RU2478780C1 - Method to produce rare metals using technology of drillhole in situ leaching and device for its realisation - Google Patents
Method to produce rare metals using technology of drillhole in situ leaching and device for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2478780C1 RU2478780C1 RU2011147253/03A RU2011147253A RU2478780C1 RU 2478780 C1 RU2478780 C1 RU 2478780C1 RU 2011147253/03 A RU2011147253/03 A RU 2011147253/03A RU 2011147253 A RU2011147253 A RU 2011147253A RU 2478780 C1 RU2478780 C1 RU 2478780C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- well
- elastic
- wells
- plasma
- pulses
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к горнодобывающей промышленности и может быть использована для интенсификации добычи редких металлов и других полезных ископаемых методом подземного выщелачивания, а также для восстановления дебита гидрогеологических скважин водозаборов, приемистости специальных скважин при закачке токсичных и других веществ.The group of inventions relates to the mining industry and can be used to intensify the extraction of rare metals and other minerals by underground leaching, as well as to restore the flow rate of hydrogeological wells of intakes, injectivity of special wells during the injection of toxic and other substances.
Из уровня техники известен способ подземного выщелачивания полезных ископаемых с использованием погружного в скважину генератора, создающего импульсы давления с несимметричным распределением энергии. Воздействие импульса осуществляют со спектром в интервале частот меньше 100 Гц и максимумом плотности энергии в интервале 15-35 Гц (пат. РФ №1030540, приор. 15.04.1980, публ. 23.07.1983).The prior art method of underground leaching of minerals using a submersible in the well generator, creating pressure pulses with an asymmetric distribution of energy. The impact of the pulse is carried out with a spectrum in the frequency range of less than 100 Hz and a maximum energy density in the range of 15-35 Hz (US Pat. RF No. 1030540, prior. 04/15/1980, publ. 07/23/1983).
Известный способ требует громоздких наземных компрессоров, шлангов высокого давления и сложных механических клапанов, при этом для поддержания динамического режима работы необходима сложная схема управления. Межремонтный период, как показал опыт, составляет 1-2 месяца, после чего воздействие необходимо повторять.The known method requires bulky ground-based compressors, high pressure hoses and complex mechanical valves, and in order to maintain a dynamic mode of operation, a complex control circuit is needed. The overhaul period, as shown by experience, is 1-2 months, after which the exposure must be repeated.
В качестве наиболее близкого аналога известен способ раскольматации призабойной зоны и межскважинного пространства технологических скважин для добычи редких металлов методом подземного выщелачивания, включающий удаление продуктов кольматации при периодическом воздействии на прискважинное и межскважинное пространство полем упругих колебаний с помощью одного или нескольких источников упругих колебаний. Перед воздействием анализируют гидродинамическую связь скважин с пластом и определяют гидропроводность пласта в межскважинном пространстве на основе гидродинамической, геологической, геофизической информации, а также анализа параметров скважин данного месторождения в процессе его эксплуатации. По результатам обработки данных отбирают те скважины, для которых снижение продуктивности обусловлено кольматацией призабойной зоны и межскважинного пространства. Для отобранных скважин задают режим воздействия полем упругих колебаний на прискважинную зону и межскважинное пространство, включающий амплитуду, частоту, длительность, очередность, синфазность. Воздействие на прискважинную зону и межскважинное пространство производят, возбуждая в них упругие колебания заданных режимов воздействия, контролируют скорость удаления кольматантов из прискважинной зоны, межскважинного пространства и скорость перевода металла в выщелачивающий раствор. По результатам контроля корректируют режимы воздействия и выдают рекомендации по оптимальным режимам эксплуатации скважин при новых значениях проницаемости призабойных зон и межскважинного пространства, полученных в результате воздействия полем упругих колебаний, затем все операции повторяют (пат. РФ №2162147, приор. 25.12.1998, публ. 20.01.2001). Выбран в качестве прототипа к заявленному способу.As the closest analogue, a method is known for raskolmatization of the bottom-hole zone and inter-well space of technological wells for the extraction of rare metals by the underground leaching method, which includes the removal of mud products by periodically exposing the well and inter-well space to the field of elastic vibrations using one or more sources of elastic vibrations. Before the impact, the hydrodynamic connection of the wells with the formation is analyzed and the hydraulic conductivity of the formation in the interwell space is determined based on hydrodynamic, geological, geophysical information, as well as analysis of the parameters of the wells in the field during its operation. Based on the data processing results, those wells are selected for which the decrease in productivity is due to mudding of the bottomhole zone and the interwell space. For selected wells, the mode of action of the field of elastic vibrations on the borehole zone and the interwell space, including the amplitude, frequency, duration, sequence, in-phase, is set. The impact on the borehole zone and the interwell space is carried out by exciting elastic vibrations of predetermined exposure modes in them, the rate of removal of colmatants from the borehole zone, the interwell space and the rate of transfer of the metal into the leach solution are controlled. Based on the results of the control, the impact regimes are adjusted and recommendations are made on the optimal well operation conditions for new values of the permeability of the bottom-hole zones and the interwell space obtained as a result of the action of the field of elastic vibrations, then all operations are repeated (Pat. RF No. 2162147, prior. December 25, 1998, publ. . 01.20.2001). Selected as a prototype of the claimed method.
Каждый источник упругих колебаний содержит настраиваемые преобразователи электрических колебаний в акустические в диапазоне 5-200 кГц и энергией до 10 Вт/см2 и возможностью работы в искусственном режиме с частотой импульсов до 5 кГц и средней энергией до 5 Вт/см2.Each source of elastic vibrations contains customizable transducers of electrical to acoustic vibrations in the range of 5-200 kHz and energy up to 10 W / cm 2 and the ability to work in artificial mode with a pulse frequency of up to 5 kHz and average energy up to 5 W / cm 2 .
Данный способ требует тщательной настройки при выборе частот акустического воздействия, так как на предлагаемых частотах поглощение акустических сигналов - значительно, поэтому требуется большая мощность источников-преобразователей электрических сигналов в акустические.This method requires careful tuning when choosing frequencies of acoustic exposure, since the absorption of acoustic signals at the proposed frequencies is significant, therefore, a large power source of converting electrical signals into acoustic ones is required.
Известен скважинный источник сейсмической энергии, содержащий плазменно-импульсный разрядник, блок накопительной энергии, зарядное устройство, систему управления, механизм подачи проводника для замыкания электродов, при этом указанный источник выполнен сборным из двух секций, в первой секции размещен плазменно-импульсный разрядник, механизм подачи проводника и блок накопителей энергии, а во второй секции размещены система управления и зарядное устройство. По второму варианту исполнения указанный источник может иметь диаметр 42 мм и длину 3750 мм. По третьему варианту исполнения указанный источник снабжен средством для его спуска в скважину и подъема, в качестве которого использован устьевой шлюз (Пат РФ №105476, приор. 05.03.2011, публ. 10.06.2011, G01V 1/00).A well-known source of seismic energy containing a plasma-pulse discharger, a storage energy unit, a charger, a control system, a wire feed mechanism for closing the electrodes, the specified source is made of two sections, the first section contains a plasma-pulse spark gap, a feed mechanism conductor and power storage unit, and the second section contains a control system and a charger. According to a second embodiment, said source may have a diameter of 42 mm and a length of 3750 mm. According to the third embodiment, the specified source is equipped with a means for lowering it into the well and lifting, which is used as a wellhead lock (Pat. RF No. 105476, prior. 05.03.2011, publ. 10.06.2011,
Так как известный источник состоит из двух секций, то для его сборки требуются дополнительное оборудование и специальное приспособление на скважине, что снижает удобство в эксплуатации и увеличивает трудозатраты на обслуживание.Since the well-known source consists of two sections, its assembly requires additional equipment and a special device in the well, which reduces ease of use and increases maintenance costs.
