Файл: Тема 4 Вскрытие и освоение.pptx

Тема 4 4.5.Вскрытие и освоение продуктивных горизонтов при подземном выщелачивании

• Вскрытие продуктивного пласта – это технологический процесс, при котором в пласте образуется выработка для раствороприемной части скважины.
• Освоение пласта – это технологические операции, обеспечивающие оборудование раствороприемной части скважины и восстановление естественной водоотдачи пласта или искусственное увеличение ее для достижения максимального дебита скважины.
• Процессы вскрытия продуктивного пласта и его освоения при сооружении технологических скважин подземного выщелачивания урана являются решающими для получения высокопроизводительной и долговечной технологической скважины.

• Применение оптимальной технологии в процессе проведения этих работ значительно повышает эффективность бурения таких скважин.
• Основным условием повышения эффективности буровых работ является применение таких методов вскрытия и освоения продуктивного пласта, которые обеспечивают сохранение естественной его пористости и проницаемости или способствуют их увеличению в призабойной части скважины.
• Многолетний опыт применения глинистых растворов для вскрытия продуктивных пластов показывает, что проникновение раствора и шлама в пласт снижает проницаемость и раствороотдачу пласта в 10–20 раз и требует дорогостоящих и длительных мероприятий по разглинизации в период освоения скважины.

Технология вскрытия продуктивного горизонта

• Современный уровень развития буровой техники и технологии бурения позволяет совмещать технологические операции по вскрытию и освоению продуктивных пластов, при этом часто достигается положительный эффект.
• Решающим фактором при выборе способов вскрытия и освоения продуктивного пласта является характеристика устойчивости пород, слагающих вскрываемые пласты.
• Неустойчивые пласты, обычно сложенные рыхлыми песками или подобными горными породами, весьма склонны к обрушению и деформациям при вскрытии их скважиной.

• Структура скелета пористого коллектора таких пород может разрушаться :
• при воздействии бурового породоразрушающего инструмента,
• под воздействием гидродинамического или гидростатического давлениях на продуктивный пласт, представленный песками, в 1,5–2 раза превышающих пластовое давление.
• Это приводит к переукладке зерен песка, к его уплотнению и снижению проницаемости пласта.

• В процессе вскрытия проницаемого пласта бурением чаще всего используется глинистый раствор для повышения устойчивости стенок скважины и предотвращения поглощения промывочной жидкости пластом.
• При этом происходит закупорка пор и трещин коллектора пласта, снижающая его проницаемость.
• Основным фактором, снижающим проницаемость пласта, является кольматация,
• которая проявляется в проникновении в поры и трещины пласта шлама, выбуренной породы, дисперсной фазы (глинистых частиц) и фильтрата промывочной жидкости и образовании слабопроницаемой глинистой корки на стенках скважины.
• (кольматация-процесс искусственного проникновения частиц в поры и трещины горных пород).

• зону, примыкающую к приствольной части скважины, обусловленную проникновением частиц бурового шлама и промывочной жидкости,
• зону фильтрата промывочной жидкости, чаще всего глинистого раствора, проникающего в породы продуктивного горизонта.
• Интенсивность кольматации увеличивается вследствие набухания глинистых частиц и выпадения в осадок ряда веществ.
• При этом интенсивность закупорки пор пласта и прочность глинистой корки также зависят от величины перепада давления столба промывочной жидкости на пласт, от свойств раствора и времени нахождения глинистых частиц в порах пласта.

Зависомость глубины проникновения глинистого раствора в пески (размер зерен 1÷1,25 мм) от вязкости раствора

Глубина проникновение глинистого раствораотивления в поры пласта зависит в основном от его вязкости и статического напряжения сдвига.

• Глубину проникновения глинистого раствора в поры водоносного пласта, представленного мелкозернистыми песками, рекомендуется определять по формуле

• где: l – глубина проникновения раствора в пласт; k – коэффициент сопротивления, учитывающий сопротивление движению раствора в порах пласта; d – диаметр зерен; Δр – разность давлений между пластом и скважиной; m – поправка на кривизну обтекающих струй; τ0 – сопротивление раствора сдвигу.

