Способ исследования полезного ископаемого

Способ исследования полезного ископаемого

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО, включающий бурение основного и дополнительного стволов скважины, отбор керна в пласте с полезным ископаемым и проведение исследований керна и пласта, о т л ич а ю |ц и и с я тем, что, с целью повьпиения информативности исследований путем получения фильтрационных и геотехнологических характеристик полезного ископаемого, в дополнительный ствол спускают колонну труб, перекрывают кольцевре пространство между колонной труб и стенками дополнительного ствола выше интервала залегания полезного ископаемого пакером, а фильтрационные и геотехнологические характеристики полезного ископаемого определяют путем прокачивания жидкого рабочего агента через массив полезного ископаемого из дополнительного ствола в осповной. 2. Способ ПОП.1, отлич ающ и и с я тем, что возмущающее воздействие создают в основном стволе скважины, а в дополнительном стволе измеряют параметры рабочего агента .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СИИ ЛЮ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А

3(51) Е 21 В 49/00, 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1 ) 3619 1 37/22-03 (22) 11.04.83 (46) 23.10.84. Бюл,h 39 (72) М.Л.) абец и Н.Д.Нечаев (71) Белорусский научно-исследовательский геолого-разведочный институт (53) 550.837(088.8) (56) I, Лпекс.еен В.С., Курманенко Л., !., Фазлуллин i 1 È. Экспресс м . i ды опробования гидрор -oJIoI H чсеких скважин. "Годрогеология и инженерная геология". Обзор ВНИИ экон.минер. сырья и геол.-развед. работ ВИЭмс. М., 1979, с. 8.

2. Лренс В.Ж., Исмагилон Б.В., Ыпак, 1.И."Скважинная гидродобыча

1и твердых полезных ископаемых . И., "Недра", 1980, с. 41, 42 и 170.

3. Костин 10.С, Современные методы направленного бурения скважин.

М., "Недра", 1981, с. 16-17 (проTO THII), (54) (57) 1. СПОСОБ ИССЛЕДОРЛНИЯ ПОЛЕЗ!)ОГО ИСКОПАЕМОГО, включающий бурение основного и дополнительного стволов скважины, отбор керна в пласте с полезным ископаемым и проведение исследований керна н пласта, о т л ич а ю щ и и с я тем, что, с целью поньпвения информативности исследо- ваний путем получения фильтрацион- ных и геотехнологических характеристик полезного ископаемого, в дополнительный ствол спускают колонну труб, перекрывают кольцевое пространство между колонной труб и стенками дополнительного ствола вьпле интервала залегания полезного ископаемого пакером, а фильтрационные и геотехнологические характеристики полезного ископаемого определяют путем прокачинания жидкого рабочего аген" та через массив полезного ископаемого из дополнительного ствола в основной.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что возмущающее воздействие создают в основном стволе скважины, а в дополнительном стволе измеряют параметры рабочего агента.

1120096

Изобретение относится к исследо- ванию полезного ископаемого путем бурения скважин и определения фильтрационных характеристик, а также размываемости, раэмокаемости, 5 растворимости полезного ископаемо" го в естественном залегании и может использоваться для исследования полезного ископаемого на всех стадиях разведки для обоснования воз- 10 можности добычи полезного ископаемо2

Указанная цель достигается тем, что согласно способу исследования полезного ископаемого, включающему бурение основного и дополнительного стволов скважины, отбор керна в пласте с полезным ископаемым и проведение исследований керна и пласта, в дополнительный ствол спускают колонну труб, перекрывают кольцевое пространство между колонной труб и стенками дополнительного ствола выше

ro методами подземного выщелачивания, скважинной добычи и гидродобычи.

Известны способы исследования полезного ископаемого путем бурения одиночной скважины с последующим измерением фильтрационных и геотехнологических характеристик горной породьi (1) .

Однако эти способы неточны.

Известны также способы исследования полезного ископаемого путем бурения двух и более скважин с последующим измерением фильтрационных 25 и геотехнологических характеристик . полезного ископаемого.

При этом для измерения фильтрационных характеристик одна скважина используется как нагнетательная или водопонижающая, а другая — в качестве наболюдательной. Для определения геотехнологических характеристик одна скважина используется в качестве нагнетательной, а другая — в качестве пульпоотводящей (2j .

