ES2682944T3 - Explotación minera con una solución multi-pozo de un estrato mineral de evaporita - Google Patents

Abstract

En una formación subterránea que comprende un estrato mineral evaporítico que comprende trona, nahcolita, wegscheiderita, o combinaciones de las mismas, un método para la extracción en solución de un mineral evaporítico desde al menos una cavidad que tiene una cara libre de minerales, dicho método que comprende: (a) proporcionar un conjunto de al menos 3 pozos en comunicación fluida con al menos una cavidad, dicho conjunto que comprende un primer subconjunto de pozos de uno o más pozos operados en modo de inyección (I), un segundo subconjunto de pozos separados de uno o más pozos operados en modo de producción (P); (b) inyectar un solvente en la al menos una cavidad a través del primer subconjunto operado en modo de inyección (I) para que el solvente contacte con la cara libre de minerales a medida que el solvente fluye a través de al menos una cavidad y disolver in situ al menos una porción del mineral desde la cara libre hacia el solvente para formar una salmuera; (c) extraer al menos una porción de dicha salmuera a la superficie del suelo a través del segundo subconjunto de pozos operados en modo de producción (P); (d) cambiar el modo de operación de al menos un pozo del conjunto después de un período de tiempo adecuado; y (e) repetir los pasos (a) a (d); caracterizado por que: - el conjunto de pozos comprende pozos más exteriores que rodean los pozos más interiores, y caracterizado por que el cambio del modo de operación en el paso (d) para al menos algunos de estos pozos más externos es más frecuente que para los pozos más interiores.

Description

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DESCRIPCION

Explotacion minera con una solucion multi-pozo de un estrato mineral de evaporita Referencia cruzada a solicitudes relacionadas

La presente solicitud reivindica el beneficio de prioridad para la Solicitud provisional de Estados Unidos n.° 61/953378 presentada el 14 de marzo de 2014, cuyo contenido completo se incorpora en el presente documento como referencia para todos los fines.

Declaracion respecto a la investigacion o el desarrollo patrocinado a nivel federal No aplicable.

Campo tecnico de la invencion

La presente invencion se refiere a un metodo para la explotacion continua de una cavidad mineral proporcionada en un estrato mineral de evaporita subterranea a traves de la minena con una solucion de multi-pozo.

Antecedentes de la invencion

El carbonato de sodio (Na2CO3), o ceniza de sosa, es uno de los productos alcalinos de mayor volumen en todo el mundo preparados con una produccion total en 2008 de 48 millones de toneladas. El carbonato de sodio encuentra un uso principal en el vidrio, productos qmmicos, detergentes, industrias del papel, y tambien en la industria de produccion de bicarbonato de sodio. Los principales procesos para la produccion de carbonato de sodio son el proceso de smtesis de amomaco Solvay, el proceso de cloruro de amonio y los procesos basados en trona.

La ceniza de sosa a base de trona se obtiene de yacimientos de trona en los Estados Unidos (Sudoeste de Wyoming en Green River, California cerca de Searles Lake y Owens Lake), Turqrna, China y Kenia (en el lago Magadi) mediante tecnicas de minena mecanica subterranea, por minena con una solucion, o procesamiento de aguas del lago.

La trona cruda es un mineral que puede contener hasta un 99 % de sesquicarbonato de sodio (generalmente alrededor del 70-99 %). El sesquicarbonato de sodio es una sal doble de carbonato de sodio-bicarbonato de sodio que tiene la formula (Na2CO3 ■ NaHCO3 ■ 2H2O) y que contiene el 46,90 % en peso de Na2CO3, el 37,17 % en peso de NaHCO3, y el 15,93 % en peso de H2O. La trona cruda tambien contiene, en cantidades menores, cloruro de sodio (NaCl), materia organica de sulfato de sodio (Na2SO4) e insolubles como arcilla y lutitas. En la TABLA 1 se muestra un analisis tfpico del mineral de trona extrafdo en Green River.

Se conocen otros minerales de (bi)carbonato de origen natural a partir de los cuales se puede producir carbonato de sodio y/o bicarbonato de sodio tales como la nahcolita, un mineral que contiene principalmente bicarbonato de sodio y esta esencialmente libre de carbonato de sodio y el conocido como "wegscheiderita" (tambien denominado "decemita") de formula: Na2CO3 ■ 3 NaHCO3.

TABLA 1

Constituyente

Porcentaje de peso

Na2CO3

43,2-45

NaHCO3

33,7-36

H2O (humedad cristalina y libre)

15,3-15,6

NaCl

0,004-0,1

Na2SO4

0,005-0,01

Insolubles

3,6-7,3

En los Estados Unidos, la trona y la nahcolita son la principal fuente de minerales para la industria del bicarbonato de sodio. Mientras que el bicarbonato de sodio puede producirse mediante la disolucion en agua y la carbonatacion de mineral de trona extrafdo mecanicamente o de ceniza de sosa producida a partir de mineral de trona, tambien se puede producir bicarbonato de sodio mediante la extraccion en solucion de nahcolita. La produccion de bicarbonato de sodio normalmente incluye cristalizacion por enfriamiento o una combinacion de cristalizacion por enfriamiento y evaporacion.

Los grandes yacimientos de trona mineral en la cuenca del no Green, en el sudoeste de Wyoming, se han explotado mecanicamente desde finales de la decada de 1940 y han sido explotados por cinco operaciones mineras diferentes durante el penodo entre medias. En 2007, el carbonato de sodio a base de trona de Wyoming comprendfa aproximadamente el 90 % de la produccion total de ceniza de sosa de los Estados Unidos. Para recuperar valiosos productos alcalinos, con frecuencia se usa el denominado proceso comercial 'monohidrato' para producir ceniza de sosa a partir de la trona. Cuando la trona se extrae mecanicamente, el mineral de trona triturado se calcina (es decir,

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se calienta) para convertir el bicarbonato de sodio en carbonato de sodio, eliminar el agua de cristalizacion y formar ceniza de sosa cruda. La ceniza de sosa cruda se disuelve entonces en agua y el material insoluble se separa de la solucion resultante. Una solucion clara de carbonato de sodio se alimenta a un cristalizador monohidrato, por ejemplo, un sistema evaporador de alta temperatura que generalmente tiene uno o mas efectos (a veces denominado 'evaporador-cristalizador'), donde parte del agua se evapora y parte del carbonato de sodio se conforma en cristales de monohidrato de carbonato de sodio (Na2CO3 ■ H2O). Los cristales de monohidrato de carbonato de sodio se eliminan del licor madre y a continuacion se secan para convertir los cristales en ceniza de sosa densa. La mayona del licor madre se recicla al sistema del evaporador para su procesamiento adicional en cristales de monohidrato de carbonato de sodio.

Los yacimientos de trona de Wyoming son evaporitas y, por lo tanto, forman varias capas (o lechos) sustancialmente horizontales. Los yacimientos principales constan de 25 lechos casi horizontales que vanan de 1,2 m (4 pies) a aproximadamente 11 m (36 pies) de espesor y estan separados por capas de pizarras. Las profundidades oscilan desde 120 m (400 pies) hasta 1000 m (3300 pies). Estos yacimientos contienen de aproximadamente el 88 % al 95 % de sesquicarbonato, siendo las impurezas principalmente pizarras y shortitas de dolomita y calcita. Algunas regiones de la cuenca contienen impurezas solubles, sobre todo halita (NaCl). Estos se extienden por alrededor de 1000 millas cuadradas (aproximadamente 2600 km2), y se estima que contienen mas de 75.000 millones de toneladas de ceniza de sosa equivalente, proporcionando asf reservas adecuadas para necesidades futuras razonablemente previsibles.

En particular, un lecho principal de trona (n.° 17) en la cuenca del no Green, con un espesor promedio de aproximadamente 2,4 m (8 pies) a aproximadamente 3,3 m (11 pies) se encuentra aproximadamente de unos 365 m (1200 pies) aproximadamente a unos 488 m (1600 pies) bajo la superficie del suelo. En la actualidad, la trona de los yacimientos de Wyoming se recupera economicamente principalmente del lecho principal de trona n.° 17. Este lecho principal se encuentra debajo de capas sustancialmente horizontales de areniscas, limolitas y principalmente pizarras no consolidadas. En particular, a unos 122 m (400 pies) por encima del lecho principal de la trona se encuentran capas de lutitas verde grisaceas debilmente laminadas y pizarra bituminosa, intercaladas con bandas de trona de aproximadamente 1,2 m (aproximadamente 4 pies) a aproximadamente 1,5 m (5 pies) de espesor. Inmediatamente debajo del lecho principal de trona se encuentran capas sustancialmente horizontales de pizarra bituminosa algo plastica, tambien intercaladas con bandas de trona. Tanto las capas de pizarra superpuestas como subyacentes contienen gas metano.

Las resistencias a la traccion comparativas, en libras por pulgada cuadrada (psi) o kilopascales (kPa), de trona y pizarra en valores promedio son esencialmente las siguientes:

Pizarra: 482-965 kPa (70 a 140 psi)

Trona: 200-3861 kPa (290 a 560 psi)

Tanto la capa de pizarra inmediatamente superpuesta como la capa de pizarra inmediatamente subyacente son sustancialmente mas debiles que el lecho principal de trona. La recuperacion del lecho principal de trona, en consecuencia, consiste esencialmente en eliminar la unica capa fuerte de sus inmediaciones.

La mayona de las operaciones mineras mecanicas para extraer mineral de trona practican alguna forma de extraccion de mineral subterranea utilizando tecnicas adaptadas de las industrias mineras del carbon y la potasa. Existe una variedad de diferentes sistemas y tecnicas de minena mecanica (como la minena de paredes largas, la minena de paredes cortas, la minena de sala y pilar o varias combinaciones). Aunque cualquiera de estas diversas tecnicas mineras puede emplearse para extraer mineral de trona, cuando se utiliza una tecnica de minena mecanica, hoy dfa es preferible la minena de paredes largas.

Todas las tecnicas de minena mecanica requieren que los mineros y la maquinaria pesada esten bajo tierra para excavar y transportar el mineral a la superficie, incluidos los pozos hundidos de aproximadamente 800-2000 pies (aproximadamente 240-610 metros) de profundidad. El coste de los metodos de minena mecanica para la trona es alto, representando hasta el 40 por ciento de los costes de produccion de la ceniza de sosa. Ademas, la recuperacion de trona por estos metodos se vuelve mas diffcil ya que los lechos mas gruesos (reservas mas accesibles) de los yacimientos de trona de alta calidad (menos contaminantes) se explotaron primero y ahora se estan agotando. Por lo tanto, la produccion de carbonato de sodio mediante la combinacion de tecnicas de minena mecanica seguida por el proceso de monohidrato es cada vez mas cara, ya que los yacimientos de trona de mayor calidad se agotan y aumentan los costes de mano de obra y energfa. Ademas, el desarrollo de nuevas reservas es costoso y requiere una inversion de capital de hasta cientos de millones de dolares para hundir nuevos pozos mineros e instalar equipos de minena y seguridad (ventilacion) relacionados.

Ademas, debido a que tambien se elimina algo de pizarra durante la extraccion mecanica, esta lutita extrafda debe transportarse junto con el mineral de trona a la refinena de superficie, retirarse de la corriente de producto y transportarse nuevamente a la mina o a un estanque de desechos de superficie. Estos contaminantes insolubles no solo cuestan una gran cantidad de dinero para extraer, retirar y manipular, sino que le dan muy poco valor a la mina y al operador de la refinena. Ademas, la trona cruda normalmente se purifica para eliminar o reducir las impurezas,

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principalmente pizarra y otros materiales no solubles, antes de que su valioso contenido de sodio se pueda vender comercialmente como: ceniza de sosa (Na2CO3), bicarbonato de sodio (NaHCO3), sosa caustica (NaOH), sesquicarbonato de sodio (Na2CO3 ■ NaHCO3 ■ 2H2O), un fosfato de sodio (Na5P3Oi0) u otros productos qmmicos que contienen sodio.

Reconociendo las limitaciones economicas y ffsicas de las tecnicas de minena mecanica subterranea, la extraccion en solucion de la trona ha sido promocionada durante mucho tiempo como una alternativa atractiva con la primera Patente de Estados Unidos n.° 2.388.009 titulada "Solution Mining of Trona" expedida a Pike en 1945. Pike desvela un metodo de produccion de ceniza de sosa de yacimientos subterraneos de trona en Wyoming inyectando una salmuera calentada que contiene sustancialmente mas carbonato que bicarbonato que esta insaturado con respecto a la trona, retirando la solucion de la formacion, eliminando la materia organica de la solucion con un adsorbente, separando la solucion del adsorbente, cristalizando y recuperando sesquicarbonato de sodio de la solucion, calcinando el sesquicarbonato para producir ceniza de sosa y reinyectando el licor madre del paso de cristalizacion en la formacion.

En su forma mas simple, la extraccion en solucion de trona se lleva a cabo poniendo en contacto el mineral de trona con un solvente como agua o una solucion acuosa para disolver el mineral y formar un licor (tambien denominado 'salmuera') que contiene valores de sodio disueltos. Para el contacto, el agua o la solucion acuosa se inyecta en una cavidad de la formacion subterranea, para permitir que la solucion disuelva la mayor cantidad posible de mineral de trona soluble en agua, y a continuacion la salmuera resultante se extrae a la superficie. Una parte de la salmuera puede usarse como materia prima para uno o mas procesos para fabricar uno o mas productos a base de sodio, mientras que otra porcion de salmuera puede reinyectarse para un contacto adicional con la trona.

La extraccion en solucion de trona podna reducir o eliminar los costes de la minena subterranea, como hundir los costosos pozos mineros y emplear mineros, elevar, triturar, calcinar, disolver, clarificar, manejar solidos/lfquidos/vapores y el cumplimiento medioambiental. Las numerosas minas de solucion salina (NaCl) que operan en todo el mundo ejemplifican el potencial bajo coste e impacto ambiental de la extraccion en solucion. Pero minerales que contienen carbonato de sodio y bicarbonato de sodio (trona, wegscheiderita) tienen relativamente baja solubilidad en agua a temperatura ambiente en comparacion con otros minerales evaponticos, como la halita (principalmente cloruro sodico) y la silvita (principalmente cloruro de potasio), que son extrafdos "in situ" con tecnicas de extraccion en solucion.

Implementar una tecnica de extraccion en solucion para explotar minerales que contienen (bi)carbonato como mineral de trona, especialmente aquellos minerales cuyos lechos delgados, lechos de menor calidad de trona (por ejemplo, menos del 70 % de calidad) y/o lechos profundos de profundidades superiores a 610 m (2000 pies) que actualmente no son economicamente viables a traves de tecnicas de minena mecanica, ha demostrado ser un gran desaffo.

En 1945, Pike propuso el uso de un unico pozo que comprende una tubena de recubrimiento exterior y una tubena de recubrimiento interna. Se inyecta solvente caliente a traves de la tubena de recubrimiento interna para que entre en contacto con el lecho de trona, y la salmuera se retira a traves del anillo. Sin embargo, este metodo resulto infructuoso, y actualmente se estan llevando a cabo dos enfoques para la extraccion en solucion de trona.

