ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СКВАЖИННОЙ ГИДРОТЕХНОЛОГИИ ПРИ ОСВОЕНИИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СЕВЕРА

Скважинная гидродобыча песка

Эффективная разработка погребенных песчаных отложений возможна способом скважинной гидродобычи (СГД), который позволяет извлекать песок в непосредственной близости от объектов строительства.

Такая возможность была доказана опытно-промышленными работами, выполненными сотрудником института ГИГХС Д.Н.Шпаком в 1980–1984гг. в семи районах Среднего Приобья, Томской области и Алтайском крае. Разрабатывались пласты мощностью 8–44 м, песок поднимался с глубин 15–270 м и складировался на картах намыва. Были получены следующие показатели: производительность эрлифта по твёрдой фазе составляла 10 – 40 м³/час, расход воды на гидромониторе 40–120 м³/ч при давлении 1 – 6 МПа; расход воздуха 8 – 24 м³/мин при давлении до 1,2 МПа. Удельный расход воды составлял 1:4 т/м³, воздуха 20 – 40 м³ на 1м³ грунта и зависел от глубины разработки. Время бурения скважины глубиной 100 м с монтажом эрлифта и исследованиями – 16 часов; время монтажа станка – 8 ч на твёрдой поверхности и 48 ч с устройством лежневого настила длиной 50 м на болоте.

Учитывая относительно низкие прочностные свойства покрывающих пород, заболоченность поверхности, небольшие мощности и глубины залегания песчаных пластов, была также испытана технология добычи песка через наклонные скважины.

В 2007 году на территории Бованенковского НГКМ полуострова Ямал под руководством сотрудника ООО «Подземгазпром» А.С. Хрулева проведены испытания технологии скважинной гидродобычи песка. В скважину, пробуренную с поверхности до нижней границы интервала песчаного пласта, был смонтирован эрлифтный гидродобычной снаряд. К скважинному снаряду были подсоединены гибкие рукава для подачи воздуха от компрессора, пара от парогенераторной установки и воды от насоса оборотного водоснабжения, установленного у зумпфа.

При подаче в снаряд воды, воздуха и пара происходит оттаивание многолетнемерзлого песчаного массива с оседанием оттаявшего песка на дне образующейся подземной выработки. Оттаявший песчаный грунт взвешивается струей воды из насадки и эрлифтом поднимается в виде трехфазной гидросмеси (воздух, вода и песок) на поверхность.

Поднимаемая гидросмесь направляется на карту намыва, где происходит осаждение песка, а отделяющаяся вода самотеком возвращается в зумпф.

По мере увеличения объема подземной выработки для поддержания заданного уровня воды в скважине производилось восполнение оборотной воды в объеме равном производительности эрлифтного снаряда по песку.

В ходе испытаний технологии скважинной гидродобычи песка были определены основные параметры процесса: производительность по песку, удельные затраты тепла, форма и размеры подземного резервуара. Максимальная производительность при разработке мерзлых песчаных отложений с использованием парогенераторной установки достигала 30 м³/ч. Общий объем камеры по результатам гидролокационной съемки составил около 5000 м³. Испытания технологии скважинной гидродобычи песка подтвердили техническую возможность применения этого способа добычи в условиях Севера.

Исследования показали, что при сооружении гидродобычных камер в погребенных многолетнемерзлых песчаных отложениях способом СГД можно управлять процессом оттайки песка и обеспечить создание устойчивых подземных выработок заданной формы.

Выполнена оценка экономической эффективности скважинной гидродобычи песка в условиях полуострова Ямал для варианта добычи стационарным комплексом СГД производительностью 1 млн.куб.м песка в год и для варианта применения мобильного комплекса СГД производительностью 150 тыс.куб.м песка. Эффективность достигается за счет использования дешевого природного газа в качестве энергоносителя в стационарном комплексе и сокращения транспортных расходов при добыче песка в непосредственной близости от его потребителя при применении мобильного комплекса, использующего дизельное топливо.

Основные преимущества метода СГД для добычи песка заключаются в следующем:

• 
  уменьшаются расстояния или ликвидируются перевозки песка и гравия;
  
• 
  сокращаются площади нарушаемой поверхности при разработке;
  
• 
  для работы применимы серийные насосы и компрессоры;
  
• 
  добычу песка можно вести мобильными установками;
  
• 
  возможность увеличения продолжительности добычного сезона с 3 до 6 месяцев;
  
• 
  оборотное водоснабжение сводит к минимуму вредное воздействие на природу и окружающую среду.