EA016305B1

EA016305B1 - Способ разработки залежи природных солей подземным растворением

Info

Publication number: EA016305B1
Application number: EA200900949A
Authority: EA
Inventors: Анатолий Данилович СМЫЧНИК; Сергей Федорович Шемет; Павел Сергеевич Шутин; Сергей Георгиевич ШУТИН
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Белгорхимпром" (Оао "Белгорхимпром")
Priority date: 2009-05-15
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2012-04-30
Also published as: EA200900949A1

Abstract

Изобретение относится к области геотехнологии и может быть использовано при подземном растворении природных солей из рудных тел в местах их залегания. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности разработки залежей природных солей подземным растворением за счет уменьшения потерь полезного ископаемого и снижения разубоживания добычных рассолов. Оно включает вскрытие продуктивного пласта скважинами, подачу растворителя, откачку рассола и формирование горизонтальных камер подземного растворения с помощью сети горизонтальных стволов путем их бурения с использованием колтюбинговых установок и гибкой цельнотянутой трубы, при этом управление размывом соляной залежи осуществляют путем регулирования подачи растворителя в заданные ее участки через отверстия в цельнотянутой трубе и размещенном в ней управляемом патроне, изготовленные таким образом, что при заданных перемещениях управляемого патрона относительно цельнотянутой трубы одно или несколько отверстий в цельнотянутой трубе и патроне полностью или частично совмещают на одном или нескольких заданных участках залежи, обеспечивая растворение именно этих участков, а в качестве дополнительного средства управления размывом соляной залежи используют степень открытия заслонки управляемого патрона. Изобретение позволяет осуществить эффективно управляемый процесс подземного растворения, позволяющий снизить потери полезного ископаемого за счет наиболее полной отработки рудной залежи и снизить разубоживание добычного рассола вследствие того, что даже в случае соляной залежи с кровлей сложной конфигурации пустая порода

Description

Изобретение относится к области геотехнологии и может быть использовано при подземном растворении природных солей из рудных тел в местах их залегания.

Подземное растворение - эффективный метод добычи полезных ископаемых, позволяющий разрабатывать продуктивные залежи на большой глубине (1500 м и более), в сложных горно-геологических условиях, а также с высоким содержанием нерастворимых компонентов. Однако данный метод недостаточно разработан для соляных залежей, мощностью не превышающих 30 м, характерных, в частности, для природных калийных солей, а также для залежей, имеющих сложную конфигурацию кровли.

Известен способ добычи солей подземным растворением через взаимодействующие скважины, в котором растворитель подают во вновь образующуюся камеру подземного растворения, а отбирают через сформированный (взрывным методом, гидроразрывом или бурением) канал сбойки из уже существующей камеры. Управление размывом полости камеры осуществляют с помощью регулирования количества нерастворителя, который по мере увеличения полости камеры вводят в подкровельное пространство камеры совместно с растворителем [1].

Недостатком этого способа, особенно при разработке залежей с неплоской кровлей, является низкая эффективность добычи полезного ископаемого вследствие неуправляемого размыва канала сбойки взаимодействующих камер, сопровождаемого разубоживанием добычных рассолов и потерей части полезного ископаемого.

Известен также способ разработки пластов соляных залежей малой мощности подземным выщелачиванием, включающий вскрытие продуктивного пласта сетью закачных и добычных скважин, подачу растворителя и откачку рассола, сбойку скважин и формирование камеры выщелачивания, в котором сбойку скважин и формирование камер выщелачивания осуществляют с помощью сети горизонтальных стволов путем их бурения с использованием колтюбинговых установок и гибкой цельнотянутой трубы [2] - прототип.

Недостатком этого способа является отсутствие эффективных средств управления размывом камер подземного растворения и, как следствие, потери полезного ископаемого и разубоживание добычного рассола.