Un enfoque hnbrido para la extraccion en solucion de trona que se utiliza en el mercado en la actualidad es parte de un proyecto de eliminacion de relaves subterraneos. Los operadores de minas inundan los trabajos anteriores, disolviendo los pilares y recuperando el valor de sodio disuelto. La extraccion en solucion de los pilares de la mina se desvelo en la Patente de Estados Unidos n.° 2.625.384 expedida a Pike et al. en 1953 titulada "Mining Operation"; utiliza agua como solvente a temperatura ambiente para extraer la trona de las secciones minadas existentes de los yacimientos de trona. Solvay Chemicals, Inc. (SCI), conocida entonces como Tenneco Minerals, fue la primera en comenzar a depositar escorias, desde el proceso de refinacion hasta estos huecos extrafdos mecanicamente durante la operacion de extraccion parcial normal. Este enfoque hnbrido aprovecha los huecos remanentes y las areas superficiales expuestas posteriormente de la trona dejada por la minena mecanica para depositar materiales insolubles y otros contaminantes (colectivamente denominados relaves o escorias) y para recuperar el valor de sodio de las soluciones acuosas utilizadas para transportar las escorias.

Aunque la extraccion en solucion 'hnbrida' es uno de los metodos de minena preferidos en terminos de seguridad y productividad, este metodo depende necesariamente del area de superficie y de las aberturas proporcionadas por la minena mecanica para que sean economicamente factibles y productivas, y hay una cantidad de trona finita que previamente se ha extrafdo mecanicamente. La extraccion en solucion 'tnbrida' no puede existir en su forma actual sin la necesidad de una minena mecanica previa en un modo de produccion parcial. Cuando los lechos actuales de trona se exploten mecanicamente por completo, los operadores de la mina se veran forzados a moverse hacia lechos mas delgados y/o hacia lechos de menor calidad y soportar condiciones mineras mas rigurosas mientras los lechos mas deseables se consumen y finalmente se agotan.

Un enfoque mas sostenible para la extraccion en solucion de trona permitina la extraccion de lechos menos deseables (lechos delgados, lechos de mala calidad y/o lechos mas profundos) que actualmente son menos viables

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economicamente, sin el impacto negativo del aumento de los peligros de la minena y el aumento de los costes. En dicho enfoque, se perforan dos o mas pozos en la plataforma de la trona, y la comunicacion fluida entre los pozos se establece por fracturacion hidraulica o perforacion direccional.

Los intentos de la extraccion en solucion de trona utilizando pozos verticales comenzaron poco despues del descubrimiento de la trona en la cuenca del no Green en Wyoming en 1940. La Patente de Estados Unidos n.° 3.050.290 titulada "Method of Recovery Sodium Values by Solution Mining of Trona" de Caldwell et al. desvela un proceso para la extraccion en solucion de trona que sugiere el uso de una solucion minera a una temperatura del orden de 100-200 °C. Este proceso requiere el uso de recirculacion de una parte sustancial de la solucion de minena extrafda de la formacion de vuelta a la formacion para mantener las altas temperaturas de la solucion. Una corriente de purga de la solucion de extraccion de recirculacion se lleva a un proceso de recuperacion durante cada ciclo y se reemplaza por agua o licor madre diluido. La Patente de Estados Unidos n.° 3.119.655 titulada "Evaporative Process for Producing Soda Ash from Trona" de Frint et al. desvela un proceso para la recuperacion de ceniza de sosa de la trona y reconoce que la trona puede recuperarse mediante la extraccion en solucion. Este proceso incluye la introduccion de agua calentada a aproximadamente 130 °C y la recuperacion de una solucion de la formacion subterranea a 90 °C.

La perforacion direccional desde la superficie del suelo se ha utilizado para conectar pozos duales para la extraccion en solucion de yacimientos de evaporita y para la produccion de bicarbonato de sodio, potasa y sal. La extraccion en solucion de nahcolita utiliza pozos perforados direccionalmente y una solucion acuosa caliente compuesta de ceniza de sosa disuelta, bicarbonato de sodio y sal. El desarrollo de cavidades de extraccion en solucion de nahcolita mediante el uso de agujeros horizontales perforados direccionalmente y pozos verticales se describe en la Patente de Estados Unidos n.° 4.815.790, expedida en 1989 a E. C. Rosar y R. Day, titulada "Nahcolite Solution Mining Process". El uso de la perforacion direccional para la extraccion en solucion de trona se describe en la Publicacion previa a la concesion de la solicitud de Patente de Estados Unidos n.° US2003/0029617 titulada "Application, Method and System For Single Well Solution Mining" de N. Brown y K. Nesselrode. Pueden usarse un par de pozos por cavidad para la inyeccion y produccion. Se describe una pluralidad de perforaciones laterales en diversas configuraciones tales como las descritas en la Patente de Estados Unidos n.° 8.057.765, publicada en noviembre de 2011 de Day et al., titulada "Methods for Constructing Underground Borehole Configurations and Related Solution Mining Methods" para mejorar la expansion lateral de una cavidad minada en solucion en el yacimiento de evaporita.

La patente US2919909 desvela una formacion subterranea que comprende un estrato mineral evapontico que comprende trona (columna 1, lmea 35-43), nahcolita, wegscheiderita, o combinaciones de las mismas, un metodo para la extraccion en solucion (columna 1, lmea 48-50) de un mineral evapontico desde al menos una cavidad (Fig. 1,12) que tiene una cara libre de minerales, dicho metodo que comprende los pasos a) a c) de la presente invencion, pero que no dice nada para desvelar los pasos d) (cambiando el modo de operacion de al menos un pozo del conjunto despues de un penodo de tiempo adecuado); y que no dice nada del paso (e) (repetir los pasos (a) a (d)).

La patente US5246273 desvela un proceso de extraccion en solucion de trona que comprende los pasos de socavacion de un lecho o yacimiento masivo mediante un chorro de aire con una solucion acuosa seguida de extraccion en solucion del mineral por encima del socavado con supervision y control para detener la extraccion en solucion cuando la roca del techo esta adecuadamente expuesta para mantener un techo estable y soporte de pilar estable (resumen), y que desvela cambiar periodicamente el modo de introduccion y produccion con 2 pozos (columna 14, lmeas 65-67). Tambien describe el uso de un tercer pozo vertical de cavidad media 78 en el punto medio del eje longitudinal de la cavidad (ver Col. 15, lmeas 6-11, Fig. 15.a, 15.b).

A fines de la decada de 1950 y comienzos de la de 1960, la fracturacion hidraulica de la trona se propuso, reivindico o describio en patentes como medio para conectar dos pozos situados en un lecho de trona. Ver por ejemplo, Patente de Estados Unidos n.° 2.847.202 (1958) de Pullen, titulada "Methods for Mining Salt Using Two Wells Connected by Fluid Fracturing"; Patente de Estados Unidos n.° 2.952.449 (1960) por Bays, titulada "Method of Forming Underground Communication Between Boreholes"; Patente de Estados Unidos n.° 2.919.909 (1960) de Rule titulada "controlled Caving For Solution Mining Methods"; Patente de Estados Unidos n.° 3.018.095 (1962) por Redlinger et al., titulada "Method of Hydraulic Fracturing in Underground Formations"; y la patente GB 897566 (1962) por Bays titulada "Improvements in or relaying to the Hydraulic Mining of Underground Minerals Deposits".

En la decada de 1980, un intento de mina de solucion de trona en pozo por parte de FMC Corporation implico la conexion multi-pozos verticales perforados convencionalmente a lo largo de la base de un lecho de trona preferido mediante el uso de fracturacion hidraulica. FMC publico un informe (Frint, Engineering & Mining Journal, septiembre de 1985, "FMC's Newest Goal: Commercial Solution Mining Of Trona" que incluye "Past attempts and failure") promoviendo la conexion de pozos de fractura hidraulica de pares de pozos como nuevo desarrollo que comercializana la extraccion en solucion de trona. Sin embargo, segun el artmulo de FMC de 1985, la aplicacion de fracturacion hidraulica para la extraccion en solucion de la trona no era fiable. Los intentos de comunicacion por fractura fallaron en algunos casos y en otros casos produjeron la comunicacion entre los pozos perforados previamente pero no de la manera deseada. El proyecto de comunicacion por fractura fue abandonado finalmente a principios de la decada de 1990.

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Estos intentos de extraccion en solucion in situ de trona virgen en Wyoming se encontraron con un exito menos que limitado, y las tecnologfas que utilizan fracturacion hidraulica para conectar pozos en un lecho de trona no pudieron madurar.

Sin embargo, en el campo de la perforacion y operacion de petroleo y gas, la fracturacion hidraulica es una operacion fundamental, y se estima que mas del 60 % de los nuevos pozos en 2011 utilizaron fracturacion hidraulica para extraer gas de pizarra. Dicha fracturacion hidraulica a menudo emplea la perforacion direccional con seccion horizontal dentro de una formacion de pizarras con el fin de abrir la formacion e incrementar el flujo de gas desde allf a un unico pozo particular usando eventos de multi-fracking desde un pozo horizontal en la formacion.

Mediante esta tecnica, se ha establecido que las fracturas producidas en formaciones deben ser aproximadamente perpendiculares al eje de menor tension y que, en el estado general de tension subterranea, las tres principales tensiones son desiguales (condiciones anisotropicas). Cuando la tension principal en la formacion es la tension de la sobrecarga, estas fracturas tienden a desarrollarse en una direccion conica vertical o invertida. Las fracturas horizontales no pueden ser producidas por presiones hidraulicas menores que la presion total de la sobrecarga.

Al fracturar pozos separados en formaciones minerales evaponticas con el fin de eliminar el mineral por una solucion que fluye entre los pozos adyacentes, los metodos de 'fracking' utilizados en la industria del petroleo y gas no son adecuados para conseguir la formacion de una unica fractura horizontal principal. Debido a que la profundidad de la formacion fracturada hidraulicamente generalmente es superior a 1000 metros (3280 pies), las presiones de inyeccion en la exploracion de petroleo y gas son altas, a pesar de que todavfa son menores que la presion de sobrecarga; esto favorece la formacion de fracturas verticales que aumenta la permeabilidad de la formacion de pizarras explotadas. El objetivo principal de los metodos de "fracking" en la industria del petroleo y el gas es, de hecho, aumentar la permeabilidad de la pizarra. El gradiente de sobrecarga generalmente se estima entre 17 kPa/m (0,75 psi/pie) y 23,8 kPa/m (1,05 psi/pie), por lo que lo que se denomina 'gradiente de fractura' utilizado en el fracking de petroleo y gas es menor que el gradiente de sobrecarga, preferiblemente inferior a 22,6 kPa/m (1 psi/pie), preferiblemente inferior a 21,5 kPa/m (0,95 psi/pie), a veces inferior a 20,4 kPa/m (0,9 psi/pie). El 'gradiente de fractura' es un factor utilizado para determinar la presion de fracturacion de la formacion en funcion de la profundidad del pozo en unidades de kPa/m (psi/pie). Por ejemplo, un gradiente de fractura de 15,8 kPa/m (0,7 psi/pie) en un pozo con una profundidad vertical de 2440 m (8000 ft) proporcionana una presion de fractura de 38,6 MPa (5600 psi).

A diferencia de la exploracion de petroleo y gas en formaciones de pizarras donde es deseable producir numerosas fracturas verticales cerca del centro de la formacion de pizarras para recuperar la mayor cantidad de petroleo y/o gas de las mismas, en la recuperacion de un mineral soluble de formaciones de evaporitas subterraneas, es deseable producir una unica fractura sustancialmente en el fondo del estrato mineral evapontico y a lo largo de la parte superior del estrato subyacente no evapontico insoluble en agua y dirigir la fractura al siguiente pozo adyacente a lo largo de la interfaz entre el fondo del estrato evapontico a eliminar y la parte superior del estrato subyacente para que el mineral soluble se disuelva de abajo hacia arriba.

El enfoque de abajo arriba para disolver el mineral del intersticio de la interfaz (fractura) creada sustancialmente en la parte inferior del estrato de evaporita ofrece una serie de ventajas. El solvente menos concentrado y menos saturado presente en el intersticio se eleva a una capa superior del cuerpo del solvente dentro del intersticio debido al gradiente de densidad, y entra en contacto con el techo de la cavidad del estrato evapontico, disuelve el mineral del mismo y a medida que el solvente se satura, se deposita en una capa inferior del cuerpo del solvente de modo que el borde inferior del estrato de evaporita este siempre expuesto a la disolucion por un solvente menos concentrado. Los materiales insolubles en la formacion de evaporita pueden depositarse a traves del cuerpo del solvente en el fondo de la cavidad de extraccion en solucion y depositarse sobre el mismo de forma que solo se recuperen soluciones claras de los pozos de produccion.

Otra ventaja del enfoque de abajo arriba para la extraccion de mineral en solucion de una cavidad mineral madura es que puede ayudar a minimizar el contacto del solvente con minerales ricos en contaminantes (por ejemplo, halita) que se pueden encontrar en estratos suprayacentes, como estratos de pizarra verde encontrados encima de un estrato de trona. Como estos minerales ricos en contaminantes generalmente son solubles en el mismo solvente que el mineral deseable, si se permite que el flujo del solvente llegue a las capas suprayacentes contaminadas, esto permitina que los contaminantes de estas capas superpuestas se disuelvan en el solvente, "envenenando" asf la salmuera resultante e inutilizandola o, al menos, haciendo que su posterior procesamiento en productos valiosos sea muy costoso. De hecho, el envenenamiento por cloruro de sodio a partir de minerales a base de cloruro puede ocurrir durante la extraccion en solucion de la trona, y se sospecha que los esfuerzos de extraccion en solucion de FMC en la decada de 1980 en la cuenca del no Green se suspendieron en la decada de 1990 debido a la alta contaminacion con NaCl en la salmuera extrafda.

Ademas del envenenamiento por cloruro, otro factor que complica la disolucion in situ de minerales subterraneos de sales dobles como mineral que contiene sesquicarbonato de sodio (componente principal de la trona) o wegscheiderita es que el carbonato de sodio y el bicarbonato de sodio tienen diferentes solubilidades y tasas de disolucion en agua. Estas solubilidades incongruentes del carbonato de sodio y el bicarbonato de sodio pueden

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causar el "cegamiento" del bicarbonato de sodio (tambien denominado "cegamiento de bicarbonato") durante la extraccion en solucion. El cegamiento ocurre cuando el bicarbonato, que se ha disuelto en la solucion minera, tiende a depositarse de nuevo en la superficie expuesta del mineral a medida que aumenta la saturacion de carbonato en la solucion, obstruyendo asf la cara de disolucion y "cegando" sus valores de carbonato de una mayor disolucion y recuperacion. El cegamiento, por tanto, puede retardar la disolucion y puede producir que se dejen cantidades importantes de reservas en la mina. Se puede demostrar que el problema mencionado anteriormente surge porque cuando la trona, por ejemplo, se disuelve en agua, tanto las fracciones de bicarbonato de sodio como de carbonato de sodio comienzan a entrar en solucion al mismo tiempo hasta que la solucion alcanza la saturacion con respecto al bicarbonato de sodio. Desafortunadamente, la fase lfquida resultante que existe en este punto esta en equilibrio con el bicarbonato de sodio en fase solida, y el carbonato de sodio continua disolviendose mientras el bicarbonato comienza a precipitar hasta que la solucion resultante final esta en equilibrio con el sesquicarbonato de sodio (trona) como fase solida estable; de hecho, se alcanza una fase solida estable en la que una porcion sustancial del bicarbonato sodico precipita la solucion y se disuelve mucho mas del carbonato sodico. La wegscheiderita se comporta de la misma manera que la trona ya que ambas entran en la solucion de acuerdo con sus respectivas composiciones de porcentaje solido de bicarbonato de sodio y carbonato de sodio. Se espera que el bicarbonato de sodio depositado prevalezca con mayor probabilidad alrededor de un extremo del fondo de un pozo de produccion durante la fase de disolucion (a), cuando el contenido de bicarbonato de sodio en la salmuera que rodea el pozo puede estar saturado o super-saturado bajo las condiciones de disolucion en esta area de la cavidad.