Известны «Способ воздействия на призабойную зону скважины и нефтенасыщенные пласты (варианты) и устройство для его осуществления» (патент РФ №2373386, G01V 1/157, приор. 01.07.2008, публ. 20.11.2009).The well-known "Method of impact on the bottom hole of the well and oil-saturated formations (options) and a device for its implementation" (RF patent No. 2373386,
Известный способ состоит в том, что в гидросреде в полости скважины создают импульсы давления. В качестве средства создания упомянутых импульсов используют источник электрогидроимпульсного разряда, содержащий накопительный конденсатор, электроды, замкнутые металлической проволокой с площадью поперечного сечения от 0.1 мм2 до 0.9 мм2. Подают на электроды импульсы напряжения величиной от 2.6 кВ до 4.3 кВ через промежутки времени от 20 сек до 70 сек, обеспечивают тем самым взрыв проволоки и формирование импульсов давления в гидросреде, при этом расстояние между электродами составляет от 11 мм до 60 мм. Обеспечивают перемещение источника на расстояние от 300 мм до 1000 мм с шагом перемещения от 270 до 600 мм/с.The known method consists in the fact that pressure pulses are generated in the hydraulic medium in the well cavity. As a means of creating the above-mentioned pulses, an electrohydropulse discharge source is used, which contains a storage capacitor, electrodes closed by a metal wire with a cross-sectional area of 0.1 mm 2 to 0.9 mm 2 . They apply voltage pulses from 2.6 kV to 4.3 kV to the electrodes at intervals of 20 seconds to 70 seconds, thereby providing a wire explosion and the formation of pressure pulses in the hydraulic medium, while the distance between the electrodes is from 11 mm to 60 mm. Provide movement of the source at a distance of 300 mm to 1000 mm with a step of movement from 270 to 600 mm / s.
При этом источник сейсмической энергии содержит плазменно-импульсный разрядник, блок накопительной энергии, зарядное устройство, систему управления, механизм подачи проводника для замыкания электродов. Выбран в качестве прототипа к заявленному устройству.In this case, the source of seismic energy contains a plasma-pulse discharger, a storage energy unit, a charger, a control system, a wire feed mechanism for closing the electrodes. Selected as a prototype of the claimed device.
Недостаток известной конструкции заключается в том, что она имеет большие габариты в диаметре и может применяться только после демонтажа насосно-компрессорных труб и обязательном глушении нефтяной скважины и не приспособлена для добычи редких металлов по технологии подземного скважинного выщелачивания.A disadvantage of the known design is that it has large dimensions in diameter and can be used only after dismantling the tubing and mandatory killing of an oil well and is not suitable for the production of rare metals using underground well leaching technology.
Задачей группы изобретений является снижение затрат на проведение технологии осуществления добычи редких металлов методом подземного скважинного выщелачивания и повышение ее эффективности, уменьшение габаритов и упрощение конструкции устройства для реализации.The objective of the group of inventions is to reduce the cost of implementing the technology for the production of rare metals by the method of underground leaching and increase its efficiency, reduce the size and simplify the design of the device for implementation.
Поставленная задача решается тем, что в способе добычи редких металлов по технологии подземного скважинного выщелачивания (ПСВ), включающем закачку в продуктивный пласт через систему распределенных в пространстве нагнетательных скважин растворов рабочего агента и откачку с помощью погружного насоса продуктов взаимодействия редких металлов с раствором рабочего агента через систему добывающих скважин, воздействие полем упругих колебаний на прискважинное и межскважинное пространство с помощью источников упругих колебаний, в отличие от существующих способов предусматривают остановку на время 3-4 часа работы добывающей скважины, извлечение погружного насоса и спуск в скважину на одножильном геофизическом кабеле скважинного источника упругих колебаний. При этом в качестве скважинного источника упругих колебаний используют излучатель электрогидравлического (плазменно-импульсного) воздействия, управляемый импульсами постоянного тока, и который снабжают умножителем напряжения и наземным блоком питания переменным током с частотой 300-1000 Гц. Указанный излучатель генерирует импульсы давления (сжатия и разряжения) упругого поля со спектром частот в диапазоне от нескольких герц до нескольких килогерц, серией импульсов в диапазоне 10÷30 с периодической последовательностью 2÷3 импульса в минуту и энергией упругих импульсов в диапазоне 1.0÷1.2 кДж с помощью инициирования электрогидравлического разряда калиброванным проводником в межэлектродном пространстве разрядника.The problem is solved in that in the method for the production of rare metals by the technology of underground well leaching (PSV), which includes injecting working agent solutions into the reservoir through a system of distributed in the space injection wells and pumping out the products of the interaction of rare metals with the working agent solution through a submersible pump through a system of producing wells, the impact of a field of elastic vibrations on the borehole and interwell space using sources of elastic vibrations, in contrast m existing methods provide for a stop at the time of 3-4 hours of the production well, extracting submersible pump and lowering into the well on single-core logging cable downhole source of elastic vibrations. In this case, an electro-hydraulic (plasma-pulse) emitter controlled by direct current pulses is used as a borehole source of elastic vibrations, and which is equipped with a voltage multiplier and an alternating current ground power unit with a frequency of 300-1000 Hz. The specified emitter generates pressure pulses (compression and rarefaction) of the elastic field with a frequency spectrum in the range from several hertz to several kilohertz, a series of pulses in the
При минерализации скважинного флюида 5-30 г/л производят обработку указанным излучателем без инициирования электрогидравлического разряда калиброванным проводником.When the well fluid is mineralized 5-30 g / l, the indicated emitter is treated without the initiation of electro-hydraulic discharge by a calibrated conductor.
В процессе обработки указанный излучатель перемещают с шагом 0.5÷1.0 м по всему интервалу фильтра скважины, а после обработки его извлекают из скважины, вновь спускают погружной насос и восстанавливают работу добывающей скважины.During processing, the specified emitter is moved with a step of 0.5 ÷ 1.0 m over the entire interval of the well filter, and after processing it is removed from the well, the submersible pump is again lowered and the operation of the producing well is restored.
Кроме того, производят плазменно-импульсную обработку нагнетательных скважин.In addition, a plasma-pulse treatment of injection wells is performed.
Эффективность плазменно-импульсного воздействия определяют по данным измерений дебита скважины до и после обработки, при этом измеряют дебиты и приемистость реагирующих на воздействие скважин, расположенных на расстоянии до 300÷400 м. Для оценки эффективности плазменно-импульсного воздействия производят измерения концентрации растворов рабочего агента до воздействия и после воздействия, регулярно во времени - посуточно, еженедельно, ежемесячно.The effectiveness of plasma-pulse exposure is determined by measuring the production rate of the well before and after treatment, while the flow rates and injectivity of response wells located at a distance of up to 300 ÷ 400 m are measured. To assess the effectiveness of plasma-pulse treatment, the concentration of working agent solutions is measured up to exposure and after exposure, regularly in time - daily, weekly, monthly.
Поставленная задача в части устройства для реализации способа решается тем, что устройство для генерирования упругих импульсов в гидросфере скважины, содержащее корпус скважинного прибора, в котором размещены: конденсаторный накопитель электрической энергии, электрический разрядник, высоковольтный электрод излучателя и низковольтный электрод излучателя и механизм подачи калиброванного проводника в межэлектродное пространство, снабжено наземным блоком питания переменным током частоты 300÷1000 Гц и управления импульсами постоянного тока, соединенным со скважинным прибором одножильным геофизическим кабелем, а скважинный прибор - умножителем высокого напряжения. В заявляемом устройстве механизм подачи калиброванного проводника в межэлектродное пространство излучателя выполнен в виде системы подпружиненных кулачков, установленных в корпусе механизма протяжки, и снабжен подпружиненной тягой электромагнита, а конденсаторы накопителя электрической энергии размещены на шасси в корпусе скважинного прибора и снабжены дополнительными уравнивающими разрядные токи проволочными резисторами, при этом корпус скважинного прибора выполнен диаметром 42 мм и длиной 2700 мм.The problem in terms of the device for implementing the method is solved in that the device for generating elastic impulses in the hydrosphere of the well, comprising a body of the downhole tool, which contains: a capacitor storage of electrical energy, an electric discharger, a high voltage emitter electrode and a low voltage emitter electrode and a calibrated conductor feed mechanism into the interelectrode space, equipped with a ground power supply unit with an alternating current frequency of 300 ÷ 1000 Hz and control pulses of constant t an eye connected to a downhole tool with a single-core geophysical cable, and the downhole tool is a high voltage multiplier. In the claimed device, the mechanism for supplying a calibrated conductor into the interelectrode space of the emitter is made in the form of a system of spring-loaded cams installed in the housing of the pulling mechanism, and is equipped with a spring-loaded electromagnet rod, and the capacitors of the energy storage device are placed on the chassis in the housing of the downhole tool and are equipped with additional wire resistors equalizing the discharge currents while the body of the downhole tool is made with a diameter of 42 mm and a length of 2700 mm.
