(73) (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B B1 (72) (45) (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 11/90

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl.5: E 2 1 B 4 3 /2 8 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Gniazdowo-frontalny system otworowej eksploatacji słabo przepuszczalnych złóż siarki (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 11/90 (73) Uprawniony z patentu: Kopalnie i Zakłady Przetwórcze Siarki, Tarnobrzeg, PL (72) (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 01/93 Twórcy wynalazku: Marian Płaneta, Tarnobrzeg, PL Franciszek Andrychowicz, Tarnobrzeg, PL Józef Kirejczyk, Tarnobrzeg, PL Witold Niezgoda, Tarnobrzeg, PL Marian Szczur, Tarnobrzeg, PL Nikodem Ślebioda, Tarnobrzeg, PL Aleksander Targosz, Kielce, PL Kazimierz Wesoliński, Tarnobrzeg, PL PL (57) 1. Gniazdowo-frontalny system otworowej eksploatacji słaboprzepuszczalnych złóż siarki zwłaszcza o politropowej zmienności własności filtracyjnych, znamienny tym, że rozpoczęcie eksploatacji następuje gniazdowe otworami inicjującymi odwiercanymi w sieci n-krotnie rozrzedzonej w stosunku do docelowej sieci eksploatacyjnej, w których stwierdzono możliwość zatłaczania wody gorącej, zapewniającej efektywny wytop siarki w złożu, korzystnie większą od 10 m3/h uznawanej za chłonność minimalną B1

2 Gniazdowo-frontalny system otworowej eksploatacji słaboprzepuszczalnych złóż siarki Zastrzeżenia patentowe 1. Gniazdowo-frontalny system otworowej eksploatacji słaboprzepuszczalnych złóż siarki zwłaszcza o politropowej zmienności własności filtracyjnych, znamienny tym, że rozpoczęcie eksploatacji następuje gniazdowo otworami inicjującymi odwiercanymi w sieci n-krotnie rozrzedzonej w stosunku do docelowej sieci eksploatacyjnej, w których stwierdzono możliwość zatłaczania wody gorącej, zapewniającej efektywny wytop siarki w złożu, korzystnie większą od 10 m3/h uznawanej za chłonność minimalną. 2. System eksploatacji według zastrz. 1, znamienny tym, że rozwój gniazd eksploatacji w obrębie frontu eksploatacyjnego następuje poprzez systematyczne odwiercanie kolejnych otworów w sąsiedztwie otworów inicjujących eksploatację po 3-6 miesięcznych okresach ich pracy i włączanie do eksploatacji tych spośród nich, które spełniają warunek minimalnej naturalnej chłonności złoża względnie chłonność taką uzyskały w wyniku przeprowadzonych zabiegów udrażniających złoże. 3. System eksploatacji według zastrz. 2, znamienny tym, że rozwiercanie kolejnych otworów gniazd i włączanie ich do eksploatacji następuje na kierunkach eksploatujących otworów inicjujących, a następnie na kierunkach rozwoju strefy wytopu siarki i przepływu wody gorącej w złożu. 4. System eksploatacji według zastrz. 2, znamienny tym, że otwory nie spełniające kryterium minimalnej chłonności pozostawia się korzystnie nieuzbrojone w kolumny eksploatacyjne jako otwory odprężające w celu samoudrożnienia. 5. System eksploatacji według zastrz. 4, znamienny tym, że otwory, które uległy samoudrożnieniu włącza się do eksploatacji po uprzednim uzbrojeniu ich w kolumny eksploatacyjne. 6. System eksploatacji według zastrz. 3, znamienny tym, że w przypadku napotkania na zbite partie złoża, utrudniające uzyskanie kontaktu hydraulicznego dowierconych otworów z gniazdem eksploatacji wierci się dodatkowo i włącza do eksploatacji otwory wspomagające w odległości mniejszej od modułu sieci docelowej. * * * Przedmiotem wynalazku jest gniazdowo-frontalny system otworowej eksploatacji słaboprzepuszczalnych złóż siarki zwłaszcza o politropowej zmienności własności filtracyjnych. Znane systemy otworowej eksploatacji słaboprzepuszczalnych złóż siarki nie różnią się od systemów stosowanych w typowych warunkach geologiczno-górniczych. Polegają one na uporządkowanym włączeniu kolejnych otworów eksploatacyjnych, rozmieszczonych w regularnej sieci trójkątnej lub prostokątnej, zgodnie z zasadą eksploatacji frontalnej bądź gniazdowej. Otwory eksploatacyjne wiercone są z wyprzedzeniem 1-5 szeregów przed frontem eksploatacji i służą do odprężania złoża. W przypadku złóż słaboprzepuszczalnych stosuje się znane z polskich patentów sposoby sztucznego zwiększenia przepuszczalności przy pomocy torpedowania w odwierconych otworach /patent nr 48717/, hydrodynamicznego i chemicznego udrażniania/patent nr 99224/. Znany jest również sposób mikrofalowego udrażniania zbitych złóż siarki/patent nr 64051/, jak również poprzez warstwowe wytapianie siarki ze złoża po uprzednim kilkuetapowym udrażnianiu metodami hydrodynamicznymi i chemicznymi wydzielonej w profilu złoża warstwy /patent nr 88014/. Sposoby powyższe cechuje mała skuteczność głównie wynikająca z niedostosowania stosowanych systemów eksploatacji do zwykle politropowo zmiennych pod względem cech