Ademas, puede ocurrir un fenomeno denominado "canalizacion" en un lecho de mineral durante la extraccion en solucion. Un evento de "canalizacion" describe la tendencia del solvente a encontrar y mantener un camino a traves de un area de insolubles de mineral (por ejemplo, insolubles de trona). Una vez que se crea un canal, puede dar lugar a velocidades de disolucion bajas o cercanas a cero del mineral circundante, ya que el solvente evita el mineral que contiene soluto y no expone el soluto mineral al solvente. Sin embargo, se espera que este fenomeno no se produzca o se interrumpa cuando la trayectoria de flujo del solvente se modifica periodicamente.

Algunos de los problemas de las tecnicas de extraccion en solucion de la tecnica anterior, por ejemplo la formacion de agujeros de "campana" que generalmente son estrechos en la base y se abomban hacia fuera en la parte superior en un perfil de suelo de seccion transversal generalmente convexo hacia arriba. Se han intentado una variedad de tecnicas para evitar la formacion de dichos tipos de agujeros, ya que son muy antieconomicos y puesto que dan como resultado un bajo porcentaje de recuperacion mineral del lecho. Una de estas tecnicas implica el uso de un fluido de manto por encima del nivel del solvente en la cavidad para conseguir una cavidad minada en solucion mas o menos cilmdrica. El contacto entre el solvente y el techo del mineral se evita por el fluido de manto que es menos denso que el solvente (tal como un lfquido mas ligero que el agua, por ejemplo, diesel o gas licuado de petroleo, o un gas, por ejemplo, aire presurizado, nitrogeno). Este fluido de manto fuerza el contacto del solvente con las paredes de la cavidad, controlando asf la expansion de la cavidad en direccion horizontal. Pero debido a que el fluido del manto evita el contacto del solvente con una gran area superficial de mineral en el techo de la cavidad mineral, se puede reducir en gran medida la velocidad de disolucion.

En base a lo anterior, aun existe la necesidad de un metodo de extraccion en solucion que aborde al menos uno o mas de los problemas proporcionados anteriormente.

Sumario de la invencion

Los solicitantes han desarrollado, en un primer aspecto, en una formacion subterranea que comprende un estrato mineral evapontico, un metodo para la extraccion en solucion de dicha mena de mineral evapontica que contiene trona, nahcolita, wegecheiderita o combinaciones de las mismas de al menos una cavidad que tiene una cara libre de minerales. Este metodo comprende:

a) proporcionar un conjunto de pozos en comunicacion fluida con al menos una cavidad, dicho conjunto que comprende un primer subconjunto de pozos operados en modo de inyeccion y un segundo subconjunto de pozos separados operados en modo de produccion;

b) inyectar un solvente en la al menos una cavidad a traves del primer subconjunto operado en modo de inyeccion para que el solvente contacte con la cara libre de minerales a medida que el solvente fluye a traves de al menos una cavidad y disolver in situ al menos una parte del mineral desde la cara libre en el solvente para formar una salmuera;

c) extraer al menos una porcion de dicha salmuera a la superficie del suelo a traves del segundo subconjunto de pozos operados en modo de produccion;

d) cambiar el modo de operacion de al menos un pozo del conjunto despues de un penodo de tiempo adecuado;

y

(e) repetir los pasos (a) a (d).

La al menos una cavidad puede formarse inicialmente a partir de al menos una seccion no cubierta, preferiblemente de al menos una seccion horizontal no cubierta, de al menos un pozo taladrado direccionalmente a traves del estrato mineral. Alternativa o adicionalmente, la al menos una cavidad puede estar formada inicialmente por un desplazamiento litologico del estrato mineral. Dicho desplazamiento litologico se realiza cuando dicho estrato mineral

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esta situado inmediatamente encima de un estrato insoluble en agua de una composicion diferente con una interfaz de separacion debil que se define entre los dos estratos y por encima de la cual se define una sobrecarga hasta el suelo, dicho desplazamiento litologico que comprende la inyeccion de un fluido en la interfaz de separacion para levantar el estrato evapontico a una presion hidraulica de elevacion superior a la presion de sobrecarga, formando asf un intersticio de la interfaz que es una cavidad mineral naciente en la interfaz y que crea dicha superficie libre de mineral.

La al menos una cavidad se agranda mediante la disolucion del mineral de las paredes de la cavidad (por ejemplo, la seccion del pozo no cubierto de un intersticio de la interfaz de un pozo perforado direccionalmente) en un solvente inyectado en la cavidad.

De acuerdo con algunas realizaciones de la presente invencion, el conjunto de pozos comprende un numero 'n' de pozos con n igual o superior a 4, y un numero de pozos inferior a 'n' que estan dispuestos en uno o mas patrones centrados alrededor uno o mas pozos centrales. Preferiblemente, un numero (n-1) de pozos perifericos esta dispuesto en uno o mas patrones centrados alrededor de un pozo central. En algunas realizaciones, puede haber un numero de pozos perifericos n/2 o (n-1)/2 dispuestos en un patron centrado alrededor de n/2 o (n-1)/2 pozos centrales, respectivamente.

El patron centrado alrededor de al menos un pozo central puede ser al menos un polfgono con de 3 hasta 16 lados, una forma de panal, al menos una forma ovoide, o una pluralidad de los mismos; preferiblemente un drculo, un ovalo, un polfgono con 4 a 6 lados, o una pluralidad de los mismos.

Los pozos en el conjunto pueden estar emparejados, y en la que se proporcionan y se controlan valvulas de cruce de modo que los dos pozos sirvan alternativamente como pozos de inyeccion y produccion.

El conjunto de pozos puede comprender de 4 a 100 pozos o incluso mas.

Cuando uno de los pozos cambia al modo de operacion en el paso (d), la inyeccion de solvente y la produccion de salmuera para este pozo se pueden llevar a cabo con la misma bomba, preferiblemente con la misma bomba de superficie.

El conjunto de pozos puede comprender pozos mas exteriores, estos pozos preferiblemente que rodean los pozos mas internos que incluyen uno o mas pozos centrados. En dichas realizaciones, el cambio del modo de operacion en el paso (d) para algunos o todos estos pozos mas externos se puede hacer con mas frecuencia que para los pozos mas internos. En realizaciones preferidas, el cambio del modo de operacion en el paso (d) para los pozos mas exteriores en el conjunto se lleva a cabo preferiblemente dos veces mas a menudo, mas preferiblemente tres veces mas a menudo, que para los pozos mas internos.

El paso (d) comprende conmutar el modo de operacion de al menos un pozo del primer subconjunto y tambien cambiar el modo de operacion de al menos un pozo del segundo subconjunto despues del penodo de tiempo adecuado.

El paso (d) comprende conmutar el modo de operacion de dos o mas pozos desde el primer subconjunto desde la inyeccion a la produccion y tambien cambiar el modo de operacion de dos o mas pozos del segundo subconjunto de produccion a inyeccion despues del penodo de tiempo dado. En algunas realizaciones, la conmutacion del modo de operacion en el paso (d) se realiza en pozos perifericos del conjunto para impartir un movimiento giratorio de solvente alrededor de un pozo centrado del conjunto.

Como con cualquiera de las realizaciones descritas en este documento, el penodo de tiempo para el paso de conmutacion (d) puede establecerse basandose en un cronograma de tiempo predeterminado. Este cambio regular de pozo tiene la ventaja de ser predecible. Como tal, la mano de obra puede mantenerse a un mmimo, ya que el paso de conmutacion (d) se puede llevar a cabo por un controlador automatico que esta conectado a la valvula o valvulas de flujo en cada pozo, controlando asf el flujo, el flujo de salida, o deteniendo el flujo para cada pozo. Para el control automatico, el operador de la mina puede establecer la secuencia de conmutacion entre los pozos en intervalos de tiempo regulares. El tiempo para el cambio de pozos puede seleccionarse para que ocurra durante las horas de trabajo regulares del operador a fin de supervisar el cambio de control automatico en caso de que haya un mal funcionamiento o un fallo de la valvula durante el paso de conmutacion (d).

En realizaciones alternativas, el penodo de tiempo para el paso de conmutacion (d) puede establecerse basandose en restricciones espedficas determinadas a partir de la salida de produccion y los requisitos espedficos. Por ejemplo, el cambio de pozo en el paso (d) puede tener lugar en respuesta a la medicion de los parametros seleccionados que el operador de la mina identifica como indicadores clave del rendimiento de extraccion en solucion del mineral. El indicador o indicadores clave para el rendimiento de extraccion en solucion del mineral puede ser al menos un parametro, preferiblemente mas de uno, seleccionado del grupo que consiste en la temperatura de salmuera, el pH de salmuera, la tasa de salida de salmuera de cada pozo operado en modo de produccion, el contenido de insolubles, la concentracion de salmuera de la mena de mineral deseada, el contenido

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en impurezas solubles en solventes, y cualquier combinacion de los mismos. Ejemplos de dichos indicadores clave del rendimiento de extraccion en solucion de la trona que pueden desencadenar un cambio de pozo pueden ser un contenido de bicarbonato de sodio en salmuera que exceda un nivel objetivo maximo; un contenido de Alcalinidad total en salmuera por debajo de un nivel objetivo mmimo; un contenido de salmuera en cloruro de sodio, en sulfato de sodio, en compuestos organicos (tal como contenido organico total, o contenido total de materia organica disuelta) que excede su nivel umbral maximo respectivo; y/o una tasa de salida de salmuera por debajo de un nivel objetivo mmimo.

En realizaciones alternativas, la conmutacion de pozo (d) puede realizarse en secuencias de tiempos y pozos aleatorios o semialeatorios con el fin de fomentar una disolucion uniforme del estrato de mineral.

El penodo de tiempo adecuado para cambiar el modo de funcionamiento en el paso (d) puede ser de 1 hora a 1 semana. Los pasos (b) a (d) se pueden llevar a cabo en la cavidad a una presion menor que la presion hidraulica de elevacion (que se utiliza durante el desplazamiento litologico del mineral para crear el intersticio de la interfaz) a menos presion de la cabeza hidrostatica.

El metodo puede comprender ademas: llevar a cabo el paso (e) cambiando al menos un pozo del primer o segundo subconjunto que se opera en modo de inyeccion o produccion a un modo inactivo; llevar a cabo el paso (e'): cambiar al menos un pozo en modo inactivo del conjunto de pozos a un modo de inyeccion o produccion; o llevar a cabo el paso (e) y (e') simultaneamente en al menos dos pozos diferentes del conjunto.

Los pasos (e) y (e') se pueden llevar a cabo al mismo tiempo, con uno o mas pozos que se intercambian en el paso (e) que son diferentes de uno o mas pozos intercambiados en el paso (e'). Los pasos (e) y (e') se pueden llevar a cabo simultaneamente cuando existe la necesidad de alterar los patrones de flujo dentro de la cavidad y/o ajustar localmente las tasas de flujo de lfquido.

El paso (e) o el paso (e') se pueden llevar a cabo cuando existe la necesidad de ajustar la velocidad de flujo total del solvente en la cavidad o la velocidad de flujo global de la salmuera fuera de la cavidad.

La al menos una cavidad puede formarse inicialmente a partir de al menos una seccion no cubierta, preferiblemente a partir de al menos una seccion horizontal no cubierta, de un pozo perforado direccionalmente a traves del estrato mineral.

La al menos una cavidad puede formarse inicialmente por un desplazamiento litologico del estrato mineral, dicho desplazamiento litologico que se realiza cuando dicho estrato mineral esta situado inmediatamente encima de un estrato insoluble en agua de una composicion diferente con una interfaz de separacion debil que se define entre los dos estratos y encima de los cuales se define una sobrecarga hasta el suelo, dicho desplazamiento litologico que comprende inyectar un fluido en la interfaz de separacion para elevar el estrato evapontico a una presion hidraulica de elevacion superior a la presion de sobrecarga, formando asf un intersticio de la interfaz que es una cavidad de mineral naciente en la interfaz y creando una superficie libre de minerales. La presion hidraulica de elevacion aplicada puede caracterizarse por un gradiente de fractura de entre 20,4 kPa/m (0,9 psi/pie) y 34 kPa/m (1,5 psi/pie), preferiblemente entre 21,5 kPa/m (0,95 psi/pie) y 29,4 kPa/m (1,3 psi/pie), mas preferiblemente entre 21,5 kPa/m (0,95 psi/pie) y 27,1 kPa/m (1,2 psi/pie), lo mas preferiblemente entre kPa/m (1 psi/pie) y 24,9 kPa/m (1,1 psi/pie). La presion hidraulica de elevacion puede ser del 0,01 % al 50 % superior a la presion de sobrecarga a la profundidad de la interfaz. La interfaz de separacion puede ser horizontal o casi horizontal con una cafda de 5 grados o menos, aunque no necesariamente. En algunas realizaciones, la interfaz de separacion definida 20 puede tener una cafda mayor de 5 grados y de hasta 45 grados.

En algunas realizaciones, se puede inyectar un material apuntalante en la interfaz durante el desplazamiento litologico que permitina mantener abierto el gas de la interfaz. Este "apuntalamiento" permitina que cualquier inyeccion subsiguiente de solvente en el intersticio de la interfaz se lleve a cabo a una presion por debajo de la presion de elevacion de sobrecarga.

Una ventaja del metodo de acuerdo con la presente invencion puede ser obtener una disolucion mas uniforme de la mena de mineral de evaporita en la cavidad. Dado que el mineral se disolvera mas facilmente en el punto de inyeccion donde las condiciones de disolucion son mas favorables (por ejemplo, solvente insaturado, temperatura del solvente mas alta), el movimiento cambiante del punto o puntos de inyeccion permite el contacto con solvente recien inyectado a traves del cavidad y no en uno o mas puntos de inyeccion fijos. Para la uniformidad de disolucion cuando se repite el paso (d) en el metodo, se prefiere que el cambio del modo de operacion en el paso (d) no se lleve a cabo en el mismo o mismos pozos en el conjunto. Al cambiar el modo de operacion de diferentes pozos en un conjunto multi-pozos en la repeticion de los pasos (d), el presente metodo debena proporcionar al menos un 70 % de uniformidad de disolucion en la cavidad, preferiblemente al menos un 75 % de uniformidad de disolucion, mas preferiblemente al menos un 80 % de uniformidad de disolucion, mas preferiblemente al menos un 85 % de uniformidad de disolucion. Por ejemplo, para una disposicion de pozo hexagonal de 7 pozos, el presente metodo podna conseguir desde un 85 % hasta un 99 % de uniformidad de disolucion, o mas espedficamente del 87 % al 99 % de uniformidad de disolucion, o incluso mas espedficamente del 87 % al 95 % de uniformidad de disolucion.