Задачей изобретения является повышение эффективности разработки залежей природных солей подземным растворением за счет уменьшения потерь полезного ископаемого и снижения разубоживания добычных рассолов.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе разработки соляных залежей подземным растворением, включающем вскрытие соляной залежи скважинами, подачу растворителя, откачку рассола и формирование горизонтальных камер подземного растворения с помощью сети горизонтальных стволов путем их бурения с использованием колтюбинговых установок и гибкой цельнотянутой трубы, управление размывом соляной залежи осуществляют путем регулирования подачи растворителя в заданные ее участки через отверстия в цельнотянутой трубе и размещенном в ней управляемом патроне, изготовленные таким образом, что при заданных перемещениях управляемого патрона относительно цельнотянутой трубы, одно или несколько отверстий в цельнотянутой трубе и патроне полностью или частично совмещают на одном или нескольких заданных участках залежи, обеспечивая растворение именно этих участков, а в качестве дополнительного средства управления размывом соляной залежи используют степень открытия заслонки управляемого патрона.

На фиг. 1 представлена схема разработки соляной залежи предлагаемым способом, на фиг. 2 - фрагмент гибкой цельнотянутой трубы с управляемым патроном.

Они включают соляную залежь 1, скважину 2 с обсадной колонной 3, гибкую цельнотянутую трубу 4, породоразрушающий инструмент 5 с забойным двигателем (на чертеже не показан), управляемый патрон 6 с заслонкой 7, подготовительную выработку 8, почву соляной залежи 9, растворитель 10, отверстия 11 в цельнотянутой трубе 4 и отверстия 12 в патроне 6, полости 13, рассол 14, полости 15, камеру подземного растворения 16.

Заявленный способ осуществляют следующим образом.

Соляную залежь 1 вскрывают скважиной 2, оборудованной обсадной колонной 3. Из скважины 2 с помощью колтюбинговой установки (на чертеже не показана) и гибкой цельнотянутой трубы 4, оборудованной управляемыми, например, от забойного двигателя (на чертеже не показан) породоразрушающим инструментом 5 и патроном 6 с заслонкой 7, например поворотной, осуществляют проходку (бурение) подготовительной выработки 8. При этом заслонку 7 открывают для пропуска бурового раствора, а подготовительную выработку 8 проходят по подошве или в пустой породе почвы 9 соляной залежи 1, как показано на фиг. 1. После проходки подготовительной выработки 8 заслонку 7 закрывают. С помощью каротажных инструментов измеряют характеристики соляной залежи 1, включая ее мощность и форму кровли на различных участках отработки, и определяют последовательность отработки этих участков. По гибкой цельнотянутой трубе 4 подают растворитель 10 в подготовительную выработку 8 на первом, намеченном (намеченных) для отработки участке (участках) соляной залежи 1 и осуществляют управление процессом размыва соляной залежи 1. Для этого посредством известного из уровня техники управляющего воздействия, например механического, от забойного двигателя или с поверхности земли с помощью размещенного в гибкой цельнотянутой трубе 4 гибкого штока (на чертеже не показан) управляемый па

- 1 016305 трон 6 перемещают таким образом, чтобы одно или несколько отверстий 11 в цельнотянутой трубе и отверстий 12 в управляемом патроне совмещались на одном или нескольких предназначенных в отработку участках соляной залежи 1, открывая доступ растворителя 10 к соляной залежи 1. При этом происходит растворение полезного ископаемого на этих участках с образованием одной или нескольких полостей 13, а образовавшийся более тяжелый, чем растворитель, рассол 14 опускается вдоль стенок полости (полостей) 13 на дно подготовительной выработки 8 и откачивается на поверхность земли для последующей переработки. Для отработки нового участка (участков) соляной залежи 1 управляемый патрон 6 перемещают таким образом, чтобы одно или несколько отверстий 11 в цельнотянутой трубе и отверстий 12 в управляемом патроне совмещались на новом участке (участках) соляной залежи 1. При этом будет происходить растворение полезного ископаемого нового участка (участков) соляной залежи 1 с образованием новой полости (полостей) 15 и получением рассола 14. Затем управляемый патрон 6 снова перемещают и последующие операции повторяют до подготовительной отработки всех запланированных участков соляной залежи 1, которые в конечном итоге, сливаясь, образуют единую полость, представляющую собой камеру подземного растворения 16. Дальнейшее управление размывом камеры подземного растворения 16 до полного извлечения запасов намеченной в отработку части соляной залежи 1 также осуществляют описанным выше способом. При этом добиваются максимального приближения контуров камеры подземного растворения 16 к контурам соляной залежи 1, чем достигается наиболее полное с минимальными потерями извлечение запасов полезного ископаемого и не происходит разубоживания рассола за счет растворения пустой породы.