• Для крупнозернистых и гравелистых песков и других высокопроницаемых пород глубину проникновения раствора следует рассчитывать по формуле
• где : R0 – радиус скважины;
• остальные обозначения те же, что и в предыдущем выражении:
• l – глубина проникновения раствора в пласт;
• k – коэффициент сопротивления, учитывающий сопротивление движению раствора в порах пласта;
• d – диаметр зерен;
• Δр – разность давлений между пластом и скважиной;
• m – поправка на кривизну обтекающих струй;
• τ0 – сопротивление раствора сдвигу.

• Воздействие фильтрата промывочной жидкости на пласт вызывает следующие изменения в породах продуктивных горизонтов:
• наличие химических веществ, содержащихся в фильтрате жидкости, приводит к уменьшению эффективных сечений пор и каналов продуктивных пластов, а также их проницаемости за счет увеличения гидрофильности пород и толщины гидратных оболочек;
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

ГИДРОФИЛЬНОСТЬ - способность пород смачиваться водой. К гидрофильным веществам относятся, например, глины, силикаты.

• глинистые минералы, содержащиеся в продуктивных пластах, гидратируют под влиянием водного фильтрата и увеличиваются в объеме, что также способствует снижению проницаемости;
• наличие в фильтрате промывочной жидкости растворенных химических элементов способствует образованию нерастворимых осадков при взаимодействии с веществами продуктивного пласта.

Способы бурения при вскрытии продуктивных горизонтов для подземного выщелачивания урана

Применяется вращательное бурение:

• с прямой промывкой,
• с обратной промывкой,
• с продувкой воздухом.

При вскрытии применяются следующие очистные агенты

• Её применение предотвращает загрязнение пород продуктивных горизонтов, способствует резкому уменьшению их кольматации.
• Применение воды способствует повышению скоростей бурения и снижению стоимости сооружения скважин, т.к. техническая вода - самый дешевый очистной агент.

• Однако вода является по отношению к породам приствольной зоны скважин самой агрессивной промывочной жидкостью и приводит к размыву песчано-глинистых пород, набуханию и обвалам скважин.
• Применение воды возможно только когда обеспечивается устойчивость разбуриваемых пород, их высокая сопротивляемость размывающему действию потока промывочной жидкости.
• Критерием применения воды для вскрытия пород продуктивных горизонтов может служить коэффициент обвалообразований К в стволе скважин, который определяется как
• K = ΣV/VT,
• где ΣV – суммарный объем ствола скважины; VT – теоретический объем ствола скважины после его вскрытия долотом определенного диаметра.

• Бурение с использованием технической воды возможно, если коэффициент обвалообразований в глинах находится в пределах
• 1 < K < 3
• Если K > 3, то применение технической воды в качестве промывочной жидкости нерационально из-за обрушений в стволе скважины.

• Высокие технико-экономические показатели вскрытия продуктивных горизонтов, сложенных песками различной зернистости, могут быть получены при вращательном бурении с прямой промывкой скважин технической водой путем поддержания на пласт постоянного противодавления.
• Основным условием безаварийной работы при вскрытии пласта с промывкой водой, является тщательное наблюдение за уровнем воды в скважине, уровень воды у устья скважины должен быть постоянным.
• Чем выше статический уровень воды в скважине, тем тщательнее необходимо следить за уровнем и доливом воды при проведении различных работ.

Глинистые растворы

• Обеспечивают высокую устойчивость стенок скважин, сложенных неустойчивыми породами.
• Однако содержащиеся в глинистом растворе твердые частицы, а зачастую и химические реагенты, способствуют кольматации пород продуктивных горизонтов и резкому снижению их проницаемости.

Требования к глинистым растворам

• обеспечивать минимальное проникновение раствора в породы продуктивного пласта;
• предотвращать образование осадков (механических, химических), закупоривающих поры пласта и отверстия в рабочей части фильтра;
• способствовать быстрому удалению продуктов кольматации из зоны пласта полезного ископаемого;
• обеспечивать необходимую стабильность при изменении температуры и давления в скважине.

Типы глинистых растворов для вскрытия продуктивных горизонтов

• Получают такие растворы путем замены глинистых растворов, используемых для разбуривания вышележащих пород и имеющих обычно плотность, величина которой достигает значительных величин, более 1200 кг/м3.
• При этом гидростатическое давление столба жидкости в стволе скважины во многих случаях превышает пластовое давление, и глинистый раствор может проникнуть в продуктивный пласт, образуя глинистую корку толщиной 5–8 мм, освободиться от которой в процессе освоения скважины бывает очень трудно.