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Se espera que la aplicacion de varios patrones alternativos para el cambio del modo de operacion en el paso (d) pueda alcanzar una uniformidad de disolucion muy cercana al 100 %.

Otra ventaja de dicho metodo puede ser controlar mejor la configuracion de desarrollo de la cavidad, reduciendo asf la formacion de cavidades de campana y/o reduciendo el estrechamiento o la configuracion de cavidad de barra con un flujo continuo de solvente unidireccional desde un pozo de inyeccion a un pozo de produccion.

Otra ventaja de dicho metodo sena mantener la integridad geomecanica de la cavidad que se extrae.

Otra ventaja mas de dicho metodo puede ser reducir el fenomeno del "cegamiento" del bicarbonato de sodio durante la extraccion en solucion de un mineral que contenga sesquicarbonato de sodio (componente principal de la trona) o wegscheiderita. Al cambiar la operacion del pozo desde la produccion a la inyeccion en esta area, se dirige la redisolucion del bicarbonato de sodio depositado alrededor del fondo del pozo y evita la posible obstruccion de una cadena de tubenas de produccion de salmuera en el pozo de produccion.

Todavfa otra ventaja de dicho metodo puede ser reducir el fenomeno de "canalizacion" como se ha explicado anteriormente.

Todavfa otra ventaja mas de dicho metodo puede ser evitar el yacimiento desigual de insolubles de mineral que se depositan en el fondo de la cavidad durante la disolucion.

Otra ventaja puede ser obtener un movimiento espedfico de solvente alrededor de un pozo de produccion centrado, tal como desencadenar diversos eventos de inyeccion de solvente en pozos perifericos dispuestos alrededor del pozo de produccion centrado para formar una masa que gira lentamente de salmuera casi homogenea a saturacion o cerca de ella en el pozo de produccion.

Otra ventaja mas puede ser obtener un primer movimiento giratorio de solvente alrededor de un pozo de produccion centrado, tal como desencadenar diversos eventos de inyeccion de solvente en pozos perifericos dispuestos alrededor del pozo de produccion centrado para formar una masa que gira lentamente de salmuera casi homogenea a saturacion o proxima al pozo de produccion, y a continuacion revertir el movimiento giratorio del solvente alrededor de la misma produccion centrada (tal como desencadenar los diversos eventos de inyeccion de solvente en los pozos perifericos pero en orden inverso).

Una ventaja de la presente invencion es la inyeccion continua de solvente y la produccion de salmuera, a diferencia de la produccion discontinua, ya que no se pierde tiempo inyectando solvente en la cavidad, esperando el enriquecimiento y finalmente llegando a la saturacion del solvente con el mineral disuelto, y a continuacion bombeando la salmuera.

Una ventaja adicional del proceso de conmutacion de pozos en modo continuo en comparacion con un proceso discontinuo es que el metodo de conmutacion de pozos continuo evita eficientemente una alta disolucion vertical sobre areas pequenas que probablemente conducina a problemas relacionados con la inestabilidad geomecanica de la cavidad que se mina en solucion.

Un segundo aspecto de la presente invencion se refiere a un proceso de fabricacion para preparar uno o mas productos basados en sodio a partir de un estrato mineral evapontico que comprende un mineral soluble en agua seleccionado del grupo que consiste en trona, nahcolita, wegecheiderita y combinaciones de las mismas, preferiblemente de un estrato mineral evapontico que comprende trona, dicho proceso que comprende:

- llevar a cabo el metodo de acuerdo con el primer aspecto de la presente invencion para disolver la mena de mineral soluble en agua de una cavidad en el estrato mineral evapontico para obtener una salmuera que comprende carbonato de sodio y/o bicarbonato de sodio, y

- pasar al menos una porcion de dicha salmuera a traves de una o mas unidades seleccionadas del grupo que consiste en un cristalizador, un reactor y una unidad de electrodialisis, para formar al menos un producto a base de sodio. El al menos un producto a base de sodio se selecciona preferiblemente del grupo que consiste en ceniza de sosa, bicarbonato de sodio, hidroxido de sodio, sulfito de sodio, sesquicarbonato de sodio, cualquier hidrato de carbonato de sodio y cualquier combinacion de los mismos.

Un tercer aspecto de la presente invencion se refiere a un producto a base de sodio seleccionado del grupo compuesto por sesquicarbonato sodico, carbonato sodico monohidratado, carbonato sodico decahidratado, carbonato sodico heptahidratado, carbonato sodico anhidro, bicarbonato sodico, sulfito sodico, bisulfito sodico e hidroxido de sodio, que se obtiene mediante el proceso de fabricacion de acuerdo con el segundo aspecto de la presente invencion.

Lo anterior ha resumido bastante ampliamente las caractensticas y ventajas tecnicas de la presente invencion con el fin de que la descripcion detallada de la invencion que sigue se pueda entender mejor. A continuacion se describiran caractensticas y ventajas adicionales de la invencion que forman el objeto de las reivindicaciones de la invencion.

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Los expertos en la tecnica apreciaran que la concepcion y las realizaciones espedficas descritas pueden utilizarse facilmente como base para modificar o disenar otros metodos para llevar a cabo los mismos fines de la presente invencion. Los expertos en la tecnica tambien debenan comprender que dichas construcciones o metodos equivalentes no se apartan del alcance de la invencion como se establece en las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripcion de los dibujos

Para una descripcion detallada de las realizaciones preferidas de la invencion, ahora se hara referencia a los dibujos adjuntos que se proporcionan, por ejemplo y sin caracter limitante, en los que:

La Fig. 1 ilustra una realizacion de la creacion de una cavidad mineral que comprende una etapa de desplazamiento litologico (etapa de elevacion) en una extraccion en solucion de un estrato de trona a partir de un estrato de pizarra bituminosa usando inyeccion de fluido en un pozo vertical en o cerca de una interfaz de separacion trona/pizarra bituminosa;

La Fig. 2 ilustra otra realizacion de la creacion de una cavidad mineral que comprende un desplazamiento litologico (elevacion) de un estrato de trona a partir de un estrato de pizarra bituminosa utilizando inyeccion de fluido en un pozo direccionalmente perforado a traves de una seccion de perforacion horizontal que se encuentra en o cerca de una interfaz de separacion trona/pizarra bituminosa;

La Fig. 3a muestra una vista en planta de la cavidad formada por desplazamiento litologico (elevacion) de la capa de trona utilizando un pozo vertical como se ilustra en la Fig. 1;

La Fig. 3b muestra una vista en planta de la cavidad formada por desplazamiento litologico (elevacion) de la capa de trona usando un pozo perforado direccionalmente como se ilustra en la Fig. 2;

Las Figs. 4a, 4b, 4c, 4d y 4e muestran una vista en planta de varios patrones centrados de pozos en comunicacion fluida con una cavidad formada por desplazamiento litologico (elevacion) de un estrato de trona usando un conjunto de 3 pozos, un conjunto de 4 pozos, un conjunto de 5 pozos, un conjunto de 9 pozos, y un conjunto de 7 pozos, respectivamente, cada conjunto de pozos que incluye una disposicion de pozos en un unico patron alrededor de un pozo central;

La Fig. 4f muestra una vista en planta de un conjunto multi-pozos que incluye una disposicion de pozos en dos patrones concentricos o pseudo-concentricos alrededor de uno o mas pozos centrales y opcionalmente uno o mas pozos al azar;

Las Figs. 5a y 5b muestran una vista lateral de un extremo de fondo del pozo de un pozo de

inyeccion/produccion doble que contiene cadenas de tubenas una al lado de la otra, la Fig. 5a que ilustra la

inyeccion de solvente en una cadena de tubenas, y la Fig. 5a que ilustra la extraccion de salmuera de una

cadena de tubenas paralela;

Las Figs. 6a y 6b muestran una vista lateral de un extremo de fondo del pozo de un pozo de

inyeccion/produccion doble que contiene cadenas de tubenas concentricas, la Fig. 6a que ilustra la inyeccion de solvente en una cadena de tubenas exterior y la Fig. 5a que ilustra la extraccion de salmuera de una cadena de tubenas interna;

Las Figs. 7a, 7b, 7c y 7d ilustran varias realizaciones del paso (d) segun la presente invencion, que comprende cambiar algunos pozos en un conjunto de 7 pozos que comprende un pozo central y 6 pozos perifericos en comunicacion fluida con una cavidad formada por desplazamiento litologico de un estrato de trona, en el que, a intervalos de tiempo adecuados, el flujo de inyeccion de solvente se cambia de un pozo periferico al siguiente pozo periferico adyacente alrededor del penmetro de la cavidad de forma giratoria, es decir, inyectando desde cada pozo periferico sucesivo en el sentido de las agujas del reloj mientras se cierra el otro pozo periferico, y la salmuera se extrae a la superficie desde el pozo central operado como pozo de produccion;

La Fig. 8 ilustra otra realizacion del paso (d) segun la presente invencion, que comprende cambiar algunos pozos en un conjunto de 7 pozos que comprende un pozo central y pozos perifericos en comunicacion fluida con una cavidad formada por desplazamiento litologico de un estrato de trona, en el que, a intervalos de tiempo adecuados, el operador de la mina cambia simultaneamente tres de los pozos perifericos del modo cerrado al de produccion, mientras que los otros pozos perifericos que estaban produciendo estan cerrados;

La Fig. 9 ilustra otra realizacion del paso (d) segun la presente invencion, que comprende cambiar algunos pozos en un conjunto de 7 pozos que comprende un pozo central y pozos perifericos en comunicacion fluida con una cavidad formada por desplazamiento litologico de un estrato de trona, en el que, a intervalos de tiempo adecuados, el operador de la mina cambia el pozo interior de produccion a inyeccion y cambia un pozo periferico de inyeccion al pozo de produccion; la reversion de este paso; y la realizacion de un cambio doble similar en el pozo periferico inmediatamente adyacente, "disparando" de ese modo cada pozo periferico sucesivo alrededor del penmetro de la cavidad;

Las Figs. 10a, 10b, 10c y 10d ilustran otras realizaciones del paso (d) segun la presente invencion, que comprende cambiar algunos pozos en un conjunto de 7 pozos dispuestos en un patron de forma hexagonal que comprende un pozo central y 6 pozos perifericos en comunicacion fluida con una cavidad formada por desplazamiento litologico de un estrato de trona, en el que, a intervalos de tiempo apropiados, el operador de la mina cambia los modos de operacion de los pares de pozos de forma aleatoria;

Las Figs. 11a y 11b ilustran aun otras realizaciones del paso (d) segun la presente invencion, que comprende cambiar algunos pozos en un conjunto de 9 pozos dispuestos en un patron ovalado y que comprende un pozo central y pozos perifericos en comunicacion fluida con una cavidad formada por desplazamiento litologico de un estrato de trona a traves de un pozo perforado direccionalmente como se ilustra en la Fig. 2, en el que, a

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intervalos de tiempo apropiados, el operador de la mina cambia los modos de operacion de pares de pozos perifericos adyacentes;

La Fig. 12 ilustra otra realizacion del paso (d) segun la presente invencion, que comprende el cambio del modo de operacion de pozos en un conjunto principal de 7 pozos y en seis cavidades perifericas conectadas hidraulicamente, dicho conjunto principal de 7 pozos que esta dispuesto en forma hexagonal y que comprende un pozo central principal y seis primeros pozos perifericos, cada una de dicha pluralidad de cavidades perifericas que esta formada por desplazamiento litologico a partir de su propio pozo central, en el que algunos pozos se cambian entre modos de produccion e inyeccion desde las cavidades principal y periferica;

Las Figs. 13a, 13b, 13c y 13d ilustran el desarrollo progresivo de un campo de pozos con una disposicion de una pluralidad de conjuntos de pozos en comunicacion fluida con una pluralidad de cavidades interconectadas de acuerdo con una realizacion de la presente invencion, cada cavidad que se forma por desplazamiento litologico a partir de un conjunto de pozos con al menos un pozo central y que ademas comprende pozos perifericos, preferiblemente dispuestos en un patron espedfico.

La Fig. 14 ilustra una realizacion del paso de conmutacion (d) de pozos de acuerdo con la presente invencion, que se identifica como "Metodo I" y que utiliza el campo de pozos en comunicacion fluida con la pluralidad de cavidades interconectadas ilustradas en la Fig. 13d;

La Fig. 15 ilustra otra realizacion del paso de conmutacion (d) de pozos de acuerdo con la presente invencion, que se identifica como "Metodo II" y que utiliza el campo de pozos en comunicacion fluida con la pluralidad de cavidades interconectadas ilustradas en la Fig. 13d;

La Fig. 16 ilustra otra realizacion mas del paso de conmutacion (d) de pozos de acuerdo con la presente invencion, que se identifica como "Metodo III" y que utiliza el campo de pozos en comunicacion fluida con la pluralidad de cavidades interconectadas ilustradas en la Fig. 13d;

La Fig. 17 ilustra una realizacion alternativa del paso de conmutacion (d) de pozos de acuerdo con la presente invencion, que se identifica como "Metodo VI" y que utiliza el campo de pozos en comunicacion fluida con la pluralidad de cavidades interconectadas ilustradas en la Fig. 13d;

La Fig. 18 ilustra otra realizacion mas del paso de conmutacion (d) de pozos de acuerdo con la presente invencion, que se identifica como "Metodo V" y que utiliza el campo de pozos en comunicacion fluida con la pluralidad de cavidades interconectadas ilustradas en la Fig. 13d;

Las Figs. 19a y 19b ilustran otras dos realizaciones de campos de pozos que pueden utilizarse en el paso de conmutacion (d) de pozos de acuerdo con la presente invencion, cada campo de pozos que esta en comunicacion fluida con la pluralidad de cavidades interconectadas que aun no se solapan sustancialmente, y cada cavidad que se forma a partir de al menos un pozo central por desplazamiento litologico;

Las Figs. 20a, 21a, 22a, 23a, 24a ilustran patrones de flujo fundamentales de 7 pozos de los Ejemplos 1A, 1D, 1G, 1J y 1M, respectivamente, de acuerdo con diversas realizaciones de la presente invencion, mientras que las Figs. 20b, 21b, 22b, 23b, 24b ilustran la disolucion uniforme de la cavidad resultante usando cada patron de flujo fundamental respectivo y sus patrones de flujo derivados, con el color mas oscuro que indica areas de mayor disolucion vertical; y

Las Figs. 25a, 26a, 27a ilustran patrones de flujo fundamentales de 7 pozos de los Ejemplos 1P, 1Q, 1R, respectivamente, de acuerdo con otras realizaciones de la presente invencion, mientras que las Figs. 25b, 26b, 27b ilustran la disolucion desigual y la mala disolucion de la cavidad resultante utilizando cada patron de flujo fundamental respectivo y sus patrones derivados, con el color mas claro que indica areas de disolucion vertical pobre.

En las figuras, los numeros identicos corresponden a referencias similares.

Los dibujos no tienen escala ni proporciones. Algunas caractensticas pueden haber sido disminuidas o aumentadas en tamano para ilustrarlas mejor.

Definiciones y nomenclaturas

Para los fines de la presente divulgacion, se pretende que ciertos terminos tengan los siguientes significados.