На фиг.1 даны проекции траекторий скважины №13-4-3 на вертикальные и горизонтальную плоскости:Figure 1 shows the projection of the trajectories of the well No. 13-4-3 on the vertical and horizontal planes:
- а) вертикальный разрез Север-Юг;- a) a vertical North-South section;
- б) вертикальный разрез Запад-Восток;- b) a vertical West-East section;
- в) горизонтальный разрез Запад-Восток.- c) a horizontal West-East section.
На фиг.2 представлена блок-схема устройства для генерирования упругих импульсов в гидросфере скважины.Figure 2 presents a block diagram of a device for generating elastic impulses in the hydrosphere of the well.
На фиг.3 дан разрез (А-А)скважинного прибора.Figure 3 is a section (aa) of the downhole tool.
На фиг.4 представлен механизм подачи калиброванного проводника.Figure 4 presents the feed mechanism of the calibrated conductor.
На фиг.5 изображены осциллограммы импульсов скважинного источника упругих импульсов электрогидравлического (плазменно-импульсного) воздействия:Figure 5 shows the waveforms of the pulses of the borehole source of elastic pulses of electro-hydraulic (plasma-pulse) exposure:
а) - без инициирования проводником;a) - without initiation by the conductor;
б) - при инициировании проводником.b) - when initiated by the conductor.
Практика разработки месторождений редких металлов (урана, ванадия и др.) методом ПСВ показывает, что производительность технологических скважин снижается вследствие кольматации фильтров и прискважинных зон. Этот процесс неизбежен и скорость его зависит от многочисленных факторов: геологического строения рудного тела; способа бурения; конструкции скважин и фильтра; способа установки фильтра; способа и сроков освоения скважин после установки фильтра; гидрохимического состава подземных вод; типа раствороподъемного оборудования; типа реагента, применяемого для выщелачивания; режима эксплуатации и других факторов (А.И.Калабин. Добыча полезных ископаемых подземным выщелачиванием и другими геотехнологическими методами. 2 изд., М.: Атомиздат, 1981).The practice of developing deposits of rare metals (uranium, vanadium, etc.) by the PSV method shows that the productivity of technological wells is reduced due to the clogging of filters and near-well zones. This process is inevitable and its speed depends on numerous factors: the geological structure of the ore body; drilling method; well and filter designs; filter installation method; the method and timing of well completion after installing the filter; hydrochemical composition of groundwater; type of mortar lifting equipment; type of reagent used for leaching; operating conditions and other factors (A.I. Kalabin. Mineral extraction by underground leaching and other geotechnological methods. 2 ed., Moscow: Atomizdat, 1981).
В настоящее время межремонтный срок эксплуатации скважин составляет 1.5-2.0 месяца, для очистки от образующихся в процессе добычи продуктивных растворов фильтров требуются остановка скважин и дополнительные затраты на восстановление их проницаемости.At present, the overhaul life of wells is 1.5–2.0 months; well cleaning and additional costs for restoring their permeability are required to clean the filters formed during production of productive solutions.
Каждое месторождение, разрабатываемое с применением рабочих агентов (вода, рассолы и др.), нужно рассматривать как сложную многофакторную нелинейную динамическую систему, в которой происходят постоянные изменения. Чаще всего в результате длительной эксплуатации залежи, постоянного техногенного вмешательства в процесс добычи полезного ископаемого необходимо оперативно применять способы и технические средства для оптимального управления физико-химическими процессами в пласте.Each field developed using working agents (water, brines, etc.) should be considered as a complex multifactor non-linear dynamic system in which constant changes occur. Most often, as a result of long-term exploitation of a deposit, constant technological interference in the process of mining, it is necessary to promptly apply methods and technical means for optimal control of physicochemical processes in the reservoir.
Ряд исследователей объясняют эти явления нелинейностью взаимодействия физических сред. Действительно, исследование спектра сигнала, излучаемого сейсмическими источниками, и приема в точках, удаленных на разное расстояние от источника, показали, что наряду с большим поглощением более высоких частот в геологическом разрезе, в спектрах измеренных сигналов выделялись сигналы, частота которых для пластов с различными физическими параметрами отличались по частоте, а их амплитуда превышала сигналы соседних частот по спектру.A number of researchers explain these phenomena by the nonlinearity of the interaction of physical media. Indeed, studies of the spectrum of the signal emitted by seismic sources and reception at points remote at different distances from the source showed that, along with a large absorption of higher frequencies in the geological section, signals whose frequency for layers with different physical parameters differed in frequency, and their amplitude exceeded the signals of neighboring frequencies in the spectrum.
Поиски новых решений использования энергии продуктивного пласта и более внимательное рассмотрение свойств геологического разреза с характерными для каждого пласта массой, плотностью, скоростью распространения упругих колебаний (продольные, поперечные и другие типы волн) натолкнули на мысль, что затухание упругих колебаний разных частот в разрезе, сложенном породами с различными физическими параметрами, включая пористые среды, отличающиеся параметрами пористости, проницаемости, содержания глинистого материала, заполненные различными флюидами, должно быть различным.The search for new solutions for using the energy of the productive formation and a more careful examination of the properties of the geological section with mass, density, and propagation velocity of elastic vibrations (longitudinal, transverse, and other types of waves) characteristic of each formation suggested that the attenuation of elastic vibrations of different frequencies in the folded section rocks with various physical parameters, including porous media, differing in parameters of porosity, permeability, clay content, filled with various and fluids should be different.
Каждый насыщенный пласт имеет свою собственную резонансную (доминантную) частоту, в продуктивной залежи постоянно идет процесс неупорядоченных колебаний за счет закачиваемого в пласт рабочего агента для создания перепада давления в пласте и энергии, поступающей извне (приливы-отливы, природные и техногенные землетрясения и т.д.).Each saturated reservoir has its own resonant (dominant) frequency, a disordered oscillation process is constantly going on in the productive reservoir due to the working agent pumped into the reservoir to create a pressure drop in the reservoir and energy from the outside (tides, natural and man-made earthquakes, etc.). d.).
Такие явления характерны для неравновесных упругих автоколебательных систем. В каждой комплексной системе коэффициенты отражения, преломления и поглощения упругих колебаний меняют свои параметры и характеристики.Such phenomena are characteristic of nonequilibrium elastic self-oscillating systems. In each complex system, the reflection, refraction, and absorption coefficients of elastic vibrations change their parameters and characteristics.
Фундаментальные исследования, выполненные в научном центре нелинейной волновой механики и технологии РАН в области нелинейной волновой механики гидромеханических систем на основе новых, открытых в процессе создания волновой технологии, явлений и эффектов, позволяющих эффективно производить резонансную накачку энергии в обрабатываемые среды, тем самым многократно (до нескольких десятков раз) интенсифицировать технологические процессы (Нелинейная механика. Научный центр нелинейной волновой механики и технологии РАН., М., 2007).Fundamental research carried out at the Scientific Center of Nonlinear Wave Mechanics and Technology of the Russian Academy of Sciences in the field of nonlinear wave mechanics of hydromechanical systems based on new phenomena and effects discovered in the process of creating wave technology that allow the resonant pumping of energy into processed media efficiently, thereby repeatedly (up to several tens of times) to intensify technological processes (nonlinear mechanics. Scientific Center for Nonlinear Wave Mechanics and Technology RAS., M., 2007).
Теория самоорганизации показывает, что траектория в фазовом пространстве, описывающая эволюцию системы со сложно организованной внутренней структурой, оказывается очень чувствительной к малым возмущениям, обладая многими точками бифуркации (самоорганизации) открытых систем, их переходу от хаоса к порядку, и наоборот.The theory of self-organization shows that the trajectory in phase space, which describes the evolution of a system with a complexly organized internal structure, is very sensitive to small perturbations, having many bifurcation points (self-organization) of open systems, their transition from chaos to order, and vice versa.
В такой ситуации резко возрастает роль малых величин и эффектов, которые будучи задействованы вовремя, позволяют управлять процессами самоорганизации, направляя их желательным образом. Малые эффекты играют роль спускового крючка, запуская в действие скрытые резервы систем.In such a situation, the role of small quantities and effects, which, when activated on time, allows one to control the processes of self-organization, directing them in a desirable way, sharply increases. Small effects play the role of a trigger, triggering the hidden reserves of systems.
Авторами делается вывод о том, что продуктивный пласт должен рассматриваться в качестве открытой диссипативной системы, свободной к самоорганизации и содержащей огромный источник непознанной и потому невостребованной энергии. Для организации волновых процессов в пласте предлагалось создавать их с помощью наземного компрессора, подавая жидкость в интервал продуктивного пласта по насосно-компрессорным трубам, а резонатор устанавливать на конце труб.The authors conclude that the reservoir should be considered as an open dissipative system, free of self-organization and containing a huge source of unknown and therefore unclaimed energy. To organize wave processes in the reservoir, it was proposed to create them using a ground compressor, supplying fluid to the interval of the reservoir through tubing, and install the resonator at the end of the pipes.
