Спосіб контролю якості тампонажу при спорудженні протяжних профільтраційних завіс

Способ контроля качества тампонажа при сооружении протяженных противофильтрационных завес, ограниченных на флангах водоупорными породами, включа ющий бурение скважин, проведение в них гидродинамических исследований в процес се ведения тампонажних работ, отличаю щ и й с я тем, что определяют величину остаточного водопритока.для чего бурят до К - коэффициент фильтрации, м/с; М - мощность водопроницаемого пласта, М; HN - напор в контрольной скважине, м; Н( - напор в тампонажной скважине до проведения в ней тампонажа, М; I - толщина завесы, м; Si - длина проскока (расстояние между поперечным сечением края завесы и фланговыми водоупорными породами), м; S-длина завесы, м; * Т - ширина проницаемого массива горных пород, м; при этом контрольную скважину бурят на расстоянии о = 7,07*1 О*2 Т от вершины прямого угла, образованного завесой и фланговыми водоупорными породами, а перпендикуляры расстояния от контрольной скважины до завесы и фланга водоупорных пород равны между собой и определяются из выражении а - 0,05 Т. Изобретение относится к горному делу. в частности, к области тампонажа проницаемых обводненных пород и предназначено для контроля качества тампонажа при сооружении протяженных противофильтрационных завес, ограниченных в плане. л i/«. HN — Hi где Q 3- остаточный еодоприток подземных вод, м /с; С ю о 13269 Наиболее близким к предлагаемому эффициенты проницаемости окажутся выше изобретению является способ контроля кадопустимых, тампонажные скважины следу»ecTBd ьодоизоляции горных пород [1, 2]. ет разбурить и прооести дополнительное Этог cnocofj контроля основан на олренагнетание раствора в объемах, соответстд-^чечии изменения коэффициента прони5 вующих остаточной проницаемости горных ца е м ос ти в од о н ос н ы х г о р и з о н то в в пород конкретных водоносных горизонтов. процессе нагнетания тампонажного раствоЭто т способ контро ля качества тампо нажа ра по скважинам широко известен и положительно зарек ом е ндова л се бя п р и соо руж е нии Осуществляют спос об следующим обра зом* 10 замкнутых противо фильтрэционпых завес (например, при водоизоляции горных пород - рассчитывают минимально допустивокруг строящихся стволов шахт). мый остаточный коэ ффициент проницаемоОднако этот спос об совершенно непристи водоносных горных пород у/ _ Kr p ' Qmin годен для протяженных ПФ З, так как не Kmf n Q 15 позволяет определять расход (водоприток ) где Kmin ~ допустимый остаточный ко'эффи через протяженные (линейные) незаверчиенг проницаемости обводненных горных шенные ПФЗ, а, следовательно, и контролипород, м ; ровать расход по мере сооружения завесы, Кср - средневзвешенное значение коэфКроме того, он основан на решении осесимпроницаемости все/, водоносных 20 метричной задачи фильтрации и поэтому не ыризонтов, вскрываемых стволов, м ; годится для условий протяженных (линейО - суммарный прогнозный приток воных) ПФЗ ды в стеол, м /ч: Предлагаемый способ основан на реСкин - допустимый остаточный приток зультатах решения задач фильтрации для L ^H s с тво л, м /ч (с оглас н о СН иП, ч Ш, 25 сложной области ограниченного в плане раздел Б, 9-69), проницаемого пласта несовершенной ПФЗ пос ле нагнетания тампонажного рас [3]. твора а первую скважину проводят повторПредлагаемый способ контроля качестные расходомегрические исследования во ва тампонажа позволяет остановить соорувторой тампонажмой скважине; 30 жение ПФЗ, не перекрывая сечение пласта --сравнивают коэ ффициенты проницаеполностью, при достижении оста точного мости, полученные до и после нагнетания расхода через русло пласта заданной рас раствора, четной величины, что дает возможность при - нагнетают тампонажный раствор во сооружении ПФ З значительно сократить пторую скважину и после этого проводят 35 расход тпмпонажных материалов и энергопо-лооные расходомеїрические и гидроди ресурсов, а также сократить непосредствен намические исследования в третьей сква но сроки строительства ПФ З жине и г.д., т.