El termino "conjunto de pozos" significa una pluralidad de pozos, cada pozo que esta en el conjunto en comunicacion fluida con al menos otro pozo del conjunto. El conjunto de pozos preferiblemente esta en comunicacion fluida con al menos una cavidad. Un conjunto de pozos comprende uno o mas pozos operados en modo de produccion (o extraccion), uno o mas pozos operados en modo de inyeccion, y opcionalmente uno o mas pozos inactivos (modo inactivo), siempre que el conjunto de pozos contenga al menos 3 pozos, preferiblemente al menos 4 pozos, o incluso mas.

El termino "subconjunto de pozos" significa uno o mas pozos de un conjunto de pozos. Cada pozo en un subconjunto que se caracteriza por los mismos modos de operacion. Uno de los subconjuntos en el conjunto comprende uno o mas pozos operados en modo de inyeccion. Otro subconjunto en el mismo conjunto comprende uno o mas pozos operados en modo de produccion. El conjunto de pozos tambien puede comprender un subconjunto de uno o mas pozos inactivos.

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El termino 'evaporita' significa una roca sedimentaria soluble en agua formada de, pero no limitado a, minerales salinos tales como trona, halita, nahcolita, silvita, wegscheiderita, que resultan de la precipitacion provocada por la evaporacion solar de salmueras acuosas de aguas de origen marino o lacustre.

El termino "fractura" cuando se usa en el presente documento como verbo se refiere a la propagacion de fractura o fracturas (naturales) preexistentes y a la creacion de fractura o fracturas nuevas; y cuando se usa en el presente documento como sustantivo, se refiere a un camino de flujo de fluido en cualquier porcion de una formacion, estrato o yacimiento que se puede generar de manera natural o hidraulica.

El termino "desplazamiento litologico" tal como se usa en este documento incluye un desplazamiento vertical generado hidraulicamente de un estrato evapontico (elevacion) en su interfaz con un estrato no evapontico (generalmente subyacente). Un "desplazamiento litologico" tambien puede incluir un desplazamiento lateral (horizontal) del estrato de evaporita (deslizamiento), pero preferiblemente se evita el deslizamiento.

El termino "sobrecarga" se define como la columna de material situada por encima de la interfaz de destino hasta la superficie del suelo. Esta sobrecarga aplica una presion sobre la interfaz que se identifica por un gradiente de sobrecarga (tambien denominado "tension de sobrecarga", "tension gravitacional", "tension litostatica") en un eje vertical.

El termino "AT" o "alcali total" como se usa en este documento se refiere al porcentaje en peso en solucion de carbonato de sodio y/o bicarbonato de sodio (que se expresa convencionalmente en terminos de su contenido de carbonato de sodio equivalente) y se calcula de la siguiente manera: AT% en peso = (% en peso de Na2CO3) + 0,631 (% en peso de NaHCO3). Por ejemplo, una solucion que contiene el 17 por ciento en peso Na2CO3 y el 4 por ciento en peso de NaHCO3 tendna un AT del 19,5 por ciento en peso.

El termino "licor" o "salmuera" representa una solucion que contiene un solvente y un mineral disuelto (como la trona disuelta) o al menos un componente disuelto de dicho mineral. Un licor o salmuera puede estar insaturado o saturado en minerales.

Como se usa en el presente documento, el termino "soluto" se refiere a un compuesto (por ejemplo, mineral) que es soluble en agua o en una solucion acuosa, a menos que se indique lo contrario en la divulgacion.

Como se usa en el presente documento, los terminos "solubilidad", "soluble", "insoluble" como se usan en este documento se refieren a la solubilidad/insolubilidad de un compuesto o soluto en agua o en una solucion acuosa, a menos que se indique lo contrario en la divulgacion.

El termino "solucion" tal como se usa en el presente documento se refiere a una composicion que contiene al menos un soluto en un solvente.

El termino "suspension" se refiere a una composicion que contiene partfculas solidas y una fase lfquida.

El termino "saturado" en relacion con una solucion se refiere a una composicion que contiene un soluto disuelto en una fase lfquida a una concentracion igual al lfmite de solubilidad de dicho soluto bajo la temperatura y presion de la composicion.

El termino "insaturado" en relacion con una solucion como se usa en el presente documento se refiere a una composicion que contiene un soluto disuelto a una concentracion que esta por debajo del lfmite de solubilidad de dicho soluto bajo la temperatura y presion de la composicion.

El termino "(bi)carbonato" se refiere a la presencia tanto de bicarbonato de sodio como de carbonato de sodio en una composicion, ya sea en forma solida (como trona como una sal doble) o en forma lfquida (como un licor o salmuera). Por ejemplo, una corriente que contiene (bi)carbonato describe una corriente que contiene tanto bicarbonato de sodio como carbonato de sodio.

Un parametro de "superficie" es un parametro que caracteriza un fluido, solvente y/o salmuera en la superficie del suelo (ubicacion sobre el terreno), por ejemplo, antes de la inyeccion en una cavidad subterranea o despues de la extraccion desde una cavidad a la superficie.

Un parametro 'in situ' es un parametro que caracteriza un fluido, solvente y/o salmuera en una cavidad subterranea o espacio vado (ubicacion subterranea).

El termino "que comprende" incluye "que consiste esencialmente en" y tambien "que consiste en".

Una pluralidad de elementos incluye dos o mas elementos.

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Cualquier referencia a 'un' elemento se entiende que engloba 'uno o mas' elementos.

En la presente divulgacion, cuando se dice que un elemento o componente se incluye y/o se selecciona de una lista de elementos o componentes enumerados, debe entenderse que en las realizaciones relacionadas contempladas expKcitamente en el presente documento, el elemento o componente tambien puede ser cualquiera de los elementos o componentes individuales enumerados, o tambien se puede seleccionar de un grupo que consta de dos o mas de los elementos o componentes enumerados explfcitamente, o se puede omitir de esta lista cualquier elemento o componente enumerado en una lista de elementos o componentes enumerados. Ademas, debe entenderse que los elementos y/o caractensticas de una composicion, un proceso o un metodo descritos en este documento pueden combinarse de diversas maneras sin apartarse del alcance y las divulgaciones de las presentes ensenanzas, ya sean explfcitas o implfcitas en este documento.

El uso del singular 'un' o 'uno' en el presente documento incluye el plural (y viceversa) a menos que se indique espedficamente lo contrario.

Ademas, si el termino "aproximadamente" se usa antes de un valor cuantitativo, las presentes ensenanzas tambien incluyen el valor cuantitativo espedfico en sf, a menos que se indique espedficamente lo contrario. Como se usa en el presente documento, el termino "aproximadamente" se refiere a una variacion de ±10 % del valor nominal a menos que se indique espedficamente lo contrario.

Descripcion detallada de las realizaciones preferidas

La siguiente descripcion detallada ilustra realizaciones de la presente invencion a modo de ejemplo y no necesariamente a modo de limitacion.

Debe observarse que cualquier caractenstica descrita con respecto a un aspecto o una realizacion es intercambiable con otro aspecto o realizacion a menos que se indique lo contrario.

La presente invencion se refiere a la extraccion en solucion in situ de un mineral en una formacion subterranea que comprende un estrato mineral evapontico en el que el mineral es soluble en un solvente de eliminacion (lfquido) usando multiples operaciones de pozos interconectados. El metodo de extraccion en solucion se puede llevar a cabo en una cavidad mineral que se forma mediante la disolucion de la cara libre de minerales creada a traves del estrato mineral evapontico. La cara libre de minerales puede crearse, por ejemplo, perforando una seccion no cubierta de un pozo perforado direccionalmente a traves del estrato mineral evapontico o creando un intersticio de la interfaz mediante desplazamiento litologico. La creacion de dicha cavidad mineral permite la interconexion de estos pozos de modo que el conjunto de pozos este en comunicacion fluida con la al menos una cavidad.

Formacion de cavidades

La al menos una cavidad puede estar formada inicialmente por una o mas secciones de pozo no cubiertas, preferiblemente una seccion de pozo horizontal no cubierta de al menos un pozo perforado direccionalmente a traves del estrato mineral.

La al menos una cavidad puede estar formada inicialmente por un desplazamiento litologico del estrato mineral. Dicho desplazamiento litologico se realiza cuando dicho estrato mineral esta situado inmediatamente encima de un estrato insoluble en agua de una composicion diferente con una interfaz de separacion debil que se define entre los dos estratos y por encima de la cual se define una sobrecarga hasta el suelo, dicho desplazamiento litologico que comprende la inyeccion de un fluido en la interfaz de separacion para elevar el estrato de evaporita a una presion hidraulica de elevacion superior a la presion de sobrecarga, formando asf un intersticio de la interfaz que es una cavidad mineral naciente en la interfaz y que crea dicha superficie libre de mineral.

La al menos una cavidad se agranda mediante la disolucion del mineral de las paredes de la cavidad en un solvente inyectado en la cavidad.

Al menos una cavidad esta formada preferiblemente por un desplazamiento litologico del estrato mineral.

Cuando el conjunto de pozos esta en comunicacion fluida con mas de una cavidad, al menos una de las cavidades esta formada por desplazamiento litologico. Las otras cavidades minerales pueden crearse mediante la separacion hidraulica de los planos de estratificacion, mediante perforacion horizontal o mediante socavacion.

Para el desplazamiento litologico, cuando el estrato mineral se encuentra inmediatamente encima de un estrato insoluble en agua de una composicion diferente con una interfaz de separacion debil que se define entre los dos estratos y por encima de la cual se define una sobrecarga hasta el suelo, el desplazamiento litologico se realiza separando hidraulicamente los planos de los estratos. El desplazamiento litologico comprende inyectar un fluido de elevacion en la interfaz de separacion para elevar el estrato evapontico a una presion hidraulica de elevacion superior a la presion de sobrecarga, formando asf un intersticio de la interfaz que es una cavidad mineral naciente

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en la interfaz y creando la superficie libre mineral que es accesible al solvente y esta disponible para la disolucion del mineral.

Esta cavidad puede estar abierta o no abierta despues del desplazamiento litologico inyectando un material apuntalante adecuado. Con el fin de mantener y/o mejorar la fluidez del intersticio creado hidraulicamente en el estrato mineral, las partfculas con alta resistencia a la compresion (a menudo denominadas "apuntalante") pueden depositarse en el intersticio, por ejemplo, inyectando el fluido de elevacion que lleva el apuntalante. El apuntalante puede evitar que el intersticio se cierre completamente con la liberacion de la presion hidraulica para la extraccion, formando canales de flujo de fluido a traves de los cuales puede fluir un solvente de produccion en una fase posterior de explotacion de extraccion en solucion. El proceso de colocar el apuntalante en el intersticio de la interfaz se denomina en el presente documento "apuntalar" la interfaz. Aunque puede ser deseable usar apuntalante para mantener trayectorias de flujo de fluido en el intersticio de la interfaz, la disolucion de mineral mediante el fluido de elevacion que comprende solvente agrandara el intersticio a lo largo del tiempo para formar una cavidad mineral. Como tal, el apuntalante puede ser necesario solo durante la formacion del intersticio de la interfaz y/o durante el desarrollo de la cavidad naciente. Pero en algunos casos, este apuntalamiento puede omitirse en el paso de elevacion.

El fluido de elevacion puede comprender o consistir en un solvente adecuado para disolver el mineral, pero no es necesario. El fluido de elevacion puede ser un fluido que tiene propiedades interesantes tales como una viscosidad suficiente para mantener eficientemente partfculas contenidas en este documento (tal como apuntalante) de una manera bien dispersa para llevarlas a lo largo de todo el intersticio de la interfaz.

Cuando el estrato de evaporita comprende trona, el fluido de elevacion comprende preferiblemente agua o una solucion acuosa insaturada que comprende carbonato de sodio, bicarbonato de sodio, hidroxido de sodio, hidroxido de calcio, o combinaciones de los mismos

Se puede usar agua preferiblemente como fluido de elevacion para crear el intersticio de la interfaz y para agrandar el intersticio de la interfaz rapidamente mediante disolucion mineral para formar la cavidad.

El fluido de elevacion inyectado puede comprender o consistir en una suspension que comprende partfculas suspendidas en agua o una solucion acuosa (por ejemplo, solucion que contiene sosa caustica y/o (bi)carbonato de sodio). El fluido puede comprender o consistir en una suspension que comprende partfculas suspendidas en agua o en la solucion acuosa. Las partfculas pueden ser de cualquier materia insoluble en agua adecuada, tal como residuos, partfculas de apuntalante o combinaciones de las mismas. Las partfculas pueden comprender o consistir en relaves utilizados como apuntalante.

Dichos relaves son materiales insolubles que pueden obtenerse durante el refinado de la trona de minas mecanicas. Los relaves en el procesamiento de trona representan una materia insoluble en agua recuperada despues de que una trona minada mecanicamente se disuelva (generalmente despues de ser calcinada) en una refinena de superficie. Durante la extraccion mecanica de un estrato de trona, algunas partes del suelo subyacente y la roca del techo que lo cubre y que contienen pizarra bituminosa, lutolita y arcilla, asf como material intercalado, se extraen al mismo tiempo que la trona. La materia prima de la trona extrafda mecanicamente que se envfa a la refinena de superficie puede variar en pureza desde un mmimo del 75 por ciento hasta un maximo de casi el 95 por ciento de la trona. La refinena de superficie disuelve esta materia prima (generalmente despues de una etapa de calcinacion) en agua o en un medio acuoso para recuperar los valores alcalinos, y la parte que no es soluble, por ejemplo, la pizarra bituminosa, la lutolita, la arcilla y el material intercalado, se denominan "insoles" o "relaves". Despues de la disolucion de la trona, los relaves se separan de la salmuera que contiene carbonato sodico mediante un sistema de separacion solido/lfquido. El tamano de las partfculas en los relaves puede variar segun las operaciones de la refinena de superficie. Los relaves de trona tfpicos pueden tener tamanos de partfculas que oscilan entre 1 micrometro y 250 micrometres, aunque se pueden obtener tamanos mas grandes y mas pequenos. Mas del 50 % de las partfculas en los relaves generalmente tienen un tamano de partreula entre 5 y 100 micrometros. El rango completo de los relaves minerales puede usarse como partfculas insolubles en agua. Como alternativa, una fraccion del rango completo de relaves se puede usar como insolubles. Por ejemplo, puede usarse un aparato de separacion por tamano (por ejemplo, un aparato de tamiz humedo) para aislar una fraccion de partfculas espedfica, tal como aislar partfculas que pasan a traves de un tamiz con un tamano de corte espedfico (tal como 44 pm = malla 325) a partir de partfculas retenidas por el tamiz.

Un apuntalante puede ser cualquier material solido insoluble adecuado con una distribucion de tamano que abra el intersticio inducido hidraulicamente de tal manera que permita el paso y flujo de fluido en el intersticio cuando se usa una presion hidraulica mas baja en un paso de disolucion posterior.

En realizaciones en las que la cavidad se crea levantando hidraulicamente la formacion de mineral subterranea para establecer la comunicacion fluida entre al menos dos pozos, se mantiene una presion hidraulica suficiente en la interfaz para soportar las fracturas abiertas; y hacer circular un lfquido solvente a traves de dichas fracturas para disolver los constituyentes solubles en agua del mineral para crear la cavidad.

