Аннотация
Савченко А. В. Совершенствование скважинной технологии гидроимпульсного воздействия на горные породы при добыче полезных ископаемых
Работа содержит описание способа и технических средств воздействия упругими колебаниями на продуктивные пласты для интенсификации добычи полезного ископаемого.
Рисунок 1 - Схема возбуждения волновых процессов в продуктивном пласте
При разработке земных недр широкое применение нашли скважинные методы извлечения: урана, меди, цинка методом выщелачивания; соли методом растворения; битума, нефти, газа, газоконденсатов, воды и других полезных ископаемых. Скважинный способ добычи полезных ископаемых позволяет вовлечь вразработку месторождения, залегающие на значительных глубинах (недоступных по технологическим и экономическим показателям для открытыхи шахтных технологий) и месторождения бедных руд. Продуктом добычи при этом являются пластовые флюиды сложного состава, в том числе двухфазные смеси жидкости и газа с содержанием элементов структуры продуктивного пласта и других примесей. Добыча флюида осуществляется с помощью разнообразного насосногооборудования, размещаемого в обсаженных трубами скважинах с перфорацией,выполненной в зоне продуктивного пласта и различного рода фильтрационными устройствами. Система скважинной разработки месторождения включает значительное число скважин различного назначения: добывающие, нагнетательные, специальные.Скважинный способ добычи считается в настоящее время наиболее экологически безопасным. Процесс разработки характеризуется изменчивостью во времени и, как правило, сопряжен с падением дебита скважин, что обусловлено целым рядом причин: выработанностью месторождения по полезному продукту, падением забойного давления, изменением условий фильтрации флюида, кольматацией приемной зоны скважины или фильтра и многим другим. На современном этапе развития горного производства требуется совершенствование технологического процесса, обеспечивающего интенсификацию или стабилизацию добычи, полноту извлечения различных полезных ископаемых. Для этого необходима разработка специализированного оборудования и технологии производства работ.
Выполненный анализ методов волнового воздействия упругими колебаниями на продуктивные пласты позволяет сделать вывод о целесообразности и эффективности применения скважинных гидравлических систем с целью воздействия на горные породы, обладающих высокой энергетикой воздействия, за счет введения ее непосредственно в продуктивный пласт. Это позволило определить требования, предъявляемые к скважинным технологиям разработки полезных ископаемых, основными из которых являются: технические средства воздействий должны по своим параметрам (энергии и частотному диапазону) соответствовать оптимальным для конкретных месторождений и обеспечивать эффективное воздействие на горные породы на расстояния в сотни и тысячи метров от скважины; воздействия должны быть многократными (сотни тысяч и миллионы циклов) с соблюдением стабильности излучаемых волн при различных режимах воздействия и, следовательно, технические средства должны обладать необходимой для этого долговечностью; введение в комплекс оборудования работающего в резко динамическом режиме пульсатора не должно отражаться на динамике нагружения и долговечности самого устройства и элементов привода.
Практическая реализация идеи заключается в образовании в скважине изолированных полостей с различным давлением. При сообщении этих полостей и перетоках жидкости из зон высокого давления в зону пониженного давления, в последней, образующей импульсную камеру, возникает гидродинамический импульс давления потока жидкости. Обусловленная действием этого импульса переменная сила, переданная через механический или гидравлический волновод и излучатель в продуктивный пласт, вызовет в нем сейсмические колебания.