Однако при разведке глубокозалегающего полезного ископаемого эти способы требуют большого объема буровых работ.

Наиболее близким по технической

40 сущности к изобретению является способ исследования полезного ископаемого, включающий бурение основного и дополнительного стволов скважины, от бор керна в пласте с полезным ис- копаемым и проведение исследований .керна и пласта (3).

Недостатком известного способа является невозможность получения достоверных данных о фильтрационных и геотехнологических характеристиках полезного ископаемого в массиве.

Целью изобретения является повышение информативности исследований путем получения фильтрационных и геотехнологических характеристик полезного ископаемого. интервала залегания полезного ископаемого пакером, а фильтрационные и геотехнологические характеристики полезного ископаемого определяют путем прокачивания жидкого агента через массив полезного ископаемого из дополнительного ствола в основной и обратно, Кроме того, возмущающее воздействие создают в основном стволе скважины, а в дополнительном стволе измеряют параметры рабочего агента.

На чертеже изображена схема исследования полезного ископаемого.

Схема включает полезное ископаемое 1, основной ствол 2 скважины, дополнительный ствол 3 скважины, колонну труб 4 с установленными на ней пакерными уплотнениями 5, обсадную колонну 6, посаженную впотай в основной ствол скважины, отклоняющий клин 7, Соединенный с обсадной колонной 6.

Способ реализуется следующим образом.

Полезное ископаемое 1, залегающее в виде пласта,.линзы, жилы или иного геологического тела, разбуривается с отбором керна стволом 2 скважины. В скважине проводятся геофизические и гидрогеологические исследования и исследования керна полезного ископаемого любым известным способом. При наличии результатов, положительно характеризующих полезное ископаемое с точки зрения возможности его разработки подземным выщелачиванием или скважинной гидродобычей, реализуется описываемый способ. Для этого основной ствол скважины в интервале залегания по.— лезного ископаемого обсаживается впотай перфорированной колонной б.

На верхнем конце колонны крепится отклоняющий клин 7, имеющий перфорацию в желобе клина, обеспечиваю щую свободное прохождение жидкости по стволу 2 скважины от забоя до

120096

S0 о

3 1 устья и наоборот, Затем производит" ся бурение дополнительного ствола

3 с отбором керна до пересечения. полезного ископаемого. В ствол 3 вводится колонна труб, например бурильных, с установленными на ней пакерными уплотнениями 5. После этог прокачивание жидкости по замкнутому контуру: от промывочного насоса по бурильным трубам 4 на забой дополнительного ствола 3 скважины, затем по массиву полезного ископаемого в основной ствол скважины, где жидкость поднимается по колоне 6, и через отверстия в отклоняющем клине 7 выходит по стволу скважины 2 на поверхность к промывочному насосу. ,Фильтрационные характеристики полезного ископаемого определяются по гидравлическим сопротивлениям при прокачиваиии жидкости на участке между основным и дополнительным стволом скважины. При исследованиях полезного ископаемого, представленного пластами, содержащими жидкий пластовый агент для исследования фильтрационных и гидродинамических свойств пласта, осуществляют также возмущающее воздействие, например понижение уровня жидкого агента в основном стволе скважины 2, и регистрируют параметры пластового агента в полости бурильных труб 4. При этом полость бурильных труб выполняет функции реагирующей скважины.

После оценки фильтрационных характеристик полезного ископаемого производят при. неудовлетворительных значениях фильтрационных характеристик повышение проницаемости массива полезного ископаемого, например гидрораэрывом, Затем, прокачивая жидкий рабочий агент, например техническую воду, через массив полезного ископаемого из дополнительного ствола

3 в основной ствол 2 и наоборот растворяют или размывают полезное ископаемое и транспортируют его на поверхность, При этом определяются геотехиологические характеристики полезного ископаемого в естественном эалеганиии, такие как размываемость, растворимость, размокаемость, транспортируемость и т,д. Степень извлечения полезного ископаемого предла-. гаемым способом из массива горных пород позволяет обоснованно судить о перспективах разработки данного

40 полезного ископаемого методом подземного выщелачивания или скважинной гидродобычи.