е. проводят повторн ые Таким образом, целью предлагаемого исследования п каждой последующей сква изобретения является повышение качества жине после окончания нагнетания в пре Т (напор в этой точке Нз) равно (см. фиг 2); A H N - НЗ - H N = НЗ -№ - hf j. (2) 13269 7 іде hw - превыш ение у ровня в точке N относительно точки А (теоретическое значение этой величини (ім= 1. 47 q r lg ct g[ [ ^ (1 —у )]] .[ З] q r ~ привед енный расход, м(терминоло- 5 гия из того же литературного ис точника); S ™ длина завесы, м (фиг. 1); Т - ш ирина проницаемого масс ива горных пород о плане, м (фиг.1); Нг - напор в точке А, м (фиг. 1) (точка А в 10 расчете является вс помогательной, а напор в зтои точке Иг по мере вывод а у равнения (1) исключается); Нз~ напор в некоторой точке на расс тоянии И> Т от к рая ПФЗ. м (фиг. 2). Этот на- 15 пор также исключаетс я по мере вывод а уравнения (1); Ны - напор в наблюдательной скважине N, м (фиг.1) Ус ловие !> Т необх од имо для выполне- 20 ния ус ловия пос тоянс тва напора вд оль попереч н ог о -с еч ения к оллек тора с протяженной ПФЗ [ 3]. Напор Нг можно ис ключить из у равнения (2) с помощью следующ его уравнения 25 (3) откуда 30 qr Н2 - Hi + 2 где Н І - напор Q тампонажной скважине д о нагнетания в нее тампонажного рас твора; q r- привед енный расход через проскок 35 шириной (фмг.1), м. Уравнение (3) применяется в методе фрагментов, для фрагмента д линой I и ши риной Si (фиг. 1) Метод фрагментов опис ан [3]. 40 С другой стороны из уравнения (2) с ледует Нз ~ H N = Нз - Иг - hN или HN -- Нг + hN, откуда hN = HN - Нг (5) 45 Подставляя в уравнение (5) вмес то величины Нг ее выражение из уравнения (4) попучим qr I 2 - И, ---- =—, откуда получим, что hisi = 1.47qr lq ctg (6) qr о - H N - Н, (7) Из у равнения (7) нах од им выражение д ля приведенного расход а qr ' HN - НІ (8) Общ ий расх од через незатампониро-ванный у час ток коллектора ш ириной Si (фиг.1) равен: Q = qr kM или • Q-=kM____________У А Г Л ) _____ /9) ~- 4- 1,47 lg ctg [? (1 - -)] ' где к - коэ ффициент фильтрации тампониру емого плас та, м/с; М - мощнос ть вод опроницаемого пласта, м Величина а и Ь, определяющая местоположение кон тро льной с кважины N (с м. фиг.З), определяю т с ледующим образом. Расстояние а может быть выбрано следующим образом. В тех нических рас четах допускаются отклонения, характеризуемые пог реш нос тью 5% (в некоторых с лучаях удовлетворительной погрешнос тью считают и 10% ). Расс мотрим отношение ^г И потребу ем,чтобы ~ - 100 % = 5 % или -| - 0, 05 откуда а = 0, 05 - S, (10) а - расс тояние от границы завес ы м; S - протяж еннос ть ПФЗ. Однако, принимая во внимание, что конечная оптимальная протяженнос ть завесы S неизвес тна, рас чет проводим на всю ширину плас та Т в плане. Таким образом, а~ 0, 05 Т. Определим расс тояние, Ь: і 5 = 7, 07 -ІО/ Т. Предлагаемый с пос об позволяет не только повыс ить над ежнос ть и оперативнос ть контроля качес тва тампонажа, но и сократить сроки соору жения ПФЗ и уменьшить материальные затраты, что никакими другими извес тными способами не д ос тигается. Кроме того, пред лагаемый спос об по сравнению с извес тным очень прос той, н е требу ет с ложных измерений и громоздких вычис лений Примером конкретного применения заявляемого способа является его использованием на учас тке шахгы "Л енинградская" для контроля качес тва тампонажа обвод ненных горных пород вед енбергского горизонта при сооружении протяженной завес ы (см акт промыш ленных испытаний) 13269 Проведенные испытания показали работоспособность и полную надежность способа. Использование заявляемого способа предполагается на Североуральском бокситовом руднике, для условий которого и было создано в порядке служебного задания предполагаемое изобретение 10 При этом контрольную скважину бурят на расстоянии b = 7,07-102 T от оершины прямого угла, образованного завесой и флангов ы м и в од о у п о р н ы м и п о р од а м и , а 5 перпендикуляры расстояния от контрольной скважины до завесы и фланга водоупорных пород равны между собой и определяют их из выражения а = 0,05 Т /- У / / // // Т і "/7 7 J S / / / / ? Фс/s.f Фиг. 2 А 13269 / / О / / / / / / // / / / / / / 7 / 7 N ° ґ 7 / 7 ^ 7 / 7 7 V 7 // // / /7 / / / 7 7 7 7 Фиг. Упорядник Замовлення 4107 Коректор М.Самборська Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пп., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101