CC BY
21
ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ ШАХТ
^ © М.В. Павленко, А.В. Агарков,"4 П.В. Горбунов, 2001
УДК 534:622.014:658.589 4
М.В. Павленко, А.В. Агарков,
П.В. Горбунов
ВИБРАЦИОННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ЧЕРЕЗ СКВАЖИНУ С ДНЕВНОЙ ПОВЕРХНОСТИ С ЦЕЛЬЮ УВЕЛИЧЕНИЯ ПРОНИЦАЕМОСТИ УГОЛЬНОГО МАССИВА
Д
ля проведения приёмочных испытаний опытного образца вибрационной установки был выбран Воркутинский бассейн. В качестве объекта испытания принята скважина гидровоздействия № 4447 на поле шахты «Комсомольская» ОАО «Воркутауголь».
Для оценки эффективности виброустановки в целях ее использования на скважинах гидровоздействия ниже приводится техническое описание.
Вибрационное устройство предназначено для осуществления поинтервальной вибрационной обработки пласта в угленосной толще, продуктивной свите при наличии смежных пластов свиты, через скважины пробуренные с поверхности. Технические данные:
• Диаметр эксплуатационной колонны обсадных труб по ГОСТ 632-64,ГОСТ 632-57, мм 114
• Внутренний диаметр эксплуатационной колонны, мм 94-102
• Максимальная глубина спуска, м 1,5-2,0 Рабочая среда:
а) вода в скважине с температурой свыше, °С: 4,0-8,0
б) возможно применение кислотных растворов с
концентрацией по ингибированной соляной кислоте не более 2,0-5,0 %,
температурой не более, °С: 1,0-8,0.
Температура окружающей среды, °С:
а) при работе +4,0-8,0;
б) при транспортировании и хранении +10,0-15,0.
Габаритные размеры виброустановки, мм:
ширина 800;
длина 700;
высота 2000;
масса, кг 150.
Описание конструкции Вибрационная установка это устройство, которое представляет собой конструкцию, состоящую из следующих узлов: телескопической поршневой штанги, гидравлического поршня с прорезиновы-ми манжетами кругового вращения, клапанного устройства, редуктора изменения числа оборотов, электродвигателя с числом оборотов 1440 об/мин, емкости с водой для подпитки скважины.
Клапанное устройство состоит из следующих элементов: втулки, шарика-клапа-на, пружины, уплотнительного штуцера.
Спуск в скважину и крепление основных узлов устройства вибрационной установки осуществляется в следующем порядке (снизу вверх): поршень, телескопическая поршневая штанга с клапанным устройством, несущая платформа, штыревые соединения с пружинами, вибрирующая платформа с редуктором и электродвигателем.
Подготовка к работе.
Перед спуском телескопической поршневой штанги в скважину необходимо:
• прошаблонировать колонну обсадных труб шаблоном диаметром 96 мм и длиной не менее
1,5 м;
• произвести предварительную очистку, шлифовку (обработку) места установки поршня необходимыми колонными скребками или другим инструментом;
• произвести визуальный осмотр вибрационного устройства и проверить затяжку резьбовых и контрящих соединений;
• проверить наличие крепёжных деталей, амортизирующих пружин и видимых шайб и гаек.
Принцип работы
Телескопическая вибрационная штанга спускается в скважину на требуемую глубину (1,2-1,5 м), после чего производится монтаж установки на устье скважины, а именно поэтапный ее монтаж: несущая, вибрирующая платформы, редуктор и электродвигатель. Затем подключается шланг к емкости, подачи воды в скважину для подпора и компенсации ухода объема воды в процессе вибровоздействия, от непрерывно создаваемого внутри колонны циклического давления. Далее производится, включение установки, после предупредительного сигнала. Затем в процессе вибровоздействия создаётся давление в подпоршне-вом пространстве, для обеспечения циклического воздействия на столб воды в скважине. После чего создаётся знакопеременное давление на жидкость внутри колонны на уровне обрабатываемого угольного пласта величиной
150-170 кг с (статическое плюс вибродинамиче-
см
ское), в результате чего происходит раскрытие и расширение трещин пласта с знакопеременными значениями, при этом открываются последовательно системы трещин и производится закачка жидкости в пласт. Таким образом, производится закачка воды, режим которой идентичен режиму гидравлической обработки пласта. Затем производится плановая работа по обработке пласта.