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En otras realizaciones, cuando la cavidad puede crearse perforando un pozo perforado direccionalmente (que comprende una porcion vertical recubierta, que no esta en contacto con el mineral, y una porcion horizontal no recubierta, que esta en contacto con el mineral), y tambien perforando un pozo vertical, una porcion recubierta de la cual no esta en contacto con el mineral. El extremo de fondo del pozo vertical interseca preferiblemente la porcion horizontal no cubierta para proporcionar comunicacion fluida entre los dos pozos. La inyeccion de un lfquido solvente acuoso a traves de un pozo se lleva a cabo para llevar el lfquido solvente para que entre en contacto con el mineral en dicha porcion horizontal a fin de disolver los componentes minerales solubles en agua y crear dicha cavidad.

Ejemplos adecuados de dicha creacion de la cavidad se pueden encontrar en la Patente de Estados Unidos n.° 4.398.769 de Jacoby (hidrofracturacion), en la Patente de Estados Unidos n.° 7.611.208 de Day et al. (extraccion en solucion con multiples perforaciones horizontales), en la Patente de Estados Unidos n.° 5.246.273 de Rosar et al., y en la Publicacion de solicitud de Patente de Estados Unidos n.° 2011/0127825 de Hughes et al. (extraccion en solucion socavada con perforaciones horizontales). En realizaciones preferidas, el metodo de extraccion en solucion se puede llevar a cabo en al menos una cavidad mineral que se forma por desplazamiento litologico del estrato evapontico que se encuentra inmediatamente encima de un estrato no evapontico de una composicion diferente que es insoluble en dicho solvente de eliminacion.

En realizaciones preferidas, el metodo de extraccion en solucion se puede llevar a cabo en una pluralidad de cavidades, todas ellas formadas por desplazamiento litologico.

En otras realizaciones, la pluralidad de cavidades se puede crear inicialmente usando pozos perforados direccionalmente (que comprenden una porcion vertical recubierta, no en contacto con el mineral, y una porcion horizontal no recubierta, en contacto con el mineral). El metodo de extraccion en solucion se puede llevar a cabo en una pluralidad de cavidades, todas ellas formadas inicialmente por porciones no recubiertas de pozos perforados direccionalmente.

En otras realizaciones mas, la pluralidad de cavidades se puede crear inicialmente usando una combinacion de dichas tecnicas. Preferiblemente, al menos una cavidad de la pluralidad de cavidades esta formada por desplazamiento litologico.

Las formaciones de evaporita solubles en agua, y en particular las formaciones de trona, generalmente consisten en capas casi paralelas de varios espesores, subyacentes y suprayacentes por rocas sedimentarias insolubles en agua como pizarras, lutolita, margas y limolitas. La superficie de separacion entre el estrato evapontico y el estrato subyacente o suprayacente no evapontico suele estar claramente definida y forma un plano natural de debilidad. Esta superficie de separacion en cualquier punto dado puede estar sustancialmente en un plano horizontal. En la cuenca del no Green de los Estados Unidos, la profundidad de la superficie de separacion entre la trona y los estratos de pizarra bituminosa es poco profunda, normalmente de 914 m (3000 pies) o menos, preferiblemente de una profundidad de 762 m (2500 pies) o menos, mas preferiblemente de una profundidad de 610 m (2000 pies) o menos.

Si se aplica una cantidad suficiente de presion hidraulica en esta interfaz, las dos sustancias diferentes (la trona y la pizarra) deben separarse facilmente. Cuando el estrato de evaporita soluble en agua es un lecho casi horizontal a profundidades suficientemente poco profundas y cubierto por roca sedimentaria casi horizontal insoluble en agua, presiones de inyeccion iguales o ligeramente superiores a la presion de la sobrecarga deben favorecer el desarrollo de una fractura horizontal principal, en particular en el caso en el que la fractura objetivo deseada se encuentra a lo largo del plano conocido de debilidad entre dos materiales incongruentes. La unica fractura principal (intersticio de la interfaz) creada en su interfaz es sustancialmente horizontal, y crea una gran superficie libre de mineral sobre la cual se puede introducir un solvente adecuado para la extraccion en solucion in situ.

El intersticio de la interfaz se crea inicialmente desplazando litologicamente (levantando) el estrato de evaporita y la sobrecarga en la interfaz mediante la aplicacion de una presion hidraulica de elevacion superior a la presion de sobrecarga. La presion hidraulica de elevacion se aplica inyectando un fluido en una interfaz de separacion de estratos (preferiblemente inyectada a un caudal volumetrico constante espedfico) hasta que se alcanza la presion hidraulica de elevacion deseada (una presion hidraulica de elevacion superior a la presion de sobrecarga) y se crea el intersticio de la interfaz generando una superficie libre mineral. Una vez que la presion hidraulica ha alcanzado la presion de elevacion deseada, el intersticio de la interfaz que genera una cavidad naciente se puede agrandar mediante la disolucion de mineral de la superficie libre expuesta al solvente para formar una cavidad mineral y generar una salmuera que contenga mineral disuelto (o un componente disuelto del mineral). Esta cavidad mineral puede explotarse mediante el metodo de extraccion en solucion segun la presente invencion, utilizando uno o mas pozos para inyectar solvente y usando uno o mas pozos diferentes para extraer al menos parte de la salmuera.

Para formar la cavidad mineral, la inyeccion de solvente se puede llevar a cabo a traves de un pozo vertical inicial o un pozo inicial perforado direccionalmente.

El metodo de acuerdo con la presente invencion puede comprender formar al menos un pozo parcialmente recubierto y cementado que tiene una porcion no cubierta, preferiblemente una porcion horizontal no recubierta, que

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generalmente esta situada en o encima de la interfaz del estrato y perforada a traves de la mena de mineral. Las paredes de esta porcion no recubierta del pozo parcialmente recubierto y cementado consisten esencialmente en mena de mineral. Este pozo puede servir como pozo de inyeccion de solvente y/o puede servir como pozo de produccion del que se puede extraer el licor.

El metodo de acuerdo con la presente invencion puede comprender formar al menos un pozo completamente recubierto y cementado que interseca la interfaz del estrato. Este pozo servira como pozo de inyeccion de solvente y/o puede servir como pozo de produccion.

La formacion del pozo inicial puede incluir perforar un pozo desde la superficie hasta al menos la profundidad de una zona de inyeccion objetivo que se encuentra cerca o en la interfaz entre el bloque objetivo del estrato de evaporita y el estrato subyacente, seguido de recubrimiento parcial o completo y cementacion del pozo inicial.

El pozo inicial puede estar totalmente cementado y recubierto, pero con una seccion de fondo del pozo que proporciona al menos una zona de inyeccion de solvente in situ que esta en comunicacion fluida con la interfaz de estratos. La seccion de fondo del pozo puede ser una porcion del pozo completamente cementado y recubierto que comprende al menos una abertura (que proporciona al menos una zona de inyeccion de solvente in situ) que esta en comunicacion fluida con la interfaz del estrato. Un lfquido (por ejemplo, solvente) puede fluir a traves de la abertura o aberturas entre el interior del pozo y la interfaz del estrato. La tubena de recubrimiento de una seccion de fondo del pozo puede estar perforada y/o el pozo inicial puede quedar abierto en la interfaz para exponer la zona de inyeccion de solvente in situ objetivo.

Cuando el pozo inicial es vertical para el desplazamiento litologico, la zona de inyeccion in situ puede comprender o constar de perforaciones (aberturas de la tubena de recubrimiento) en una seccion de fondo del pozo de la tubena de recubrimiento del pozo, preferiblemente alineada a lo largo de la interfaz del estrato. Cuando el pozo vertical pasa a traves de la interfaz que es horizontal o casi horizontal, las perforaciones (aberturas de la tubena de recubrimiento) se colocan preferiblemente en al menos una circunferencia de la tubena de recubrimiento de esta seccion de fondo del pozo, estando dicha circunferencia de la tubena de recubrimiento alineada a lo largo de la interfaz del estrato.

Cuando el pozo inicial es perforado direccionalmente para su desplazamiento litologico, el pozo inicial perforado direccionalmente comprende una zona de inyeccion in situ que esta situada en o cerca de la interfaz de separacion, en la que la zona de inyeccion puede comprender o consistir en una abertura final de una seccion horizontal de fondo del pozo inicial y/o las perforaciones espedficas de la tubena de recubrimiento en la seccion horizontal del fondo del pozo, por ejemplo perforaciones en una pared lateral o en paredes laterales opuestas de la seccion horizontal del pozo que estan alineadas a lo largo de la interfaz del estrato (como una hilera de perforaciones en una pared lateral o en ambas paredes laterales de la seccion horizontal del fondo del pozo). En este caso, cuando el fluido de elevacion sale de la zona de inyeccion in situ (apertura del extremo y/o perforaciones de la tubena de recubrimiento del pozo) elevando asf el estrato de evaporita suprayacente en la interfaz, el espacio creado en la interfaz es una extension de dicha seccion de perforacion horizontal.

El metodo puede comprender ademas perforar la tubena de recubrimiento a lo largo de al menos una circunferencia del pozo vertical inicial o a lo largo de al menos una generatriz de su seccion horizontal de fondo del pozo.

La abertura o aberturas en la tubena de recubrimiento pueden estar en comunicacion fluida con un conducto insertado en el pozo para facilitar el flujo de solvente desde la superficie del suelo a esta zona de inyeccion de solvente del pozo.

El pozo inicial cuando es vertical preferiblemente se perfora desde la superficie del suelo mas alla de la profundidad de la interfaz, y el pozo vertical inicial se recubre y se cementa en toda su longitud, pero comprende una zona de inyeccion in situ que esta en comunicacion fluida con la interfaz del estrato, dicha zona de inyeccion in situ de dicho pozo vertical inicial que comprende una abertura de extremo de fondo del pozo y/o perforaciones de la tubena de recubrimiento.

En al menos una realizacion, la zona de inyeccion de solvente in situ puede ensancharse intencionadamente para formar una ranura de "elevacion previa" entre el estrato de evaporita suprayacente y el estrato insoluble subyacente, esta ranura de "elevacion previa" proporciona una "superficie de elevacion inicial" preexistente que permitina que la presion hidraulica ejercida por el fluido inyectado actue sobre esta superficie de elevacion inicial preferentemente para comenzar la separacion inicial de los dos estratos. La ranura de elevacion previa puede crearse inyectando direccionalmente un fluido (que comprende preferiblemente un solvente adecuado para disolver el mineral) a presion a traves de una pistola de chorro giratoria.

A continuacion, se describiran realizaciones relacionadas con una etapa de desplazamiento litologico para fabricar dicha cavidad mineral de acuerdo con la presente invencion en referencia a los siguientes dibujos: La Fig. 1 y 2.

A pesar de que las Figs. 1-2 se ilustran en el contexto de un sistema de trona/pizarra y la aplicacion de presion hidraulica en su interfaz subterranea, con respecto a cualquiera o todas las realizaciones de la presente invencion, el

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mineral de evaporita al que se puede aplicar el presente metodo puede ser cualquier estrato de evaporita adecuado que contiene un soluto mineral deseable. El estrato mineral evapontico puede comprender un mineral que es soluble en el solvente para formar una salmuera que puede usarse para la produccion de sal de roca (NaCl), potasa (KCl), ceniza de sosa y/o derivados de las mismas. El estrato mineral evapontico puede comprender, por ejemplo, un mineral seleccionado del grupo que consiste en trona, nahcolita, wegscheiderita, shortita, northupita, pirssonita, dawsonita, silvita, carnalita, halita y combinaciones de las mismas, preferiblemente el estrato mineral evapontico comprende cualquier yacimiento que contenga carbonato de sodio y/o bicarbonato de sodio. El estrato mineral evapontico comprende preferiblemente un mineral soluble en agua seleccionado del grupo que consiste en trona, nahcolita, wegeideriderita y combinaciones de las mismas. Mas preferiblemente, el mineral de evaporita comprende trona. En tal caso, el estrato subyacente insoluble en agua de una composicion diferente puede incluir pizarra bituminosa o cualquier roca sedimentaria sustancialmente insoluble en agua que tenga una interfaz de union debil con el estrato evapontico objetivo.

La sobrecarga se define como la columna de material ubicada sobre la interfaz del estrato hasta la superficie del suelo. Esta sobrecarga aplica una presion sobre esta interfaz que se identifica por un gradiente de sobrecarga (tambien denominado "tension de sobrecarga", "tension gravitacional", "tension litostatica") en un eje vertical.

En las Figs. 1 y 2, un estrato de trona 5 esta por encima de un estrato de pizarra bituminosa 10 y esta por debajo de otro estrato no evapontico 15 (generalmente otro estrato de pizarra que puede estar contaminado con bandas que contienen cloruro). Hay una interfaz de separacion definida 20 entre los estratos 5 y 10. Tambien hay una interfaz de separacion 21 entre los estratos 5 y 15. La aplicacion de presion hidraulica se lleva a cabo preferiblemente en la interfaz 20.

El estrato de trona 5 puede contener hasta el 99 % en peso de sesquicarbonato de sodio, preferiblemente del 25 al 98 % en peso de sesquicarbonato de sodio, mas preferiblemente del 50 al 97 % en peso de sesquicarbonato de sodio.

El estrato de trona 5 puede contener hasta el 1 % en peso de cloruro de sodio, preferiblemente hasta el 0,8 % en peso de NaCl, aun mas preferiblemente hasta el 0,2 % en peso de NaCl.

La interfaz de separacion definida 20 entre los estratos 5 y 10 es preferiblemente horizontal o casi horizontal, pero no es necesario. La interfaz 20 se puede caracterizar por una cafda de 5 grados o menos; preferiblemente con una cafda de 3 grados o menos; mas preferiblemente con una cafda de 1 grado o menos. En algunas realizaciones, la interfaz de separacion definida 20 puede tener una cafda superior a 5 grados de hasta 45 grados o mas.

La interfaz trona/pizarra 20 puede tener una profundidad 'D' inferior a 1000 m (3280 pies) o una profundidad de 914 m (3000 pies) o menos, preferiblemente a una profundidad de 762 m (2500 pies) o menos, mas preferiblemente a una profundidad de 610 m (2000 pies) o menos. La interfaz trona/pizarra 20 puede a una profundidad 'D' de mas de 244 m (800 pies).

En la cuenca del no Green, la interfaz de separacion de trona/pizarra bituminosa 20 puede estar a una baja profundidad de 244-762 m (800 a 2500 pies).

En la cuenca del no Green, el estrato de trona 5 puede tener un espesor de 1,5-9,1 m (5 pies a 30 pies), o puede ser mas delgado con un espesor de 1,5-4,6 m (5 a 15 pies).

En la Fig. 1 se ilustra una realizacion de la tecnica de desplazamiento litologico utilizada para hacer que la cavidad mineral emplee al menos un pozo de inyeccion vertical.

El metodo puede comprender perforar primero al menos uno, pero posiblemente mas, pozos verticales 30 desde el suelo hasta una profundidad por debajo de la interfaz 20. La porcion 35 del pozo 30 que esta debajo de la interfaz 20 esta preferiblemente tapada. La profundidad a la que se encuentra el fondo de la porcion del pozo 35 (donde se detiene la perforacion del pozo 30) puede estar al menos 5 pies por debajo de la profundidad de la interfaz 20, preferiblemente entre 10 pies y 100 pies por debajo de la profundidad de la interfaz 20, mas preferiblemente entre 30 pies y 80 pies debajo de la profundidad de la interfaz 20.