Результаты этих работ подтверждают наши исследования и исследования других авторов о сложности физических процессов, происходящих в пласте и новых возможностях грамотно управлять этими процессами. Чтобы привести такую сложную систему в резонанс, необходимо иметь идеальный, нелинейный широкополосный управляемый источник периодических упругих колебаний (генератор накачки).The results of these studies confirm our studies and studies of other authors about the complexity of physical processes occurring in the reservoir and new opportunities to competently manage these processes. To bring such a complex system into resonance, it is necessary to have an ideal, nonlinear broadband controlled source of periodic elastic oscillations (pump generator).
Скважинный управляемый источник упругих колебаний для воздействия на призабойную зону пласта должен, с одной стороны, обладать достаточной мощностью, чтобы разрушить закольматированное пространство, с другой стороны, сохранить целостность цементного кольца. Такими возможностями обладает разработанный нами высоковольтный электрогидравлический разрядный источник в жидкости. Применение «взрывной» проволочки для инициирования электрического пробоя в междуэлектродном пространстве способствует образованию устойчивой «холодной» плазмы независимо от электропроводности скважинного флюида и гидростатического давления окружающей среды.A well-controlled controlled source of elastic vibrations for acting on the bottom-hole formation zone must, on the one hand, have sufficient power to destroy the sealed space, and, on the other hand, maintain the integrity of the cement ring. These possibilities are possessed by the high-voltage electro-hydraulic discharge source developed by us in the liquid. The use of an “explosive” wire to initiate electrical breakdown in the interelectrode space promotes the formation of a stable “cold” plasma regardless of the electrical conductivity of the well fluid and the hydrostatic pressure of the environment.
Расширение плазменного канала и его последующее «схлапывание» оказывает на призабойную зону пласта и пласт в целом знакопеременные нагрузки. В результате многократного повторения циклов «репрессия - депрессия» ударные гидравлические волны давления распространяются по скелету пласта и в его пористой среде и изменяют емкостные и фильтрационные свойства пород. Под их влиянием происходит очистка фильтров от осадков, кольматирующих частиц породы и остатков бурового раствора, его фильтрата, а также выпавших в пористой среде осадков солей и других образований. Импульсы давления раскрывают природные трещины коллектора и способствуют образованию новых трещин.The expansion of the plasma channel and its subsequent “collapse” exerts alternating loads on the bottom-hole zone of the formation and the formation as a whole. As a result of repeated repetition of repression – depression cycles, shock hydraulic pressure waves propagate along the skeleton of the formation and in its porous medium and change the capacitive and filtration properties of the rocks. Under their influence, the filters are cleaned of sediments, mud particles of the rock and the remains of the drilling fluid, its filtrate, and also precipitated salts and other formations in the porous medium. Pressure pulses reveal natural reservoir cracks and contribute to the formation of new cracks.
Для получения дополнительного притока флюида в добывающую (откачную) скважину или повышения приемистости пласта нагнетательной (закачной) скважины необходимо инициировать серию упругих импульсов по всему рабочему интервалу фильтра, давление которых превышало бы коэффициент закупорки, а скорость распространения этих импульсов способствовала бы увеличению коэффициента пьезопроводности (Молчанов А.А. и Агеев П.Г. Плазменно-импульсное воздействие на нефтяную залежь, как на многофакторную динамическую диссипативную систему. // НТВ «Каротажник», - Тверь: Изд. АИС, 2010. - Вып.2).To obtain additional fluid inflow into the production (pumping) well or to increase the injectivity of the injection (injection) well formation, it is necessary to initiate a series of elastic pulses along the entire filter working interval, the pressure of which would exceed the blocking coefficient, and the propagation velocity of these pulses would increase the piezoelectric conductivity coefficient (Molchanov A.A. and Ageev P.G. Plasma-pulsed effect on an oil deposit as a multifactor dynamic dissipative system. // NTV Karot Azhnik ”, - Tver: Publishing house AIS, 2010. - Issue 2).
Важным фактором является то, что сама продуктивная залежь слоиста, и каждый слой, несмотря на анизотропию пласта, имеет свою собственную резонансную частоту. В самой залежи постоянно идут незатухающие колебания, поддерживаемые внешними источниками энергии флюидопотоков, обеспечивающих закачкой рабочего агента (воды с реагентами) через нагнетательные скважины, а также за счет лунно-солнечной активности, приливов-отливов, природных и техногенных землетрясений и т.д. Все это происходит в нелинейной диссипативной системе, вид и свойства колебаний которой определяются самой системой.An important factor is that the productive deposit itself is layered, and each layer, despite the formation anisotropy, has its own resonant frequency. In the deposit itself, undamped oscillations are constantly underway, supported by external energy sources of fluid flows, which provide the injection of a working agent (water with reagents) through injection wells, as well as due to lunar-solar activity, tides, natural and man-made earthquakes, etc. All this happens in a nonlinear dissipative system, the form and properties of the oscillations of which are determined by the system itself.
Так, понимая сложность процессов, происходящих в продуктивном пласте, надо рассматривать продуктивную залежь как совокупность колебательных систем (нелинейный осциллятор в неравновесной упругой среде), на которую можно воздействовать путем внешних вынужденных колебаний. Важнейшей особенностью неравновесной среды является то, что даже небольшая возмущающая сила может привести к непропорционально большому эффекту (триггерный эффект). Для возбуждения такой среды и декольматации призабойной зоны необходимо иметь идеальный нелинейный источник внешних вынужденных колебаний.So, understanding the complexity of the processes occurring in the reservoir, it is necessary to consider the reservoir as a set of oscillatory systems (nonlinear oscillator in a nonequilibrium elastic medium), which can be influenced by external forced oscillations. The most important feature of a nonequilibrium medium is that even a small disturbing force can lead to a disproportionately large effect (trigger effect). To excite such a medium and decolmatize the bottom-hole zone, it is necessary to have an ideal nonlinear source of external forced oscillations.
Таким источником упругих импульсов является электрогидравлический (плазменно-импульсный) источник. В нем накопленная в высоковольтных конденсаторах большой емкости энергия (более 1,0 кДж) при электрическом разряде в жидкости создает плазменный канал, сопровождаемый мощным упругим импульсом с широким частотным спектром.Such a source of elastic impulses is an electro-hydraulic (plasma-pulse) source. In it, the energy (more than 1.0 kJ) accumulated in high-voltage capacitors of large capacity during an electric discharge in a liquid creates a plasma channel, accompanied by a powerful elastic pulse with a wide frequency spectrum.
Этот импульс формирует ударную волну, которая через перфорационные отверстия в фильтре распространяется в пласт.This impulse forms a shock wave, which propagates through the perforations in the filter into the formation.
Высокочастотные составляющие импульса возбуждения расходуются на разогрев прискважинной зоны пласта, ее очистку от загрязнений механическими частицами при первичном и при вторичном вскрытии пласта, отложений солей и парафинов, низкочастотные составляющие проникают далеко в пласт, возбуждая пласт на резонансных (доминантных) частотах.The high-frequency components of the excitation pulse are spent on heating the near-wellbore zone of the formation, cleaning it from contamination by mechanical particles during the primary and secondary opening of the formation, deposits of salts and paraffins, low-frequency components penetrate far into the formation, exciting the formation at resonant (dominant) frequencies.
Особенностью предлагаемой технологии скважинного электрогидравлического (плазменно-импульсного) воздействия является воздействие не только на призабойную зону, но и на пласт в целом благодаря глубокому проникновению сейсмоакустической волны в пласт и созданию в пласте резонансных процессов.A feature of the proposed technology of borehole electro-hydraulic (plasma-pulse) impact is the impact not only on the bottomhole zone, but also on the formation as a whole due to the deep penetration of the seismic-acoustic wave into the formation and the creation of resonance processes in the formation.
Для поддержания в пласте незатухающих колебаний необходимо, чтобы каждый последующий импульс «накачки» был в фазе с резонансными колебаниями в пласте, создавая «триггерный» эффект.To maintain undamped oscillations in the formation, it is necessary that each subsequent “pump” pulse be in phase with resonant oscillations in the formation, creating a “trigger” effect.