Расчёты, проведённые в ходе лабораторных экспериментов на экспериментальной установке и дополненные натурным экспериментом на скважине, позволили уточнить предложенные ранее параметры воздействия: темп нагнетания, объём закачки, частоту и амплитуду воздействия, температуру рабочей жидкости.
Целью экспериментов, проведённых в промышленных условиях в период июнь-сентябрь 2000 г., была проверка работоспособности спроектированной конструкции, уточнение расчётных параметров воздействия, отработка технологии и установление влияния воздействия на гидродинамическое состояние пласта.
Рис. 1. Виброустановка в сборе
1 - электродвигатель; 2 - редуктор; 3 - дебаланс; 4 - подвижная платформа; 5 - неподвижная платформа; 6 - телескопическая штанга; 7 - поршень
В связи с этим, при проведении натурных экспериментов по совершенствованию подготовки весьма газообильных пластов были поставлены следующие задачи:
• отработка технологической схемы вибрационного воздействия;
• исследование рабочих параметров воздействия в процессе проведения эксперимента;
• определение эффективности вибрационного воздействия по гидродинамике пласта.
В натурных экспериментах по вибрационному воздействию на угольные пласты использовалось типовое оборудование, применяемое при комплектации используемого, в условиях работы ЭПУР, механического оборудования.
Рис. 2. Телескопическая штанга-поршень
1- несущая штанга; 2- уплотнительные кольца; 3- запорный шарик; 4- пружина; 5- фиксирующая гайка
Возможность эксплуатации в полевых условиях, обусловила использование вибрационной установки, сконструированной специалистами МГГУ и ЭПУР специально для выполнения экспериментальных работ по виброобработке угольных пластов в Воркутском бассейне. Установка использует доступные узлы и материалы, достаточно мобильна и легко вписывается в существующую технологическую схему гидрообработки угольных пластов через скважину с дневной поверхности. Схемы установки и телескопической поршневой штанги приведены на рис. 1 и рис. 2.
Обвязка скважины предусматривает манометр на давление 10-20 МПа, вакуумметр, газовый счётчик РГ-100 или РГ-40. После монтажа приборов и оборудования, на эксплуатационной головке производится контроль качества соединений.
Гидродинамика, выполненная в скважине № 4447 на поле шахты «Комсомольс-кая», проводилась по единой технологичес-ской последовательности, согласно разработанному и утвержденному плану мероприятий. В
Рис. 3. Гидродинамика пласта в период вибрационного воздействия через скважину № 4447 на поле шахты «Комсомольская» ОАО «Воркутауголь»
АН - понижение уровня воды в скважине относительно ее заполнения, м; ОА - понижение уровня под действием гидростатического столба; АО’ - долив воды в скважину; О’В - период вибровоздействия (А=3-6 см, ю=4-6 Гц); ВС - понижение уровня вследствие наложения виброколебаний; СД - стабилизация уровня
ходе выполнения работ технологическая схема процесса вибрационного воздействия корректировалась незначительно. При проведении вибрационного воздействия, в соответствии с разработанной методикой, контролировались следующие параметры: объём закачки, время воздействия, гидродинамика. Основные показатели проведён-
ных вибровоздействий по скважине № 4447 указанной шахты, представлены на рис. 3.
После проведенных экспериментов принято решение о доработке конструктивных недостатков выявленных в процессе эксплуатации, а также модернизации отдельных узлов которые позволят совершенствовать процесс вибрационного воздействия.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле. Изд. 2-е М., «Наука», 1967.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ =
✓--------------------------------------------------------------------------------7
Павленко Михаил Васильевич - доцент, кандидат технических наук, Московский государственный горный университет.
Агарков Александр Владимирович - кандидат технических наук, начальник Экспедиции «Печоруглеразвед-ка».
Горбунов Петр Васильевич - гл. инженер Экспедиции «Печоруглеразведка».