3 filtracyjnych słaboprzepuszczalnych złóż siarki. Politropowa zmienność cech filtracyjnych złoża siarki uwidacznia się tym, że obok stref złoża o słabej przepuszczalności występują nieregularne w kształcie i rozmieszczeniu strefy o dobrej przepuszczalności. Jako kryterium kwalifikacji złoża do słaboprzepuszczalnego przyjmowania jest minimalna wartość współczynnika filtracji k < 0,1 m/dobę. Główną wadą stosowanych systemów eksploatacji, w przypadku eksploatacji złóż słaboprzepuszczalnych o politropowej zmienności cech filtracyjnych, jest uporządkowany rozwój pola eksploatacji polegający na odwiercaniu i włączaniu do eksploatacji w kolejności wynikającej z założeń systemu zarówno otworów zlokalizowanych w zbitych jak i w przepuszczalnych strefach złoża. Otwory zlokalizowane w strefach o dobrej przepuszczalności podejmują zwykle eksploatację, w odróżnieniu od otworów zlokalizowanych w rejonach o słabej przepuszczalności, które z reguły nie przyjmują wcale wody gorącej lub też jej ilość jest niewystarczająca do zainicjowania wytopu siarki w złożu. Nieregularny rozwój strefy wytopu siarki w złożu wewnątrz obszaru objętego eksploatacją powoduje powstanie deformacji w górotworze, co prowadzi do niszczenia otworów eksploatacyjnych we froncie eksploatacji i na jego przedpolu oraz jest główną przyczyną powstawania erupcji. W efekcie część otworów eksploatacyjnych wraz z uzbrojeniem powierzchniowym jest tracona co zmusza do wiercenia otworów dodatkowych w ramach tak zwanej reeksploatacji dla uzyskania złożonego wskaźnika wykorzystania złoża. Przedmiotem wynalazku jest gniazdowo-frontalny system otworowej eksploatacji słaboprzepuszczalnych złóż siarki zwłaszcza o politropowej zmienności cech filtracyjnych, którego istotą jest inicjowanie eksploatacji siatki otworami odwierconymi w n-krotnej rozrzedzonej sieci w stosunku do docelowej sieci eksploatacyjnej, w których stwierdzono metodą zatłaczania wody zimnej chłonność złoża zapewniającą efektywny wytop siarki, to jest chłonność minimum 10 m3/h. Otwory takie tworzą następnie zaczątki rozbudowywanych niezależnie gniazd eksploatacji w obrębie danego frontu eksploatacyjnego. Rozwój tych gniazd następuje poprzez systematyczne dowiercanie kolejnych otworów w sąsiedztwie otworów inicjujących eksploatację gniazd i włączenie do eksploatacji otworów spełniających kryterium minimalnej chłonności. Rozwiercanie kolejnych otworów gniazda: włączenie ich do eksploatacji następuje w pierwszej kolejności na kierunkach eksploatujących otworów inicjujących, a następnie również na kierunkach rozwoju strefy wytopu siarki i przepływu wody w złożu określanych na podstawie obserwacji rozwoju niecki osiadania oraz znanych obserwacji pozwalających na ustalenie kontaktów hydraulicznych z otworami wyczekującymi na włączenie. Kolejne otwory gniazda eksploatacji wierci się z opóźnieniem 3-6 miesięcy względem otworów wcześniej włączonych do eksploatacji tak, aby mogły one korzystnie znaleźć się w zasięgu rozwijającej się gniazdowo strefy wytopu siarki w złożu, co daje możliwość uzyskania w odwierconych otworach większej chłonności, a równocześnie pozwala uniknąć skutków początkowych deformacji osiadającego nadkładu. W odwierconym otworze, w którym mimo takiego postępowania nie uzyskano wymaganej minimalnej chłonności korzystnym jest wykonanie znanych zabiegów udrażniających, a w przypadku ich nieskuteczności należy zaniechać włączenia otworu do eksploatacji pozostawiając go okresowo bez uzbrojenia w kolumny rur eksploatacyjnych jako otwór odprężający celem samoudrożnienia się oraz zaniechać odwiercania kolejnego otworu gniazda na tym kierunku. Po wystąpieniu z otworu samowypływu wody złożowej o intensywności i temperaturze sugerującej uzyskanie kontaktu hydraulicznego z gniazdem eksploatacji otwór uzbraja się w kolumny eksplatacyjne i włącza do eksploatacji. Postępując zgodnie z tymi zasadami i wykorzystując efekt termicznego samoudrażniania złoża pod wpływem gniazdowo rozwijanej strefy wytopu siarki w złożu następuje poszerzenie się gniazd eksploatacji aż do ich połączenia się w obrębie frontu eksploatacji, co stanowi główną ideę gniazdowo-frontalnego systemu otworowej eksploatacji słaboprzepuszczalnych złóż siarki. Elementem uzupełniającym tego systemu mogą być otwory "wspomagające", wiercone w odległości mniejszej od modułu sieci docelowej. Otwory takie wierci się w sytuacji napotkania na zbite partie złoża, w których uzyskanie kontaktu hydraulicznego z otworami eksploatacyjnymi gniazda jest utrudnione mimo stosowania dostępnych zabiegów udrażniających. Sposób

