Способ формирования проницаемости в горном массиве и устройство для его осуществления

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОНИЦАЕМОСТИ В ГОРНОМ МАССИВЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к горному делу, может быть использовано при скважинной разработке месторождений твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых и решает задачу повышения эффективности формирования проницаемости в горном массиве при его обработке ударными волнами и предотвращения аварийных ситуаций посредством исключения резонансных явлений. Для этого в способе повышения проницаемости горных пород, включающем вскрытие пласта скважиной, подачу в скважину жидкости, воздействие на пласт статическим давлением,не превышающим порового, и ударными волнами с передачей их по жидкостному волноводу в насосно-компрессорных трубах с последующим поворотом в заданном направлении отражателем,ориентированным в пространстве, установку пакера для защиты эксплуатационной колонны и вышезалегающих пластов от воздействия ударных волн, с помощью установленных на массивном основании отдельно от устья скважины гидромолота и излучателя волн в жидкостном волноводе создают периодические импульсы высокого давления, мощность и продолжительность воздействия которых определяют расчетом таким образом, чтобы исключить появление опасных резонансных явлений, а режимом волнового воздействия управляют на основании информации об ударных нагрузках от волновых импульсов над и под отражателем, получаемой непрерывно или периодически с забоя скважины на поверхность. Предложено устройство для осуществления заявленного способа. Смычник Анатолий Данилович,Шемет Сергей Федорович, Войтенко Владимир Сергеевич, Ильин Виктор Павлович (BY), Киреев Анатолий Михайлович (RU), Чернобай Леонид Александрович, Савченко Надежда Анатольевна (BY) Шемет С.Ф. (BY) Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при скважинной разработке месторождений твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых. Известен способ повышения проницаемости горных пород на месте их залегания и устройство для его осуществления [1]. Недостаток этого способа и устройства для его осуществления заключается в технических трудностях осуществления и больших энергетических затратах. Известен также способ повышения проницаемости пластов и устройство для его осуществления [2](прототип). Существенные недостатки этого способа и устройства для его осуществления следующие. Вопервых, волновое воздействие на горные породы при помощи данного устройства приводит к сильным вибрациям и, как следствие, разгерметизации верхней части обсадной колонны и устьевого оборудования. Для устранения разгерметизации приходится неоднократно останавливать технологический процесс волновой обработки, что резко снижает его эффективность. Во-вторых, отсутствие контроля за изменением фактических ударных нагрузок на забое скважины (над и под отражателем) исключает возможность управлять волновым режимом обработки пласта и своевременно предотвращать резонансные явления, которые могут стать причиной разрушения крепи скважины. Работы по ликвидации аварий, связанных с разрушением крепи, длительны, трудоемки, требуют больших материальных затрат и нередко заканчиваются потерей скважины. Задача изобретения - повышение эффективности формирования проницаемости в горном массиве при его обработке ударными волнами и предотвращение аварийных ситуаций посредством исключения резонансных явлений. Поставленная задача решается следующим образом. В способе повышения проницаемости горных пород, включающем вскрытие пласта скважиной, подачу в скважину жидкости, воздействие на пласт статическим давлением, не превышающим порового, и ударными волнами с передачей их по жидкостному волноводу в насосно-компрессорных трубах с последующим поворотом в заданном направлении отражателем, ориентированным в пространстве, установку пакера для защиты эксплуатационной колонны и вышезалегающих пластов от воздействия ударных волн, с помощью установленных на отдельном отстоящем от устья скважины массивном основании гидромолота и излучателя волн в жидкостном волноводе создают периодические импульсы высокого давления, мощность и продолжительность воздействия которых определяют расчетом таким образом, чтобы исключить появление опасных резонансных явлений, а режимом волнового воздействия управляют на основании информации об ударных нагрузках от волновых импульсов над и под отражателем, получаемой непрерывно или периодически с забоя скважины на поверхность. Предлагается устройство для формирования (создания) проницаемости в горном массиве, включающее генератор ударных волн, отражатель с кабелем, насосный агрегат для заполнения волнового излучателя, гидромеханический узел, регулирующий работу генератора ударных волн, узел регулирования акустической жесткости, выполненный в виде поршней, изменяющих объем зоны формирования ударной волны, согласно изобретению дополнительно оборудованное приборными отсеками с датчиками,регистрирующими ударные нагрузки или давление над и под отражателем, электропроводной, беспроводной или механической линией связи, по которой информация от датчиков приборных отсеков непрерывно или периодически передается на пульт оператора, лабораторией с лебедкой и пультом оператора,лубрикатором для пропуска кабеля, на котором спускается отражатель с приборными отсеками, комплектом наземного волновода с радиусами изгибов, в 2-3 раза превышающими длину излучаемых в скважину волн, связанной с лубрикатором и устьевым противофонтанным оборудованием вилкойтройником, а также генератором ударных волн с излучателем волн, смонтированными на отдельном, отстоящем от устья скважины массивном основании, при этом масса основания определяется расчетным путем в зависимости от параметров воздействия на пласт, а также характеристик генератора ударных волн с излучателем и скважинного оборудования. На чертеже представлена принципиальная схема способа формирования проницаемости в горном массиве и устройства для его осуществления. Она содержит генератор ударных волн 1, дюбель 2, излучатель 3 ударных волн, вилку-тройник 4, гидромеханический узел 5, комплект гидравлических соединений 6, комплект наземного волновода 7, лубрикатор 8 для пропуска кабеля, лебедку 9, пульт оператора 10,лабораторию 11, линию связи 12 для передачи сигналов от забойных датчиков, устьевую противофонтанную арматуру 13, массивное основание 14, НКТ (насосно-компрессорные трубы) 15, пакер 16, приборные отсеки 17, включающие датчики ударных нагрузок (давлений) (на чертеже не показаны), отражатель 18, обрабатываемый пласт 19, скважину 20, узел регулирования акустической жесткости (на чертеже не показан). Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. После монтажа в соответствии со схемой, показанной на чертеже, всего комплекса оборудования в скважину 20 на насосно-компрессорных трубах (НКТ) 15 или кабеле спускают отражатель 18, ориентированный в пространстве в заданном направлении на обрабатываемый пласт 19, вместе с приборными отсеками, размещаемыми над и под отражателем 18. Отражатель 18 первоначально устанавливают в по-1 019117 дошве обрабатываемого пласта 19, а пакер - в кровле. С помощью насосного агрегата заполняют рабочей жидкостью, например водой, излучатель 3, комплект наземного волновода 7, НКТ 15 и раскрывают гидромеханический пакер 16, который в кровле обрабатываемого пласта 19 разделяет кольцевое пространство между НКТ и эксплуатационной колонной. Для привода в действие генератора ударных волн 1, например гидромолота или иного ударного механизма, включают гидростанцию 5, связанную посредством комплекта гидравлических соединений 6 с генератором ударных волн 1, после чего дюбель 2 автоматически выдвигается вверх. При этом рабочая жидкость плотно соприкасается с дюбелем. Дюбель прижимается к бойку гидромолота (ГМ) и поднимает его ударную часть, которая начинает совершать с заданной частотой (от 0,5 до 80 Гц) удары по дюбелю. Удары генератора ударных волн 1 дюбель передает выполняющей роль волновода рабочей жидкости, заполняющей корпус излучателя 3, комплект наземного волновода 7 и НКТ 15. С помощью отражателя 18 упругие волны ориентируют в заданном направлении в заданную зону обрабатываемого пласта 19. Датчики, установленные в приборных отсеках 17, регистрируют фактические забойные ударные нагрузки (давление) и по линии связи 12 передают информацию на пульт оператора 10 лаборатории 11. Оператор сравнивает фактический режим обработки пласта с заданным и при необходимости вводит корректировку, т.е. управляет технологическим процессом волнового воздействия на горный массив. Благодаря наличию приборных отсеков с датчиками над и под отражателем, а также линий связи,по которым информация от датчиков передается на пульт оператора, заявленные способ и устройство позволяют измерять ударные нагрузки или давление непосредственно в скважине, надежно управлять процессом волнового воздействия на выделенный участок (пласт) горного массива. Тем самым повышается эффективность формирования проницаемости. В свою очередь благодаря тому, что генератор ударных волн с излучателем смонтированы на отдельном массивном основании, отстоящем от устья скважины, ударные нагрузки и вибрации при их работе не передаются устьевому оборудованию и верхней части колонны. Это исключает их разгерметизацию и разрушение вследствие резонансных явлений, повышает стабильность и эффективность проведения волновой обработки для формирования проницаемости в горном массиве и предотвращает возникновение аварийных ситуаций. Источники информации 1. Авт.св. СССР 1701896, МПК E21B 43/25, 43/38, опубл. 20.12.1999 г. Бюл. 48. 2. Патент Республики Беларусь 2815, МПК E21B 43/28, E21B 43/25, опубл.06.30.1999 г. (прототип). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ формирования проницаемости в горном массиве, включающий вскрытие пласта скважиной, подачу в скважину жидкости, воздействие на пласт статическим давлением, не превышающим порового, и ударными волнами с передачей их по жидкостному волноводу в насосно-компрессорных трубах с последующим поворотом в заданном направлении отражателем, ориентированным в пространстве,установку пакера для защиты эксплуатационной колонны и вышезалегающих пластов от воздействия ударных волн, отличающийся тем, что с помощью установленных на отдельном, отстоящем от устья скважины массивном основании гидромолота и излучателя волн в жидкостном волноводе создают периодические импульсы высокого давления, мощность и продолжительность воздействия которых определяют расчетом таким образом, чтобы исключить появление опасных резонансных явлений, а режимом волнового воздействия управляют на основании информации об ударных нагрузках от волновых импульсов над и под отражателем, получаемой непрерывно или периодически с забоя скважины на поверхность. 2. Устройство формирования проницаемости в горном массиве, включающее генератор ударных волн с излучателем, отражатель с кабелем, насосный агрегат для заполнения волнового излучателя, гидромеханический узел, регулирующий работу генератора ударных волн, узел регулирования акустической жесткости, выполненный в виде поршней, изменяющих объем зоны формирования ударной волны, отличающееся тем, что дополнительно оборудовано приборными отсеками с датчиками, регистрирующими ударные нагрузки или давление над и под отражателем, электропроводной, беспроводной или механической линией связи, по которой информация от датчиков приборных отсеков непрерывно или периодически передается на пульт оператора, лабораторией с лебедкой и пультом оператора, лубрикатором для пропуска кабеля, на котором спускается отражатель с приборными отсеками, комплектом наземного волновода с радиусами изгибов, в 2-3 раза превышающими длину излучаемых в скважину волн; связанной с лубрикатором и устьевым противофонтанным оборудованием вилкой-тройником, а также генератором ударных волн с излучателем волн, смонтированными на отдельном, отстоящем от устья скважины массивном основании.