Н а п р и м е р I. Необходимо исследовать глубоко залегающий пласт рыхлых обводненных ураносодержащих руд для оценки возможности их разработки методами подземной гидродобычи и уточнения гидрогеологических характеристик пласта. Способ реализуется в следующей последовательности.. Бурится скважина типового геологоразведочного диаметра, например 112 мм, диаметр буриль" ных труб 50 мм, до пересечения пласта полезного ископаемого с отбором керна. При этом уточняется интервал залегания пласта. Затем монтируется колонна обсадных труб, перфорированных в интервале залегания пласта. На верхнем конце колонны обсадных труб крепится отклоняющий клин 7, также содержащий перфорацию, обеспечивающую свободное прохождение жидкости по стволу скважины. На верхнем конце клина имеется отсоединитель,ный переходник с незатянутой резьбой.

Колонна обсадных труб с закрепленным на ней отклоняющим клином крепится на бурильных трубах и опускается в

1 скважину. После ориентирования клина известными методами и установки обсадной колонны с клином в скважине левым вращением колонна бурильных труб отсоединяется от переходника, установленного на отклоняющем клине, и извлекается из скважины, 3атем производится отбуривание от клина и бурение дополнительного ствола

J скважины меньшим диаметром, например

93 мм, до вторичного пересечения пласта. При этом бурильная колонна проходит через отсоединительный переходник, установленный на отклоняющем клине, затем по желобу клина - в дополнительный ствол 3 скважины. По окончанию бурения дополнительного ствола проводится инклинометрия и монтируется испытательный инструмент, включающий перфорированную трубу на нижнем юнусе бурильных труб и пакерные устройства 5, приводимые в действие от нагружения колонны бурильных труб, установленной на забой дополнительного ствола. Пакеры устанавливаются. в интервале залегания плотных устойчивых пород и обеспечивают разобщение кольцевых простIl20096

45 ранств дополнительного и основного стволов скважины. Инструмент вводят в дополнительный ствол и осуществляют пакеровку его кольцевого пространства. Затем проводят гидро-. 5 геологические исследования пласта любыми известными методами. При этом кольцевое пространство скважины выполняет функции центральной скважины, а полость бурильных трубфункции наблюдательной скважины.

С целью определения гидравлического градиента пласта проводят измерения уровней жидкости, например с помощью электроуровнемера, в кольцевом пространстве основного ствола 2 скважины и в полости бурильных труб 4. Разность измеренных уровней, отнесенная к расстоянию, между основным и дополнительным стволами сква- 2О жины, определенная по данным инклинометрии, дает значение гидравлического градиента пласта. С целью опре" деления коэффициента фильтрации и коэффициента пьезопроводности пласта используют методы откачек или наливов. Иэ кольцевого пространства основного ствола скважины осуществляют удаление жидкости, вакуумированием или эрлифтом. Одновременно ЗО фиксируют значения уровня жидкости в бурильных трубах. Затем расчитывают значения коэффициентов пьезо проводности и фильтрации по формулам Веригина и Бочевара. При этом в формулах вместо значений расстояния от центральной скважины до наблюд»тельной указывается расстояние от основного ствола скважины до дополнительного, вычисленное по данным 4О инклинометрии для интерваля пласта.

С целью определения геотехнических характеристик полезного ископаемого осуществляют нагнетание рабочей жидкости, например технической воды, с в бурильные трубы с помощью промывочного насоса. Одновременно фиксируют давление жидкости в нагнетательной магистрали насоса. Жидкость поступает на забой дополнительного ство- 5О ла скважины и затем. фильтруется в пласт. 11остепенно повышая давление в нагнетательиой магистрали, добиваются фильтрованного размыва полезного ископаемого и его выноса в основной 55 ствол скважины, откуда гидросмесь по обсадной колонне 6 и далее по кольцевому пространству основного ствола 2 поступает на поверхность.

На поверхности полезное ископаемое

/ отделяется от рабочей жидкости в сепараторах или циклонах, и рабочая жидкость снова подается на забой.