Необходимое количество периодических импульсов «накачки» зависит от горно-геологических, фильтрационно-емкостных и других особенностей залежи, свойств пластовых флюидов и рассчитывается по специальной методике. Чем больше инициируется импульсов через равные промежутки времени определенного давления, тем дальше проникает ударная волна, которая в упругой среде вызывает упругие колебания во всей газожидкостной поровой системе.The required number of periodic "pumping" pulses depends on geological, filtration-reservoir and other features of the reservoir, the properties of reservoir fluids and is calculated by a special method. The more pulses are initiated at regular intervals of a certain pressure, the further the shock wave penetrates, which in an elastic medium causes elastic vibrations in the entire gas-liquid pore system.
Благодаря широкому диапазону частот в спектре от нескольких герц до несколько килогерц пласт сам выбирает свою резонансную частоту для поддержания незатухающих колебаний.Due to the wide range of frequencies in the spectrum from several hertz to several kilohertz, the formation itself selects its resonant frequency to maintain undamped oscillations.
Дальность действия электрогидравлического (плазменно-импульсного) воздействия на пласт составляет в терригенном разрезе до 300-400 м. Поэтому скважины, находящиеся на обрабатываемом пласте, воспринимают это воздействие. За счет очистки пор коллектора, образования новых трещин, лучшей отмываемости и подвижности полезного компонента, увеличивается дебит добываемой продукции обрабатываемой и реагирующих скважин.The range of electro-hydraulic (plasma-pulse) effects on the formation is in a terrigenous section up to 300-400 m. Therefore, the wells located on the treated formation perceive this effect. Due to the cleaning of the pores of the collector, the formation of new cracks, better washability and mobility of the useful component, the production rate of the produced products of the treated and reacting wells increases.
Опыт, накопленный авторами по повышению производительности нефтяных (нагнетательных и добычных эксплуатационных) скважин с применением электрогидравлического (плазменно-импульсного) воздействия на прискважинную зону пласта показал, что эту технологию можно применить в скважинах подземного выщелачивания.The experience gained by the authors on increasing the productivity of oil (injection and production production) wells using electro-hydraulic (plasma-pulse) effects on the borehole formation zone showed that this technology can be applied in underground leaching wells.
Отличительной особенностью оборудования для месторождений редких металлов, разрабатываемых методом подземного скважинного выщелачивания, является применение пластмассовых труб, фильтров, соединительных элементов, конструкций насосов и другого оборудования, устойчивого к воздействию кислотной среды. Это создает определенные трудности при бурении скважин с определенной траекторией, а учитывая, что скважины обсаживаются гибкими пластмассовыми трубами и практически не закрепляются, то в процессе эксплуатации (из-за пучения глин и других технологических причин), зоны фильтров становятся недоступными для скважинных приборов, соизмеримыми по внутреннему диаметру. Так, в скважины с внутренним диаметром 74 мм из-за их кривизны и всевозможных изгибов и перегибов прибор 60 мм и длиной 3,0 м в зону фильтров невозможно доставить (Фиг.1).A distinctive feature of the equipment for rare metal deposits developed by the method of underground borehole leaching is the use of plastic pipes, filters, connectors, pump designs and other equipment that is resistant to acidic conditions. This creates certain difficulties when drilling wells with a certain trajectory, and given that the wells are cased with flexible plastic pipes and are practically not fixed, then during operation (due to swelling of clays and other technological reasons), filter zones become inaccessible to downhole tools, comparable in inner diameter. So, in wells with an internal diameter of 74 mm due to their curvature and all kinds of bends and bends, a 60 mm device and a length of 3.0 m cannot be delivered to the filter zone (Figure 1).
По этой причине геофизические исследования в откачных и закачных скважинах при подземном выщелачивании руд (в частности, на месторождениях Казахстана) выполняются приборами диаметром 42 мм и длиной не более 3 м.For this reason, geophysical surveys in pumping and injection wells during underground leaching of ores (in particular, in the deposits of Kazakhstan) are performed by instruments with a diameter of 42 mm and a length of not more than 3 m.
Для исключения изливов рабочего агента при работах на скважине устье скважины необходимо герметизировать, поэтому применение одножильного геофизического кабеля с пластмассовым покрытием является обязательным.To exclude spills of the working agent during work on the well, the wellhead must be sealed, so the use of a single-core geophysical cable with a plastic coating is mandatory.
Настоящий способ предусматривает анализ режима работы скважин с ухудшенными параметрами по дебиту и приемистости, выбор первоочередных скважин для упругого воздействия, при этом откачную (закачную) скважину останавливают на 3-4 часа, извлекают погружной насос и в зону фильтра спускают на одножильном геофизическом кабеле скважинный прибор с плазменно-импульсным излучателем (электрогидравлического типа), который снабжают умножителем напряжения и наземным источником тока с частотой 300-1000 Гц, и который генерирует импульсы давления (сжатия и разряжения) упругого поля со спектром частот в диапазоне от нескольких герц до нескольких килогерц, серией импульсов в диапазоне 10÷30 с периодической последовательностью 2÷3 импульса в минуту и энергией упругих импульсов в диапазоне 1.0÷1.5 кДж с помощью инициирования электрогидравлического разряда калиброванным проводником в межэлектродном пространстве разрядника (фиг.5-6).The present method provides an analysis of the operating mode of wells with degraded production and injection rates, the selection of priority wells for elastic impact, while the pumping (injection) well is stopped for 3-4 hours, the submersible pump is removed and the downhole tool is lowered into the filter zone on a single-core geophysical cable with a plasma-pulse emitter (electro-hydraulic type), which is equipped with a voltage multiplier and a ground current source with a frequency of 300-1000 Hz, and which generates pressure pulses (compression and rarefaction) of an elastic field with a frequency spectrum in the range from several hertz to several kilohertz, a series of pulses in the range of 10–30 with a periodic sequence of 2–3 pulses per minute and elastic pulse energy in the range of 1.0–1.5 kJ by initiating an electro-hydraulic discharge with a calibrated conductor in the interelectrode space of the spark gap (Fig.5-6).
При этом создаваемые в гидросфере скважины упругие импульсы сжатия и разряжения достигают давления до 1.0÷1.5·103 МПа, а температура превышает 20÷40·103 С. Регулярно посылаемые в пласт импульсы с периодом 2-3 импульса в минуту создают параметрический резонанс в системе «скважина-пласт», благодаря этому происходит декольматация фильтра и прискважинной зоны. Импульсы, распространяясь в пласт, создают дополнительные трещины в пласте, повышая проницаемость продуктивного пласта, ускоряя движение флюида и отмываемость металла. При минерализации скважинного флюида 5-30 г/л обработку производят указанным излучателем без инициирования электрогидравлического разряда калиброванным проводником (фиг.5-а). Из осциллограммы видно, что в кислотной среде с концентрацией H2SO4 от 0.5% (5 г/л) до 2% (20 г/л) мощность электрогидравлического разряда выше без инициирования проводником, чем при инициировании.In this case, elastic compression and rarefaction pulses created in the hydrosphere of the well reach a pressure of up to 1.0 ÷ 1.5 · 10 3 MPa, and the temperature exceeds 20 ÷ 40 · 10 3 С. Regularly sent pulses with a period of 2-3 pulses per minute create a parametric resonance in the well-reservoir system, due to this the decolmation of the filter and the near-wellbore zone occurs. Impulses, propagating into the formation, create additional cracks in the formation, increasing the permeability of the reservoir, accelerating the movement of the fluid and the washing away of the metal. When mineralization of the well fluid 5-30 g / l, the treatment is carried out by the specified emitter without initiating electro-hydraulic discharge by a calibrated conductor (Fig. 5-a). The oscillogram shows that in an acid medium with an H 2 SO 4 concentration of 0.5% (5 g / l) to 2% (20 g / l), the electro-hydraulic discharge power is higher without initiation by the conductor than during initiation.
Перемещая скважинный прибор в интервале фильтра через каждые 0.5÷1.0 м и создавая в каждой точке по 10÷20 импульсов, удается практически полностью очистить фильтр и прискважинную зону. Подняв скважинный прибор из скважины, производят промывку ствола скважины, опускают погружной насос и вновь вводят скважину в эксплуатацию. Аналогичным образом обрабатывают другие откачные или закачные скважины с пониженным дебитом или приемистостью.By moving the downhole tool in the filter interval every 0.5 ÷ 1.0 m and creating 10 ÷ 20 pulses at each point, it is possible to almost completely clean the filter and the borehole zone. Having lifted the downhole tool from the well, the wellbore is flushed, the submersible pump is lowered and the well is put back into operation. Other pumping or injection wells with a reduced flow rate or injectivity are similarly treated.