Фиг. 2 поясняет принцип регулирования подачи растворителя 10 через отверстия в гибкой цельнотянутой трубе 4 в заданный участок соляной залежи 1 на примере. В данном примере зазор между гибкой цельнотянутой трубой 4 и патроном 6 выполнен минимальным, но достаточным для свободного перемещения патрона 6. Отверстия 11 в гибкой цельнотянутой трубе 4 выполнены с равным интервалом, а отверстия 12 в патроне 6 - с возрастающим, при этом отверстия 11 и 12 имеют одинаковый диаметр. При показанном на фиг. 2 положении патрона 6 растворитель 10 будет подаваться в соляную залежь 1 через первое слева отверстие изображенного участка гибкой цельнотянутой трубы 4, остальные отверстия при этом перекрыты. После перемещения патрона 6 влево, например, на величину, равную диаметрам отверстий 11 и 12, подача растворителя 10 будет осуществляться только через второе слева отверстие изображенного участка гибкой цельнотянутой трубы 4. При совмещении третьих слева отверстий 11 и 12 - все другие пути для растворителя будут перекрыты. Таким образом обеспечивается регулирование подачи растворителя в различные участки залежи.

В зависимости от свойств соляной залежи и принятой схемы отработки применяют различные интервалы между отверстиями 11 в гибкой цельнотянутой трубе 4, а также отверстиями 12 в управляемом патроне 6. При этом если необходимо осуществлять отработку нескольких участков соляной залежи одновременно или если требуемая объемная скорость подачи растворителя 10 на каком-либо участке не может быть обеспечена за счет одного отверстия, задействуют несколько совмещенных отверстий. Если требуется уменьшить подачу растворителя 10, то для его прохода одно или несколько отверстий 11 и 12 совмещают частично (полностью и/или частично на различных участках при отработке нескольких участков соляной залежи 1).

Для управления размывом соляной залежи 1 применяют также дополнительное средство управления. Если необходимо, исходя из свойств соляной залежи, подать растворитель 10 в направлении породоразрушающего инструмента 5, открывают полностью или частично поворотную заслонку 7.

Таким образом, заявленный способ позволяет повысить эффективность разработки залежей природных солей подземным растворением за счет уменьшения потерь полезного ископаемого (более полной отработки рудной залежи) и за счет снижения разубоживания добычного рассола вследствие того, что даже в случае соляной залежи с кровлей сложной конфигурации пустая порода не подвергается растворению.

Источники информации

1. Патент США № 3262741.

2. Евразийский патент № 009429, опубл. 28.12.2007 г. - прототип.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ разработки залежи природных солей подземным растворением, включающий вскрытие продуктивного пласта скважинами, подачу растворителя, откачку рассола и формирование горизонтальных камер подземного растворения с помощью сети горизонтальных стволов путем их бурения с использованием колтюбинговых установок и гибкой цельнотянутой трубы, отличающийся тем, что управление размывом соляной залежи осуществляют путем регулирования подачи растворителя в заданные ее участки через отверстия в цельнотянутой трубе и размещенном в ней управляемом патроне, изготовленные таким образом, что при заданных перемещениях управляемого патрона относительно цельнотянутой трубы одно или несколько отверстий в цельнотянутой трубе и патроне полностью или частично совмещают на одном или нескольких заданных участках залежи, обеспечивая растворение именно этих участ- 2 016305 ков, а в качестве дополнительного средства управления размывом соляной залежи используют степень открытия заслонки управляемого патрона.