При исследовании полезного ископаемого определяются давление и расход рабочей жидкости, необходимые для фильтрационного размыва и выноса полезного ископаемого на поверхность, состав гидропульпы,гранулометрический состав твердого компонента, плотность, формула частиц и их абразнвность. Размываемость, размокаемость, растворимость полезного ископаемого и вмещающих пород определяют на основании сравнительного количества и качественного анализа керна и гидропульпы. Периодически процесс размыва прекращают, колонну бурильный труб извлекают из скважины и производят контроль параметров образовавшейся каверны известными способами, например с помощью звуколокаторов. По форме и размерам образовавшейся камеры судят об устойчивости пород, составляющих полезное ископаемое, и кровле пласта. Соотношение объемов извлеченного ка поверхность полезного ископаемого и объема камеры позволяет оценить степень.извлечения полезного ископаемого из пласта методом гидрораэмыва. Затраты труда, материалов и энергоресурсов на единицу массы добытого полезного ископаемого позволяют судить об эффективности применения метода гидродобычи.

Пример 2. Необходимо исследовать глубоко залегающую линзу сильвинитовых руд для оценки возможности ее разработки методом подземного выщелачивания.

Способ проводят следующим образом.

Бурится скважина диаметром, например 99 мм до пересечения полезного ископаемого. Аналогично примеру 1, отбуривается дополнительный ствол диаметром 76 мм. Затем проводят гидрогеологические и геотехнические исследования в следующей последовательности. Путем желонирования удаляют часть минерализованной жидкости из скважины. В дополнительный ствол скважины вводят колонну бурильных труб, содержащую перфорацию в нижней части, и пакеры. Пакеруют

1120096

10 скважины на контакте-линзы с подстилающими породами осуществляют исследование геотехнологических характеристик руды .путем прокачнвания вы- 25 щелачивающего агента, например технической воды, из дополнительного ствола скважины в основной вдоль подошвы линзы с помощью промывочного насоса. 11роводятся измерения анало- З0 гичные примеру 1. Полученный на поверхности щелок исследуется на соответствие требованиям горнодобывающей и химической промышленности.

По изменению гидравлических сопротивлений на прокачивание выщелачивающей жидкости через полезное ископаемое исходя из зависимости

Дарси судят об изменении фильтрационной характеристики полезного ископаемого в рабочей зоне, иэ которой происходит вынос полезного ископаемого () "1

KW-- -—

gp 45 интервал контакта рудной линзы с подстилающими породами. Затем определяют коэффициент фильтрации подстилающих горных пород методом наливов. Для этого в кольцевое прос- 5 транство ствола заливают мннерализованную жидкость, одновременно фиксируя электроуровнемерами уровни жидкости в кольцевом пространстве основного ствола и. в полости бурильных труб. Значения коэффициента фильтрации расчитывают по формуле Дюпюи. При малых значениях коэффициента фильтрации производят гидроразрыв подстилающих пород, 15 нагнетая в полость бурильных труб минерализованную промывочную жидкость буровым насосом или цементировочным агрегатом. После осуществления гидравлической сбойки до- 20 полнительного и основного стволов где К вЂ” коэффициент.. фильтрации;

W — площадь фильтфациол1ного потока, Ц - расход жидкости, фиксируемый на выходе иэ скважины м расстояние между дополнительным и основным стволом скважины

1 р — гидравлические сопротивления на прокачивание жидкости через ископаемое, причем 11р определяют по формуле

Р2 где P — давление в нагнетательной

1 магистрали промывочного насоса при прокачивании жидкости через ископаемое, Р— потери давления на промывку скважины при бурении основного ствола скважины в интервале залегания полез11 ного ископаемого.

О мере растворения полезного ископаемого между стволами скважины образуется гидравлический канал в виде каверны. При этом показатель К характеризует удельные гидравлические сопротивления протеканию щелока с частицами нерастворившихся горных пород по каверне.

Технико-экономическая эффективность, предлагаемого способа заключается в том, что способ исследо-. вания полезного ископаемого с использованием основного и дополнительного ствола скважины, сообщающихся через массив полезного ископаемого, . по сравнению с известным способом позволяет оценивать фильтрационные и геотехнологические свойства глубоко залегающего полезного ископаемого в массиве при минимальном объеме буровых работ с использованием типового геологоразведочного оборудования и инструмента.! l 20096

ИНИЫПИ Захаз 77) 3/25 ТиРай 564 Подиисное

Фяииал ШШ Ч3азежв", е Уагород, уи.Дроехтиаа, 4