Эффективность плазменно-импульсного воздействия определяют по данным измерений дебита откачных скважин наземными контрольно-измерительными приборами до и после обработки, при этом измеряют дебиты и приемистость реагирующих на воздействие скважин, расположенных на расстоянии до 300÷400 м. Длительность последействия составляет 3-6 месяцев и зависит от состояния скважины и режима отработки залежи. Для оценки эффективности плазменно-импульсного воздействия производят измерения концентрации рабочего агента до воздействия и после воздействия регулярно во времени - посуточно, еженедельно, ежемесячно.The effectiveness of the plasma-pulse impact is determined by measuring the flow rate of pumping wells with ground control and measuring devices before and after treatment, and the flow rates and injectivity of response wells located at a distance of up to 300-400 m are measured. The aftereffect duration is 3-6 months and depends on the condition of the well and the mode of development of the reservoir. To assess the effectiveness of plasma-pulse exposure, measurements are made of the concentration of the working agent before exposure and after exposure regularly in time - daily, weekly, monthly.
Последовательность операций при обработке откачных и закачных скважинThe sequence of operations in the processing of pumping and injection wells
По закачным скважинам:By injection wells:
1. Изучаются материалы по режиму работы скважины, параметры продуктивного пласта, профиль приемистости, объемы закачиваемой жидкости (приемистость).1. Materials are studied on the mode of operation of the well, parameters of the reservoir, injectivity profile, injected fluid volumes (injectivity).
2. Измеряется приемистость скважины до обработки.2. The injectivity of the well is measured before treatment.
3. Скважинный прибор спускается на каротажном кабеле в зону фильтра (лучше привязать данные глубины по электрическому каротажу) и с шагом в 0.5-1,0 м проводится обработка по всей длине фильтра 15-20 импульсами в каждой точке в автоматическом или ручном режимах.3. The downhole tool descends on the wireline to the filter zone (it is better to tie the depth data for electric logging) and with a step of 0.5-1.0 m, the entire filter length is processed with 15-20 pulses at each point in automatic or manual modes.
4. После извлечения скважинного прибора из скважины вновь измеряется приемистость скважины. Повышение приемистости свидетельствует о результативности обработки. Желательно выполнить профиль приемистости. Подключив насос, измеряется расход рабочего агента и давление на устье скважины.4. After removing the downhole tool from the well, the injectivity of the well is measured again. The increase in injectivity indicates the effectiveness of processing. It is advisable to perform a throttle response profile. By connecting the pump, the flow rate of the working agent and the pressure at the wellhead are measured.
5. Устанавливается контроль за режимом работы скважины. Результаты измерений поступают Заказчику и направляются Исполнителю для анализа. При обработке могут улучшаться режимы работы других близкорасположенных скважин (закачных и откачных). Эти изменения необходимо также регистрировать для анализа.5. Control over the operation mode of the well is established. The measurement results are received by the Customer and sent to the Contractor for analysis. During processing, the operating modes of other nearby wells (injection and pumping) can improve. These changes must also be recorded for analysis.
По откачным скважинам:For pumping wells:
1. Изучаются материалы по режиму работы скважин ячейки, блока с момента освоения скважины, результаты по объемам добываемой жидкости после очередных ремонтов (очистке фильтров) во времени, текущие показатели, строятся кривые спада добычи.1. Materials are studied on the operating mode of the wells of the cell, block from the moment of well development, the results on the volume of produced fluid after regular repairs (filter cleaning) in time, current indicators, production decline curves are built.
2. После отключения погружного насоса и его извлечения из скважины на дневную поверхность измеряется статический уровень жидкости в скважине при отсутствии самоизлива. Желательно снять диаграмму дебита по отдельным участкам по всей длине фильтра.2. After shutting down the submersible pump and removing it from the well to the surface, the static level of the liquid in the well is measured in the absence of self-discharge. It is advisable to take a flow chart for individual sections along the entire length of the filter.
3. Скважинный прибор спускается в интервал фильтра и через каждые 0,5 м по точкам снизу вверх производится обработка 10-20 импульсами. Если при снятии дебитограммы до обработки выявлены интервалы, не дающие притока, количество импульсов на этих интервалах рекомендуется увеличить до 30.3. The downhole tool descends into the filter interval and every 10 m, points are processed from bottom to top by 10-20 pulses. If during removal of the flow chart before processing, intervals are found that do not give an inflow, the number of pulses at these intervals is recommended to be increased to 30.
4. После извлечения из скважины скважинного прибора повторно измеряются: статический уровень жидкости в скважинах без самоизлива и дебитограмма по длине фильтра. Это позволяет уточнить работающие интервалы. После установки погружного насоса регулярно измеряется дебит и давление напора, эффективность добычи и др.4. After extracting the downhole tool from the well, the following are measured again: the static level of the liquid in the wells without self-spill and a flow chart along the length of the filter. This allows you to clarify the working intervals. After installing the submersible pump, flow rate and head pressure, production efficiency, etc. are regularly measured.
5. Во время обработки и после обработки откачной скважины необходимо следить за параметрами связанных с ней закачных скважин, определяющих эффективность ее обработки.5. During processing and after treatment of the pumping well, it is necessary to monitor the parameters of the injection wells associated with it, determining the effectiveness of its processing.
6. После обработки «откачной» скважины устанавливается контроль за изменениями режимов ее работы. Результаты измерений поступают Заказчику и направляются Исполнителю для анализа. Регистрация результатов наблюдений ведется за весь период рентабельной работы скважины (продолжительность и эффективность воздействия, изменение в процентах извлекаемости).6. After processing the "pumping" well, control is established over changes in the modes of its operation. The measurement results are received by the Customer and sent to the Contractor for analysis. The observation results are recorded for the entire period of cost-effective operation of the well (duration and effectiveness of the impact, change in percent recoverability).
Решаемые задачи предлагаемым способом:Solved tasks in the proposed way:
- увеличение проницаемости прифильтровой зоны пласта, очистка фильтров от механических кольматантов и других песчано-глинистых отложений;- increase the permeability of the filter zone of the reservoir, cleaning filters from mechanical muds and other sand and clay deposits;
- развитие систем каналов в продуктивном пласте;- development of channel systems in the reservoir;
- увеличение подвижности рассолов и ускорение процессов перехода урана в подвижную форму сложных терригенных и песчано-глинистых коллекторов.- increase the mobility of brines and accelerate the transition of uranium into the mobile form of complex terrigenous and sand-clay reservoirs.
Преимущества способа:The advantages of the method:
- повышение дебита откачных и приемистости закачных скважин в 2-8 раз;- increase in the flow rate of pumping and injectivity of injection wells by 2-8 times;
- увеличение извлекаемых запасов урана и других металлов на 15-20% за счет ускорения процессов перехода металла в подвижную форму;- an increase in the recoverable reserves of uranium and other metals by 15-20% due to the acceleration of the transition of metal to mobile form;
- минимальные затраты материальных средств;- the minimum cost of material resources;
- уменьшение расхода реагентов (кислоты);- reduction in the consumption of reagents (acid);
- увеличение межремонтного срока эксплуатации скважин в 3 и более раз в сравнении с существующими методами.- an increase in the overhaul life of wells by 3 or more times in comparison with existing methods.
Способ реализуется с помощью заявляемого устройства.The method is implemented using the inventive device.
Устройство содержит наземный блок 1 питания, управления и контроля, соединенный одножильным геофизическим кабелем 2 (типа КГ1) со скважинным прибором 3 (фиг.2), в котором размещены: умножитель высокого напряжения 4, конденсаторный накопитель электрической энергии 5, электрический разрядник 6, высоковольтный электрод излучателя 7, калиброванный проводник 8, низковольтный электрод излучателя 9. Поз.10 - механизм подачи калиброванного проводника в межэлектродное пространство излучателя. Поз.11 - схема управления разрядом накопителя электрической энергии и механизмом подачи калиброванного проводника.The device comprises a ground power supply, control and
Механизм подачи 10 калиброванного проводника 8 в межэлектродное пространство выполнен в виде кулачков 12 и снабжен подпружиненной 13 тягой 14 электромагнита 15. Запас калиброванного проводника 8 размещен на бобине 16 (фиг.4).The
В корпусе скважинного прибора 3 на шасси размещены конденсаторы 17 накопителя электроэнергии 5 с уравнивающими разрядные токи дополнительными проволочными резисторами 18 (фиг.3).In the casing of the downhole tool 3 on the chassis there are capacitors 17 of the electric energy storage device 5 with additional wire resistors 18 equalizing the discharge currents (Fig. 3).
