Процессы сдвижения и гидроразрыва

Горное давление — это совокупность силовых полей (напряженных состояний), формирующихся в земных недрах вокруг выра ботки. Происходящие в горном массиве изменения напряженного со стояния в результате добычи могут вызвать деформацию окружающих пород.

Управление горным давлением в технологическом процессе добычи осуществляется выбором параметров технологии, системой расположения выработок, временем отработки и т. д., но, прежде чем рассматривать эти вопросы, рассмотрим специфику геотехнологических методов с точки зрения управления горным давлением.

Процессы сдвижения горных пород особо актуальны при скважинной гидродобыче, где от правильного выбора размеров камер и целиков зависят извлечение полезного ископаемого, технологические и конструктивные параметры оборудования и экономика самого метода. Увеличивая нагрузку на целики, т. е. уменьшая их размеры, можно довести их до разрушения за счет давления вышележащих пород. Таким образом, разрушенная руда будет выдавливаться горным давлением в отработанное пространство и увеличивать добычу из камеры. Этот процесс можно определить как прямое влияние горного давления на технологию выемки руды. В то же время будет происходить оседание кровли и налегающих пород, что необходимо учитывать при размещении скважин и планировании очередности их вовлечения в работу и остановку.

Гидравлический разрыв пласта. Одним из способов создания фильтрационных каналов в горном массиве для движения рабочих и продуктивных флюидов является гидравлический разрыв, который широко используется в нефтяной и газовой промышленности для повышения дебита добычных скважин, при ПВС для повышения зоны охвата слабо проницаемых серных руд, при ПРС для начальной площади растворения соли, при ПГУ для создания каналов газиффикации, при ПВ металлов как для повышения фильтрационных свойств массива, так и для создания кольматационных экранов для рабочих и продуктивных флюидов.

Гидроразрыв представляет собой хрупкое разрушение пород с расширением природных и образованием новых трещин в результате растягивающих или сдвигающих деформаций массива под влиянием давления рабочей жидкости, приложенного к ее обнажению — стенке скважины, а далее к берегу растущей трещины, причем избыточный объем жидкости служит гидравлическим клином. В ряде случаев с целью удержания трещин гидроразрыва после прекращения закачки от смыкания вместе с жидкостью закачивается твердый материал.

Наиболее широкое применение гидроразрыв получил при разработке нефтегазоносных пластов как способ повышения проницаемости коллекторов для увеличения дебита добычных скважин и повышения нефтеотдачи при разработке нефтяных месторождений с заводнением.

Известна технология разрыва сланцевого массива. Разрыв осуществляется газом с импульсами высокого давления, которые создавали систему трещин, которые увеличили проницаемость пород в 1800 раз!