубы 1 и 2 одним из способов.

1-й способ. Перекрывают вентиль (на чертеже не показан) на патрубке 7, а в патрубок 5 подают воздух. После оттеснения воды до перфорации 11 воздух через отверстия перфорации будет поступать в трубы 2 и вытеснять из них воду.

2-й способ. Перекрывают вентиль (на чертеже не показан) на патрубке 5, а в патрубок 7 подают воздух. Вытеснив воду из труб 2, воздух через перфорацию 11 будет поступать в трубы 1.

3-й способ. Воду можно вытеснить из труб 1 и 2 одновременно, подавая воздух в патрубки 5 и 7. Для того, чтобы избежать избыточной закачки воздуха в трубы 1 и 2, его подают в определенном объеме. В противном случае избыточный воздух через кольцевой зазор между трубами 1 и 2 будет выходить из скважины в поры и трещины горных пород или уноситься подземными водами.

После этого резко сбрасывают воздух в атмосферу по трубам 1 и 2. В результате сброса воздуха из скважины происходит отрыв рудного материала из стенок, камеры, который затем в виде пульпы заполняет как саму камеру 13, так и трубу 2. Для продолжения цикла добычи спускают агентоподающую трубу 3 с одновременной подачей агента, при этом поступивший в трубу 2 песок разрушается и выносится на поверхность. После очистки трубы 2 осуществляется разрушение руды и зачистка камеры 13. Далее, после снижения плотности пульпы до = 1040 г/см³, повторяются операции по подъему агентоподающей трубы, отжатию воды из труб 1 и 2 и все последующие операции.