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
При спускоподъемных операциях на скважине наземный блок 1 питания, управления и контроля соединяется одножильным геофизическим кабелем 2 (КГ1) со скважинным прибором 3 и производится проверка аппаратуры в ручном режиме. Нажатием кнопки «протяжка» подается калиброванный проводник 8 в межэлектродное пространство электродов 7 и 9, посредством подачи импульсов постоянного тока на электромагнит механизма подачи проводника. Нажатием кнопки «заряд» подается напряжение с частотой 300÷1000 Гц на умножитель высокого напряжения 4 для заряда конденсаторов 17. Процесс роста напряжения и достигнутое напряжение заряда фиксируется контрольно-измерительной аппаратурой в наземном блоке 1 питания управления и контроля. Нажатием кнопки «разряд» производится разряд конденсаторов разрядником 6 накопителя электрической энергии 5, при этом фиксируется напряжение разряда. Затем проверяется работа устройства в автоматическом режиме переключением тумблера «вид работы» в «автоматический режим».During tripping operations on the well, the ground power, control and
После извлечения погружного насоса из откачной скважины и установки на устье скважины блок-баланса каротажного подъемника начинается спуск скважинного прибора на кабеле КГ1 в скважину при контроле глубины положения прибора в зоне фильтра по глубиномеру.After removing the submersible pump from the pumping well and installing a block balance of the logging hoist at the wellhead, the downhole tool is launched on the cable KG1 into the well while controlling the depth of the device in the filter zone by the depth gauge.
Обработка фильтра производится на остановках через 0,5-1,0 м глубины скважины снизу вверх по 10-20 импульсов с периодом следования 2 импульса в минуту по всему интервалу фильтра.Filter processing is performed at stops at 0.5-1.0 m well depth from bottom to top for 10-20 pulses with a period of 2 pulses per minute along the entire filter interval.
После подъема и извлечения скважинного прибора из скважины вновь спускается погружной насос и восстанавливается работа скважины.After lifting and removing the downhole tool from the well, the submersible pump again descends and the operation of the well is restored.
По показаниям контрольно-измерительного прибора, установленного на поверхности, регистрируется дебит откачной скважины после обработки.According to the testimony installed on the surface, the flow rate of the pumping well after treatment is recorded.
Эффективность обработки оценивается по показателям до и после обработки.Processing efficiency is evaluated by indicators before and after processing.
Применение в скважинах, заполненных жидкостью, устройства для генерирования упругих импульсов с энергией порядка 1.0-1.2 килоджоуля в частотном спектре от нескольких герц до нескольких килогерц позволяет обеспечить декольматацию фильтров и прискважинной зоны и, воздействуя на продуктивный пласт, возбудить в системе «скважина-пласт» резонансные колебания, способствующие восстановлению и увеличению проницаемости (пьезопроводности) пласта.The use in liquid-filled wells of a device for generating elastic impulses with energies of the order of 1.0-1.2 kilojoules in the frequency spectrum from several hertz to several kilohertz allows decolmatization of filters and the near-wellbore zone and, by acting on the reservoir, excite in the "well-reservoir" system resonant vibrations that contribute to the restoration and increase in permeability (piezoconductivity) of the reservoir.
Следует заметить, что дальность плазменно-импульсного воздействия составляет 300-400 м, поэтому все скважины, расположенные в этой зоне, будут реагировать положительно.It should be noted that the range of the plasma-pulse impact is 300-400 m, therefore, all wells located in this zone will respond positively.
Скважинный прибор источника упругих импульсов обеспечивается питанием переменным током частотой 300÷1000 Гц от наземного блока питания, что позволило существенно упростить схему преобразования для получения высокого напряжения для заряда конденсаторов в скважинном приборе, использовав лишь схему умножения напряжения до 2.5-3.0 киловольт, что позволило уменьшить габариты блока питания в скважинном приборе, а управление импульсами постоянного тока электрическим разрядником и электромагнитом механизма подачи проводника в межэлектродное пространство упростить конструкцию и реализовать спускоподъемные операции на одножильном геофизическом кабеле с энергией упругих импульсов 1.0-1.2 килоджоуля в едином корпусе прибора 42 мм при общей длине скважинного прибора 2700 мм. Использование в блоке накопителя электрической энергии уравнивающих разрядные токи отдельных конденсаторов дополнительных проволочных резисторов позволило ограничить разрядные токи и увеличить ресурс работы силовых конденсаторов. Измененная конструкция излучателя дала возможность создания упругих импульсов в среде с минерализацией флюида 5-30 г/л без инициирования электрогидравлического разряда калиброванным проводником (фиг.5).The downhole device of the source of elastic impulses is provided with alternating current power of 300 ÷ 1000 Hz from a ground-based power supply unit, which made it possible to significantly simplify the conversion circuit to obtain a high voltage for charging capacitors in a downhole tool, using only a voltage multiplication circuit up to 2.5-3.0 kilovolts, which made it possible to reduce the dimensions of the power supply in the downhole tool, and the control of direct current pulses by an electric discharger and an electromagnet of the mechanism for supplying the conductor to the interelectrode a nd simplify the design and realize tripping in single-core logging cable with elastic energy pulses 1.0-1.2 kilojoules in a single housing unit 42 mm at a total length of 2700 mm in the downhole tool. The use of additional wire resistors equalizing the discharge currents of the individual capacitors in the electric energy storage unit allowed to limit the discharge currents and increase the operating life of the power capacitors. The changed design of the emitter made it possible to create elastic pulses in a medium with fluid mineralization of 5-30 g / l without initiating an electro-hydraulic discharge by a calibrated conductor (Fig. 5).
Примеры реализации способа.Examples of the method.
Пример 1. Проведена обработка электрогидравлическим (плазменно-импульсным) воздействием закачной скважины №17-1-14 уранового месторождения Ак Дала (глубина скважины 186 м, интервал фильтра 162,5-178,2 м). Приемистость до обработки 0,2 м3/час. Была обработана по точкам через 1 м по 20 импульсов, после обработки приемистость увеличилась в 5 раз и составила 1,06 м3/час.Example 1. The treatment was carried out by electro-hydraulic (plasma-pulse) exposure to an injection well No. 17-1-14 of the Ak Dala uranium deposit (well depth 186 m, filter interval 162.5-178.2 m). Pickup before processing 0.2 m 3 / h. It was processed by points after 1 m with 20 pulses; after processing, the injectivity increased by 5 times and amounted to 1.06 m 3 / h.
Пример 2. Проведена обработка электрогидравлическим (плазменно-импульсным) воздействием откачной скважины №22-2-13 уранового месторождения Ак Дала (глубина скважины 193,7 м, интервал фильтра 169,5-184,4 м). Дебит до обработки составлял 7,3 м3/час, после обработки 9,08 м3/час.Example 2. The treatment was carried out by electro-hydraulic (plasma-pulse) action of a pumping well No. 22-2-13 of the Ak Dala uranium deposit (well depth 193.7 m, filter interval 169.5-184.4 m). The flow rate before processing was 7.3 m 3 / h, after processing 9.08 m 3 / h.
Пример 3. При обработке разработанной технологией двух откачных скважин дебит увеличился с 7,3 м3/час до 9,2 м3/час и с 8,7 м3/час до 9,9 м3/час, в трех закачных скважинах приемистость увеличилась с 0,2 м3/час до 2,0 м3/час (в 10 раз), с 3,4 м3/час до 6,4 м3/час (в 1,88 раза) и с 1,9 м3/час до 10 м3/час (в 5,26 раз).Example 3. When processing the developed technology of two pumping wells, the flow rate increased from 7.3 m 3 / h to 9.2 m 3 / h and from 8.7 m 3 / h to 9.9 m 3 / h in three injection wells pick-up increased from 0.2 m 3 / hour to 2.0 m 3 / hour (10 times), from 3.4 m 3 / hour to 6.4 m 3 / hour (1.88 times) and from 1 , 9 m 3 / hour to 10 m 3 / hour (5.26 times).