El pozo 30 preferiblemente esta completamente cementado y recubierto, excepto por que comprende una zona 40 de inyeccion in situ que esta en comunicacion fluida con la interfaz 20 de estratos. La zona 40 de inyeccion in situ debena permitir inyectar un fluido en el pozo 30 y dirigirlo a la interfaz 20. La zona 40 de inyeccion in situ esta preferible, aunque no necesariamente, disenada para asf inyectar lateralmente el fluido con el fin de evitar la inyeccion de fluido en una direccion vertical. La zona 40 de inyeccion in situ permite que el fluido fuerce un camino en la interfaz trona/pizarra 20 desplazando verticalmente el estrato 5 para crear el intersticio 42.

La zona de inyeccion in situ 40 puede comprender una o mas aberturas de la tubena de recubrimiento de fondo del pozo. Una seccion vertical de fondo del pozo 30 puede tener una abertura de fondo del pozo que esta situada en o cerca de la interfaz de separacion 20. La seccion de perforacion vertical puede tener, alternativa o adicionalmente,

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perforaciones (no ilustradas) que pueden alinearse con la interfaz 20. Usando una herramienta de perforacion en el fondo del pozo, estas perforaciones pueden cortarse a traves de la tubena de recubrimiento y el cemento en una circunferencia del pozo alineada con la interfaz 20 para formar la zona 40 de inyeccion in situ.

El fluido puede fluir dentro de la tubena de recubrimiento del pozo 30 o puede inyectarse a traves de un conducto (no mostrado) hasta la zona de inyeccion 40 in situ. Dicho conducto puede insertarse dentro del pozo de inyeccion 30 para facilitar la inyeccion de fluido. El conducto puede insertarse mientras se perfora el pozo de inyeccion 30, o puede insertarse despues de completar la perforacion. El conducto de inyeccion puede comprender una cadena de tubenas s, donde los tubos se conectan de extremo a extremo entre sf en serie sin demasiados empalmes. El conducto de inyeccion puede comprender o consistir en un tubo flexible, donde el conducto es una unica unidad tubular flexible sin empalmes. El conducto de inyeccion puede estar hecho de cualquier material adecuado, tal como, por ejemplo, acero o cualquier material polimerico adecuado (por ejemplo, polietileno de alta densidad). El conducto de inyeccion dentro del pozo 30 debe estar en comunicacion fluida con la zona de inyeccion 40 in situ.

Para la extraccion de salmuera a la superficie, se pueden perforar uno o mas pozos a una distancia del pozo vertical inicial 30. Con fines ilustrativos, se ilustra un pozo de produccion vertical 45 en una vista lateral en la Fig. 1 y en vista en planta en la Fig. 3a. Pero en realizaciones preferidas de la presente invencion, un conjunto de pozos que comprende al menos 4 pozos, uno de los cuales es el pozo vertical inicial 30 a traves del cual se inyecta el fluido de elevacion 50 para levantar el mineral evapontico 5, mientras que los otros pozos son pozos perifericos dispuestos en un patron a lo largo del penmetro 55 del intersticio 42 centrado alrededor del pozo vertical inicial 30. Se ilustran ejemplos de disposiciones de pozos adecuadas para el conjunto de pozos en las Figs. 4a-4e. Los pozos perifericos 45x (x = a, b,... h) en estas disposiciones de pozos se pueden perforar antes del desplazamiento litologico tal como se describe a continuacion para el pozo 45 en la Fig. 1 y la Fig. 3a. Pero algunos de los pozos perifericos 45x pueden perforarse despues de que se haya creado y agrandado el intersticio 42 mediante la disolucion del mineral para formar la cavidad mineral 142.

En referencia a la Fig. 1, el pozo 45 puede estar separado del pozo vertical inicial 30 por una distancia 'd' de como maximo 1000 metros, o como maximo de 800 metros, o como maximo de 600 metros. La separacion 'd' preferida entre estos pozos puede ser de 100 a 600 metros, preferiblemente de 100 a 500 metros.

El pozo 45 puede cementarse y recubrirse desde la superficie hacia abajo mas alla del fondo del estrato de trona 5 que esta definido por la interfaz 20, y que penetra una porcion del estrato de pizarra bituminosa 10 con una seccion de fondo del pozo 47. La seccion de fondo del pozo 47 puede dejarse sin recubrir y sin cementar, de modo que la salmuera que fluya a traves de ella pueda tener contacto con las paredes de la seccion de fondo del pozo 47 del pozo 45.

Preferiblemente, el pozo 45 se cementa y se recubre completamente, incluyendo la seccion de fondo del pozo 47, pero la seccion de fondo del pozo 47 esta perforada donde interseca la interfaz 20. Utilizando una herramienta de perforacion de fondo del pozo, las perforaciones 48 pueden cortarse a traves de la tubena de recubrimiento y el cemento en la interfaz 20. Como se muestra en la Fig. 1, estas perforaciones 48 permitinan que lfquido y, opcionalmente, insolubles entren en el lumen del pozo 45 y se recojan en un sumidero 49 (zona de recogida) en el extremo del fondo del pozo 45 para que al menos una parte del lfquido recogido sea extrafdo a la superficie.

El sumidero 49 puede crearse en la seccion de fondo del pozo 47 del pozo 45 para facilitar la recuperacion de la salmuera del intersticio 42. La formacion del sumidero 49 se lleva a cabo preferiblemente por medios mecanicos (tales como perforacion mas alla de la interfaz trona/pizarra 20). El fondo del sumidero 49 puede tener una profundidad superior a la parte inferior del estrato de trona 5. El sumidero 49 puede estar incrustado al menos parcial o completamente en el estrato de pizarra bituminosa 10. Las paredes y el fondo del sumidero 49 estan preferiblemente recubiertos y cementados.

Se puede instalar un sistema de bombeo (no ilustrado) de modo que la salmuera producida en el intersticio 42 y la cavidad resultante 142 se pueda bombear a la superficie para su posterior procesamiento y la recuperacion de productos valiosos. El sistema de bombeo adecuado puede instalarse en la seccion de fondo del pozo 47 del pozo de produccion 45 o en el extremo de la superficie de este pozo. Este sistema de bombeo podna ser un sistema "en la mina" en el sumidero 49 (por ejemplo, una bomba de fondo del pozo (no mostrada) que permitina empujar al menos una parte de la salmuera desde el subsuelo hasta la superficie del suelo) o un sistema "terranean" (por ejemplo, un sistema de bombeo que permitina extraer al menos una parte de la salmuera del subsuelo a la superficie del suelo). Se puede colocar una tubena de retorno de salmuera (no mostrada) en el sumidero 49 en comunicacion fluida con el sistema de bombeo del suelo para permitir que la salmuera sea bombeada a la superficie durante la produccion.

Para la inyeccion del fluido de elevacion 50, se puede usar agua inicialmente para crear el intersticio 42 en la interfaz 20 y para agrandar el intersticio 42 para formar la cavidad mineral naciente 142. El fluido inyectado 50 se puede extraer por retorno al interior del pozo 30 para drenar la cavidad del lfquido.

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El fluido inyectado 50 se inyecta preferiblemente a un caudal volumetrico de 7 a 358 metros cubicos por hora (m3/h) [31,7-1575 galones por minuto o 1-50 barriles por minuto], para permitir que la presion hidraulica aumente a la zona de inyeccion 40 in situ hasta alcanzar una presion hidraulica de elevacion objetivo (se estima que es la profundidad de interfaz multiplicada por el gradiente de sobrecarga mas un pequeno gradiente de presion adicional necesario para superar la resistencia a la traccion de la interfaz y la resistencia de friccion al flujo de fluido). Otros caudales de fluido adecuados se han descrito previamente. En este punto, el flujo de fluido inyectado 50 puede detenerse o, al menos, reducirse a un caudal muy bajo, pero se mantiene la presion hidraulica de elevacion.

El fluido inyectado 50 puede comprender agua o una solucion acuosa insaturada que comprende carbonato de sodio, bicarbonato de sodio, hidroxido de sodio, hidroxido de calcio o combinaciones de los mismos.

El fluido inyectado 50 puede comprender o consistir en una suspension que comprende partfculas suspendidas en agua o una solucion acuosa (por ejemplo, solucion caustica). Las partfculas pueden ser relaves (insolubles), partfculas de apuntalante o combinaciones de los mismos. Las partfculas pueden comprender o consistir en relaves utilizados como apuntalante. Estas partfculas son generalmente insolubles en agua.

El fluido 50 puede precalentarse antes de la inyeccion. Cuando el fluido 50 comprende un solvente adecuado para la disolucion de trona (tal como agua o un medio acuoso), el fluido 50 puede precalentarse a una temperatura predeterminada superior a la temperatura in situ de la trona para aumentar la solubilidad de la trona.

El fluido 50 puede inyectarse desde la superficie del suelo a la interfaz 20 a una temperatura superficial al menos 20 °C mas alta que la temperatura in situ de la trona.

El fluido 50 puede inyectarse desde la superficie del suelo a la interfaz a una temperatura superficial que esta cerca de la temperatura ambiental de la trona (la temperatura in situ) a la profundidad de inyeccion. La temperatura superficial del fluido 50 puede estar dentro de ±5 °C o dentro de ±3 °C de la temperatura in situ del estrato de trona 5. Como la temperatura in situ del estrato de trona 5 se estima en aproximadamente 30-36 °C (86-96,8 °F), preferiblemente 31-35 °C (87,8-95 °F), la temperatura superficial del fluido 50 puede estar entre aproximadamente 25 y aproximadamente 41 °C (aproximadamente 77-106 °F).

Ahora se describe como el sistema de la Fig. 1 opera en el contexto de la presente invencion para levantar el estrato de trona y hacer el intersticio 42 para crear una cavidad mineral naciente 142.

El fluido 50 se inyecta a traves de la zona de inyeccion 40 del pozo de inyeccion 30 en la interfaz 20 entre el estrato de trona 5 y el estrato de pizarra bituminosa subyacente 10 hasta que se alcanza una presion hidraulica de elevacion objetivo. La presion hidraulica de elevacion aplicada inyectando el fluido en la interfaz 20 es preferiblemente superior a la presion de sobrecarga. La aplicacion de presion hidraulica mediante la inyeccion de fluido en la interfaz 20 eleva el estrato de trona 5 suprayacente y la sobrecarga, creando asf una fractura horizontal principal (intersticio 42).

La aplicacion de presion hidraulica de elevacion de la presente invencion es significativamente diferente que la fracturacion hidraulica disponible en el mercado usando presiones muy altas en formaciones profundas de petroleo y gas como en la fracturacion de pizarras donde la intencion es la creacion de numerosas fracturas verticales en la masa rocosa real a mucha mayor profundidad (> 1219 m = 4000 pies) bajo una presion de sobrecarga mucho mayor.

Es por eso que los Solicitantes se refieren al actual paso de elevacion utilizado en el metodo de extraccion en solucion como un "desplazamiento litologico" para distinguirlo, como proceso menos invasivo, de la fracturacion hidraulica a alta presion utilizada en campos de petroleo y gas. La tecnica actual de "desplazamiento litologico" consiste en aplicar una presion hidraulica baja para realizar una separacion en un plano de debilidad natural de poca profundidad entre un estrato de evaporita soluble de capas casi horizontales (por ejemplo, trona) y un estrato diferente (por ejemplo, pizarra bituminosa) con el fin de crear una gran superficie libre de minerales que un solvente adecuado (por ejemplo, agua o solucion acuosa) pueda contactar para iniciar la extraccion en solucion in situ.

Para que este desplazamiento litologico se lleve a cabo en trona mineral, la profundidad de la interfaz trona/pizarra es suficientemente superficial (por ejemplo, a profundidades de interfaz de menos de 1000 m) para fomentar el desarrollo bajo presion hidraulica de una fractura principal horizontal o casi horizontal que se extiende lateralmente lejos de la zona de inyeccion in situ en esta interfaz entre el estrato de trona y el estrato de pizarra bituminosa subyacente.

Durante el desplazamiento litologico del bloque objetivo del estrato de trona 5 en el paso de elevacion, el pozo de produccion 45 debe estar tapado. El pozo de inyeccion 30 tambien debe estar tapado, pero permitira que el fluido se inyecte a traves del mismo.

Una fractura se abrira en la direccion perpendicular a la tension principal minima. Para propagar una fractura en un medio isotropico en direccion horizontal, la tension principal minima debe ser vertical. La tension vertical en la

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interfaz trona/pizarra 20 coincide con la presion de sobrecarga. En general, es prudente seleccionar un gradiente de fractura para que el desplazamiento litologico sea ligeramente superior al gradiente de sobrecarga para propagar una fractura horizontal iniciada en la zona de inyeccion 40 a lo largo de la interfaz de separacion 20.

El gradiente de fractura utilizado se estimara en funcion del campo local de tension subterranea y la resistencia a la traccion de la interfaz trona/pizarra. El gradiente de fractura utilizado para estimar la presion de elevacion objetivo para el desplazamiento litologico es igual o superior a 20,4 kPa/m (0,9 psi/pie), o igual o superior a 21,5 kPa/m (0,95 psi/pie), preferiblemente igual o superior a 22,6 kPa/m (1 psi/pie). El gradiente de fractura utilizado para estimar la presion de elevacion objetivo para el desplazamiento litologico puede ser de 33,9 kPa/m (1,5 psi/pie) o menos; o 31,7 kPa/m (1,4 psi/pie) o menos; o 29,4 kPa/m (1,3 psi/pie) o menos; o 27,1 kPa/m (1,2 psi/pie) o menos; o 24,9 kPa/m (1,1 psi/pie) o menos; o incluso 23,8 kPa/m (1,05 psi/pie) o menos. El gradiente de fractura puede estar entre 20,4 kPa/m y 34 kPa/m (0,9 psi/pie y 1,5 psi/pie); preferiblemente entre 20,4 y 29,4 kPa/m (0,90 y 1,30 psi/pie); aun mas preferiblemente entre 22,6 y 28,3 kPa/m (1 y 1,25 psi/pie); lo mas preferiblemente entre 22,6 y 24,9 kPa/m (1 y 1,10 psi/pie). El gradiente de fractura puede ser alternativamente de 21,5 kPa/m a 27,1 kPa/m (0,95 psi/pie a 1,2 psi/pie); o de aproximadamente 21,5 kPa/m (0,95 psi/pie) a aproximadamente 24,9 kPa/m (1,1 psi/pie), o de aproximadamente 22,6 kPa/m (1 psi/pie) a aproximadamente 23,8 kPa/m (1,05 psi/pie). Por ejemplo, para una profundidad de 610 m (2000 pies) para la interfaz 20, se puede aplicar una presion hidraulica objetivo minima de 13790 Pa (2000 psi) en la interfaz 20 mediante la inyeccion del fluido para levantar la sobrecarga con el estrato 5 inmediatamente por encima de la zona objetivo que se va a levantar, que representa la interfaz 20 entre la trona y la pizarra bituminosa.

La presion hidraulica de elevacion puede ser al menos un 0,01 % superior, o al menos un 0,1 % superior, o al menos un 1 % superior, o al menos un 3 % superior, o al menos un 5 % superior, o al menos un 7 % superior, o al menos un 10 % superior a la presion de sobrecarga a la profundidad de la interfaz. La presion hidraulica durante el paso de elevacion puede ser como maximo un 50 % superior, o como maximo un 40 % superior, o como maximo un 30 % superior, o como maximo un 20 % superior, a la presion de sobrecarga a la profundidad de la interfaz. La presion hidraulica de elevacion puede ser del 0,01 % al 50 % superior, o del 0,1 % al 50 % superior, o incluso del 1 % al 50 % superior a la presion de sobrecarga a la profundidad de la interfaz. La presion hidraulica de elevacion debena ser suficiente y preferiblemente debena estar justo por encima de la presion (por ejemplo, de aproximadamente el 0,01 % al 1 % superior) necesaria para superar la suma de la presion de sobrecarga y la resistencia a la traccion de la interfaz.