4 postępowania przy włączaniu do eksploatacji otworów wspomagających jest analogiczny jak dla pozostałych otworów. Przedmiot wynalazku został przedstawiony na rysunku w formie przykładowego schematu czterofazowego rozwinięcia gniazdowo- frontalnego systemu eksploatacji, na którym uwidoczniono otwory inicjujące 1jako otwory pierwszej kolejności włączenia do eksploatacji, rozmieszczone w n = 3-krotnie rozrzedzonej sieci w stosunku do docelowej sieci trójkątnej, otwory drugiej kolejności włączania 2, odwiercone z opóźnieniem 3-6 miesięcy na kierunkach eksploatujących otworów inicjujących, otwory trzeciej kolejności 3, odwiercone w bezpośrednim sąsiedztwie eksploatujących otworów drugiej kolejności włączania, z opóźnieniem 3-6 miesięcy oraz otwory czwartej kolejności 4, jako otwory wspomagające, odwiercone między otworami sieci docelowej nie posiadającymi kontaktu hydraulicznego z eksploatacyjnymi otworami gniazda eksploatacji. Strzałkami 5 zaznaczono kierunki dowiercania i włączania do eksploatacji kolejnych otworów rozwijających się gniazd eksploatacji. Zgodnie z wyżej podanymi zasadami w pierwszej kolejności wierci się 2-3 szeregi otworów w n-krotnie rozrzedzonej sieci /na rysunku przedstawiono n = 3-krotne rozrzedzenie/ i na podstawie badań hydrogeologicznych kwalifikuje się je do włączenia lub do zabiegów udrażniających przyjmując kryterium minimalnej chłonności 10 m3/h wody zimnej przy ciśnieniu eksploatacyjnym. Otwory 1 z dwóch pierwszych szeregów, spełniające kryterium minimalnej chłonności bezpośrednio po odwierceniu, lub w wyniku zabiegów udrażniających, włącza się do eksploatacji jako otwory inicjujące gniazda eksploatacji. Pozostałe otwory pozostawia się bez zbrojenia w kolumny eksploatacyjne jako otwory odprężające 6 w celu samoudrożnienia. Po 3-6 miesięcznym okresie eksploatacji otworów inicjujących przystępuje się do wiercenia w ich sąsiedztwie, wynikającym z przyjętej docelowej siatki, otworów przewidzianych w drugiej kolejności do włączenia kierując się zasadami: -otwory wierci się na kierunkach łączących eksploatujące otwory inicjujące 5, -otwory wierci się na kierunkach widocznego rozwoju strefy wytopu i przepływu wody w złożu, -w odwiercanych otworach wykonuje się badania chłonności kwalifikując na tej podstawie otwory do włączenia lub do zabiegów udrażniających. Otwory spełniające kryterium minimalnej chłonności włącza się do eksploatacji, natomiast otwory pozostałe pozostawia się nieuzbrojone jako otwory odprężające 7 w celu samoudrożnienia. Po upływie 3-6 miesięcznym okresie eksploatacji otworów drugiej kolejności włączania 2 przystępuje się do wiercenia otworów przewidzianych w trzeciej kolejności do włączenia 3 kierując się zasadami jak wyżej. Otwory nie posiadające wymaganej chłonności 9 pozostawia się podobnie jak otwory 7 do odprężania złoża celem samoudrożnienia. W tym samym czasie uzbraja się w kolumny eksploatacyjne i włącza się do eksploatacji pomijane dotąd otwory 8, które pracując jako otwory odprężające wykazują wyraźny wzrost wydatku i temperatury wody złożowej świadczący o ich samoudrożnieniu i powstaniu kontaktu hydraulicznego z rozwijającym się gniazdem eksploatacji. W sytuacji napotkania na zbite partie złoża, w których uzyskanie kontaktu hydraulicznego między otworami, mimo stosowania dostępnych zabiegów udrażniających jest utrudnione wierci się w odległości mniejszej od modułu sieci docelowej otwory wspomagające 4 i włącza do eksploatacji postępując z nimi analogicznie jak w przypadku pozostałych otworów. Postępując w ten sposób rozbudowuje się indywidualnie początkowo pracujące gniazda eksploatacji doprowadzając do ich połączenia się ze sobą w obrębie frontu eksploatacyjnego. Postęp frontu eksploatacji na generalnym kierunku 10 prostopadłym do szeregów otworów uzyskuje się poprzez włączanie do eksploatacji kolejnych szeregów otworów inicjujących w odstępach czasu wynoszącym 6-9 miesięcy.

5

6 Zakład W ydawnictw U P RP. Nakład 9 0 egz. Cena zł