Кроме того, 12 близкорасположенных скважин отреагировали на воздействие следующим образом: 7 - увеличили приемистость на 18,7 м3/час, 3 - сохранили параметры, 2 скважины уменьшили приемистость всего на 1,5 м3/час.In addition, 12 nearby wells responded to the impact as follows: 7 - increased injectivity by 18.7 m 3 / h, 3 - saved parameters, 2 wells reduced injectivity by only 1.5 m 3 / h.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011147253/03A RU2478780C1 (en) | 2011-11-21 | 2011-11-21 | Method to produce rare metals using technology of drillhole in situ leaching and device for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011147253/03A RU2478780C1 (en) | 2011-11-21 | 2011-11-21 | Method to produce rare metals using technology of drillhole in situ leaching and device for its realisation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2478780C1 true RU2478780C1 (en) | 2013-04-10 |
Family
ID=49152337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011147253/03A RU2478780C1 (en) | 2011-11-21 | 2011-11-21 | Method to produce rare metals using technology of drillhole in situ leaching and device for its realisation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2478780C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2594912C2 (en) * | 2015-08-07 | 2016-08-20 | Владимир Иванович Лунев | Method for development of deep water-flooded deposit of oolitic waste of ironstone ores |
| RU174106U1 (en) * | 2017-04-04 | 2017-10-02 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственный центр "ГеоМИР" (ООО НПЦ "ГеоМИР") | Device for generating elastic and electromagnetic pulses in the hydrosphere of a well |
| RU2640846C1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-01-12 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Илмасоник-Наука" | Method and device for recovery of horizontal well production and effect on formation |
| RU2685381C1 (en) * | 2018-05-15 | 2019-04-17 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственный центр "ГеоМИР" (ООО НПЦ "ГеоМИР") | Uranium and associated elements production method based on underground well leaching technology with plasma-pulse action on well hydrosphere |
| EA034621B1 (en) * | 2017-04-27 | 2020-02-28 | Институт Систем Управления Национальной Академии Наук Азербайджанской Республики | Method for non-stationary oil extraction from formation |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4116488A (en) * | 1976-09-20 | 1978-09-26 | Kennecott Copper Corporation | In-situ mining method and apparatus |
| RU2116440C1 (en) * | 1996-11-04 | 1998-07-27 | Северо-Кавказский государственный технологический университет | Method for underground and heap lixiviation of metals |
| US5836389A (en) * | 1996-12-09 | 1998-11-17 | Wave Energy Resources | Apparatus and method for increasing production rates of immovable and unswept oil through the use of weak elastic waves |
| RU2162147C2 (en) * | 1998-12-25 | 2001-01-20 | Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики | Method of demudding bottom-hole zone and interhole space of holes for mining of rare metals by method of underground leaching |
| RU2176730C2 (en) * | 1999-11-30 | 2001-12-10 | Открытое акционерное общество Красноярский проектно-изыскательский институт "Гидропроект" | Process of pile leaching of mineral resources |
| RU2373386C1 (en) * | 2008-07-01 | 2009-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НОВАС" | Method for action at well bottom zone and oil-saturated beds (versions) and device for its realisation |
| RU90840U1 (en) * | 2009-02-10 | 2010-01-20 | Денис Владимирович Долгов | ELECTRICAL INSTALLATION FOR INFLUENCE ON PRODUCTIVE LAYERS OF USEFUL FOSSILS THROUGH A WELL |
| RU105476U1 (en) * | 2011-03-05 | 2011-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Георезонанс" | Borehole Source of Seismic Energy (OPTIONS) |
-
2011
- 2011-11-21 RU RU2011147253/03A patent/RU2478780C1/en active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4116488A (en) * | 1976-09-20 | 1978-09-26 | Kennecott Copper Corporation | In-situ mining method and apparatus |
| RU2116440C1 (en) * | 1996-11-04 | 1998-07-27 | Северо-Кавказский государственный технологический университет | Method for underground and heap lixiviation of metals |
| US5836389A (en) * | 1996-12-09 | 1998-11-17 | Wave Energy Resources | Apparatus and method for increasing production rates of immovable and unswept oil through the use of weak elastic waves |
| RU2162147C2 (en) * | 1998-12-25 | 2001-01-20 | Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики | Method of demudding bottom-hole zone and interhole space of holes for mining of rare metals by method of underground leaching |
| RU2176730C2 (en) * | 1999-11-30 | 2001-12-10 | Открытое акционерное общество Красноярский проектно-изыскательский институт "Гидропроект" | Process of pile leaching of mineral resources |
| RU2373386C1 (en) * | 2008-07-01 | 2009-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НОВАС" | Method for action at well bottom zone and oil-saturated beds (versions) and device for its realisation |
| RU90840U1 (en) * | 2009-02-10 | 2010-01-20 | Денис Владимирович Долгов | ELECTRICAL INSTALLATION FOR INFLUENCE ON PRODUCTIVE LAYERS OF USEFUL FOSSILS THROUGH A WELL |
| RU105476U1 (en) * | 2011-03-05 | 2011-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Георезонанс" | Borehole Source of Seismic Energy (OPTIONS) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2594912C2 (en) * | 2015-08-07 | 2016-08-20 | Владимир Иванович Лунев | Method for development of deep water-flooded deposit of oolitic waste of ironstone ores |
| RU2640846C1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-01-12 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Илмасоник-Наука" | Method and device for recovery of horizontal well production and effect on formation |
| WO2018182453A1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-10-04 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Илмасоник-Наука" | Method and device for restoring horizontal well productivity and stimulating a formation |
| RU174106U1 (en) * | 2017-04-04 | 2017-10-02 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственный центр "ГеоМИР" (ООО НПЦ "ГеоМИР") | Device for generating elastic and electromagnetic pulses in the hydrosphere of a well |
| EA034621B1 (en) * | 2017-04-27 | 2020-02-28 | Институт Систем Управления Национальной Академии Наук Азербайджанской Республики | Method for non-stationary oil extraction from formation |
| RU2685381C1 (en) * | 2018-05-15 | 2019-04-17 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственный центр "ГеоМИР" (ООО НПЦ "ГеоМИР") | Uranium and associated elements production method based on underground well leaching technology with plasma-pulse action on well hydrosphere |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10746006B2 (en) | Plasma sources, systems, and methods for stimulating wells, deposits and boreholes | |
| CA2315783C (en) | A method to increase the oil production from an oil reservoir | |
| US9567839B2 (en) | Electrical and static fracturing of a reservoir | |
| AU2001232892B2 (en) | Coupled electromagnetic and acoustic stimulation of crude oil reservoirs | |
| US9394775B2 (en) | Electrical fracturing of a reservoir | |
| US20110139441A1 (en) | System, apparatus and method for stimulating wells and managing a natural resource reservoir | |
| Nikolaevskiy et al. | Residual oil reservoir recovery with seismic vibrations | |
| RU2630012C1 (en) | Method and for ultrasonic intensification of oil production and device for its implementation | |
| US10309202B2 (en) | Fracturing treatment of subterranean formations using shock waves | |
| RU2478780C1 (en) | Method to produce rare metals using technology of drillhole in situ leaching and device for its realisation | |
| RU2291955C1 (en) | Method for extraction of oil deposit | |
| Patel et al. | Plasma pulse technology: an uprising EOR technique | |
| WO2015112045A1 (en) | Method and apparatus for acting on oil-saturated formations and the bottom region of a horizontal well bore | |
| Molchanov et al. | Implementation of new technology is a reliable method of extracting reserves remaining in hydrocarbon deposits | |
| RU2685381C1 (en) | Uranium and associated elements production method based on underground well leaching technology with plasma-pulse action on well hydrosphere | |
| Wong et al. | High-power/high-frequency acoustic stimulation: a novel and effective wellbore stimulation technology | |
| RU2162147C2 (en) | Method of demudding bottom-hole zone and interhole space of holes for mining of rare metals by method of underground leaching | |
| RU2261990C2 (en) | Method for applying thermogas-dynamic action to bed and solid fuel charge for above method implementation | |
| RU2705676C1 (en) | Method of impulse treatment of productive formation at extraction of hydrocarbon raw material and control system, which carries out | |
| Fensky et al. | Rejuvenate unconventional wells by application of high-pressure pulse waves in the fracture network-An alternative to refracturing operations | |
| Patel et al. | Petroleum Research | |
| US20180363441A1 (en) | Method and apparatus for improving wellbore productivity with piezoelectric crystals | |
| RU2191887C2 (en) | Method of increasing well productivity in recovery of hydrocarbons | |
| RU2278251C2 (en) | Method to apply action to production reservoir and walls in wells | |
| RU2151273C1 (en) | Method of cleaning oil-producing and water wells |