El bloque objetivo del estrato de trona 5 que debe levantarse se encuentra a poca profundidad donde la tension vertical debe ser lo suficientemente baja, y se sabe que tiene una resistencia a la traccion muy baja, considerablemente mas debil que la trona o la pizarra bituminosa. La combinacion de una tension vertical baja y una interfaz horizontal muy debil crea condiciones muy favorables para la propagacion de un desplazamiento litologico hidraulico inducido horizontalmente para crear el intersticio 42.

El intersticio 42 proporciona una superficie libre de trona 22 que es principalmente la parte inferior del bloque objetivo levantado del estrato de trona 5. El contacto con esta superficie libre de trona 22 se puede hacer con un solvente cuando el intersticio 42 se llena con este solvente, y por tanto se produce la disolucion de mineral agrandando el intersticio 42 en la cavidad 142.

Como se ilustra en vista en planta en la Fig. 3a, la formacion del intersticio 42 en este desplazamiento litologico puede extenderse lateralmente en casi todas las direcciones lejos de la zona de inyeccion 40 del pozo 30 a una distancia lateral considerable, dicha distancia lateral del pozo 30 es algo equivalente al radio 'R' del penmetro 55 del intersticio 42 que es de 30 metros (aproximadamente 100 pies), hasta 150 m (aproximadamente 500 pies), o hasta 300 m (aproximadamente 1000 pies), o hasta 500 m (aproximadamente 1640 pies), o incluso hasta 610 m (aproximadamente 2000 pies) del pozo 30. Como se espera que las tensiones no sean iguales en todas las direcciones, la expansion lateral no sera uniforme en el plano horizontal. Asf, aunque la extension lateral del intersticio 42 se ilustra como representada por un area circular que se muestra en una vista en planta en la Fig. 3a, se entiende que el desplazamiento litologico puede crear una forma irregular. Sin embargo, el ancho (o altura) del intersticio 42 sena muy inferior a 1 cm, generalmente de aproximadamente 0,5 a 1 cm cerca de la zona de inyeccion in situ hasta 0,25 cm o menos en el borde extremo (penmetro 55) de la extension lateral (intersticio 42). El ancho (altura) del intersticio 42 es muy dependiente del caudal del fluido durante el desplazamiento litologico.

Idealmente, durante el desplazamiento litologico, la extension lateral del intersticio 42 intercepta la seccion perforada 47 del pozo 45. De esta manera, se establece una comunicacion fluida entre los pozos 30 y 45 como se muestra en la Fig. 3a. Como se muestra en esta figura, el pozo 45 esta ubicado dentro del penmetro 55 del intersticio de la interfaz 42, y el radio del intersticio R desde el pozo central 30 es superior a la distancia 'd' entre el pozo inicial 30 y el segundo pozo 45.

Para crear una multitud de pozos interconectados, se puede perforar mas de un pozo 45 dentro del penmetro del intersticio de la interfaz 42 y por lo tanto de la cavidad mineral 142. Ejemplos de dichas disposiciones de pozos perifericos 45 se ilustran en las Figs. 4a, 4b, 4c, 4d, 4e y 4f.

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Las Figs. 4a, 4b, 4c, 4d, 4e y 4f muestran en varias vistas en planta de diversas disposiciones de pozos interconectados en comunicacion fluida con la cavidad 142 que se forma inicialmente a traves del intersticio de la interfaz 42 por desplazamiento litologico (elevacion) del estrato de trona 5 y a continuacion se agranda por disolucion de trona. Las Figs. 4a, 4b, 4c, 4d, 4e ilustran patrones de disposicion centrada de pozos, cada patron que comprende un pozo central (pozo inicial 30) y de 3 a 8 pozos perifericos identificados como '45x' con x que representa a, b,...., h. La Fig. 4f ilustra una disposicion multi-pozo con dos patrones centrados de pozos, cada patron que comprende un pozo central (pozo inicial 30a) y opcionalmente pozos centrales adicionales 30b y 30c, una pluralidad de pozos perifericos ('45x', '46x') para cada patron, y opcionalmente algunos pozos al azar 47a y 47b.

En particular, la Fig. 4a ilustra una disposicion centrada de pozos a lo largo de un patron 60 (de forma triangular) que comprende un pozo central (pozo inicial 30) y tres pozos perifericos identificados como '45x' donde x representa a, b, c que tienen una separacion entre pozos d' y que estan dentro del penmetro 155 de la cavidad 142. La separacion d entre el pozo central 30 y los pozos perifericos 45x es tal que d < d' < R, siendo R el radio perimetral de la cavidad 142.

La Fig. 4b ilustra una disposicion centrada de pozos a lo largo de un patron 61 (mostrado como forma cuadrada pero que podna ser de cualquier otra forma oblonga) que comprende un pozo central (pozo inicial 30) y 4 pozos perifericos identificados como '45x' donde x = a, b, c, d que tienen una separacion entre pozos d' y que estan dentro del penmetro 155 de la cavidad 142. La separacion d entre el pozo central 30 y un pozo periferico 45x puede ser tal que d < d' < R, siendo R el radio del penmetro 155 de la cavidad 142.

La Fig. 4c utiliza una disposicion centrada de pozos a lo largo de un patron 62 (ilustrado como un pentagono pero podna tener cualquier otra forma poligonal con 5 lados) que comprende un pozo central (pozo inicial 30) y 5 pozos perifericos identificados como '45x' donde x = a, b, c, d, e, que tienen una separacion entre pozos d' y que estan dentro del penmetro 155 de la cavidad 142. La separacion d entre el pozo central 30 y un pozo periferico 45x puede ser tal que d < d' < R o d '< d < R, siendo R el radio del penmetro 155 de la cavidad 142.

La Fig. 4d ilustra una disposicion centrada de pozos a lo largo de un patron 63 (mostrado como de forma circular pero podna ser cualquier forma ovoide tal como una forma ovalada) que comprende un pozo central (pozo inicial 30) y 8 pozos perifericos identificados como '45x' donde x = a, b,... h, que tienen una separacion entre pozos d' y que estan dentro del penmetro 155 de la cavidad 142. La separacion d entre el pozo central 30 y un pozo periferico 45x puede ser tal que d' < d < R, siendo R el radio del penmetro 155 de la cavidad 142.

La Fig. 4e ilustra una disposicion centrada de pozos a lo largo de un patron hexagonal 64 que comprende un pozo central (pozo inicial 30) y 6 pozos perifericos identificados como '45x' donde x = a, b,... f, que tienen una separacion entre pozos d' y que estan dentro del penmetro 155 de la cavidad 142. La separacion d entre el pozo central 30 y un pozo periferico 45x puede ser tal que d '< d < R, siendo R el radio del penmetro 155 de la cavidad 142.

La Fig. 4f ilustra una disposicion multi-pozo que comprende dos patrones centrados concentricos 164, 64' de pozos. Estos patrones 164, 64' se muestran como patrones hexagonales, pero podna ser de cualquier otra forma poligonal con 3+ lados o cualquier forma ovoide. Dado que el patron 164 rodea el patron 64' en la Fig. 4f, por esa razon, el patron 164 puede denominarse el "patron externo", mientras que el patron 64' puede denominarse el "patron interno".

La disposicion multi-pozo de la Fig. 4f comprende un pozo central 30a (que normalmente es el pozo inicial desde el cual se crea la cavidad 142 por desplazamiento litologico del estrato de trona 5) y puede comprender opcionalmente otros dos pozos centrales 30b y 30c (como se muestra) que estan muy cerca del pozo central 30a. La disposicion multi-pozo de la Fig. 4f comprende ademas 8 pozos perifericos identificados como '45x' donde x = a, b,.... h, a lo largo del primer patron exterior hexagonal 164 en el que la separacion entre el pozo central inicial 30a y los pozos perifericos 45x es d; y 6 pozos perifericos adicionales identificados como '46x' donde x = a, b,.... f, a lo largo del otro (segundo) patron interno hexagonal 64', en el que la separacion entre el pozo central inicial 30a y los pozos perifericos 46x es d". Los pozos perifericos '46x' estan preferiblemente distribuidos de manera uniforme en los 6 vertices del patron hexagonal 64'. Los pozos perifericos '45x' donde x = a, b,..., f preferiblemente tambien se distribuyen de manera uniforme en los 6 vertices del patron hexagonal 164, mientras que los pozos perifericos 45g y 45h estan situados en dos lados del patron hexagonal 164. Todos los pozos perifericos 45x y 46x estan dentro del penmetro 155 de la cavidad 142 y d" < d < R.

Los pozos centrales adicionales 30b y 30c como se ilustra en la Fig. 4f pueden crearse para complementar el requerimiento en el caudal de solvente y/o salmuera en el pozo central inicial 30a. Los pozos centrales adicionales 30b y 30c se pueden taladrar despues de que el pozo 30a se haya usado para iniciar el desarrollo de la cavidad a partir del mismo. O los pozos centrales adicionales 30b y 30c pueden taladrarse antes de que el pozo 30a se use para iniciar el desarrollo de la cavidad a partir del mismo.

En realizaciones alternativas en las que hay mas de un pozo central (y que no se muestran en la Fig. 4a-f), puede haber tantos pozos centrales 30x como pozos perifericos 45x, y cada pozo central '30x' puede estar emparejado con un pozo periferico '45x' de modo que el par cambie el modo operativo, un pozo que cambie de inyeccion a

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produccion mientras que el otro cambia de produccion a inyeccion, simultaneamente, por ejemplo, a traves de una valvula de cruce.

Opcionalmente, el conjunto multi-pozos tambien puede comprender uno o mas pozos aleatorios identificados como 47a y 47b en la Fig. 4f. Se llaman 'aleatorios' porque se colocan aleatoriamente dentro del penmetro 155 de la cavidad 142, es decir, no estan alineados a lo largo de un patron espedfico de pozos, como a lo largo de un patron, como los patrones 60, 61, 62, 63., 64, 164 de las Figs. 4a, 4b, 4c, 4d, 4e y 4f, respectivamente. Los pozos aleatorios opcionales 47a y 47b pueden crearse para complementar el requerimiento en la entrada de flujo de solvente a la cavidad 142 y/o la salida de flujo de salmuera de la cavidad 142. Por ejemplo, un pozo aleatorio puede colocarse en una region de inmersion ascendente del estrato de trona 5, cuando dicho pozo aleatorio esta destinado a ser utilizado principalmente como pozo de inyeccion en la cavidad 142, y/o un pozo aleatorio puede colocarse en una region de inmersion descendente del estrato de trona 5, cuando dicho pozo aleatorio esta destinado a ser utilizado principalmente como pozo de produccion para extraer salmuera de la cavidad 142.

Se describira ahora otra realizacion para el desplazamiento litologico (elevacion) de un estrato de trona usando un pozo perforado direccionalmente para inyeccion con referencia al siguiente dibujo: Fig. 2.

El metodo puede comprender perforar un pozo 31 perforado direccionalmente desde la superficie del suelo para viajar mas horizontalmente hasta la profundidad de la interfaz 20. Se perfora una seccion 32 horizontal del pozo 31 que se cruza con la interfaz 20. El borde inferior de la seccion 32 puede estar por debajo de la interfaz 20.

El extremo de fondo del pozo de la seccion horizontal 32 comprende preferiblemente una zona de inyeccion in situ, que esta en comunicacion fluida con la interfaz de estratos 20.

El fluido se inyecta en el pozo 31 perforado direccionalmente y fluye fuera del pozo 31 a traves de la zona de inyeccion in situ que puede comprender una o mas aberturas de la tubena de recubrimiento de fondo del pozo.

La seccion de perforacion horizontal 32 puede tener una abertura de fondo del pozo 33 que esta situada en o cerca de la interfaz de separacion 20. La abertura de fondo del pozo 33 puede comprender uno o mas agujeros con un diametro inferior al diametro interno de la seccion 32 y puede consistir en todo el fondo del pozo de la seccion 32. La seccion de pozo horizontal 32 puede tener, alternativa o adicionalmente, perforaciones 34 que estan situadas en o cerca de la interfaz de separacion 20. En algunas realizaciones, las perforaciones 34 pueden estar situadas a lo largo de al menos una generatriz de la tubena de recubrimiento de la seccion horizontal 32, estando la generatriz alineada generalmente con la interfaz. Sin embargo, las perforaciones 34 no necesariamente deben alinearse con la interfaz 20.

La una o mas aberturas de la tubena de recubrimiento se seleccionan preferiblemente del grupo que consiste en la abertura del extremo del fondo del pozo 33, las perforaciones de la tubena de recubrimiento 34 y combinaciones de las mismas. La abertura o aberturas de la tubena de recubrimiento proporcionanan una zona de inyeccion in situ adecuada a traves de la cual el fluido puede fluir para entrar en el plano de la interfaz.

En el pozo 31 perforado direccionalmente, se puede crear el intersticio 42' como una extension de la seccion de perforacion 32 donde el fluido 50 sale de su abertura o aberturas de la tubena de recubrimiento de fondo del pozo.

Se pueden llevar a cabo varias formas para crear el intersticio 42' por medio de inyeccion de fluido usando diversas realizaciones de la seccion de perforacion 32 del fondo del pozo, en la que una o mas aberturas de la tubena de recubrimiento (por ejemplo, abertura final 33 y/o perforaciones 34 de la tubena de recubrimiento) sirven para inyectar el fluido 50 in situ en la interfaz 20 de la siguiente manera:

- inyectar el fluido de elevacion 50 solamente desde la abertura del extremo del fondo del pozo 33 de la seccion de perforacion 32 (en la que la abertura del extremo del fondo del pozo 33 puede comprender uno o mas agujeros con un diametro inferior al diametro interno de la seccion cilmdrica 32);

- inyectar el fluido de elevacion 50 a traves de la abertura de fondo del pozo 33 de la seccion de perforacion 32 y perforar la tubena de recubrimiento 34 perforando la tubena de recubrimiento de la seccion 32 a lo largo de al menos una parte de su longitud y alineandose a lo largo de al menos una generatriz de la seccion 32, preferiblemente perforando toda la longitud de la seccion de perforacion 32, estando las perforaciones en dos generatrices de la seccion cilmdrica 32 que estan alineadas con la interfaz 20 para asf inyectar lateralmente fluido 50 de ambas paredes laterales de la seccion horizontal 32 o en una generatriz 36 que esta alineada con la interfaz 20 para asf inyectar lateralmente fluido 50 desde solo una pared lateral de la seccion horizontal 32; o

- inyectar el fluido de elevacion 50 unicamente a traves de perforaciones 34 de la tubena de recubrimiento a lo largo de al menos una generatriz de al menos una parte de la seccion de perforacion 32 horizontal (la abertura final 33 se cierra o es impermeable al flujo de fluido en esta realizacion), estando dicha generatriz alineada con la interfaz 20, las perforaciones 34 que perforan preferiblemente toda la longitud de la tubena de recubrimiento de la seccion de perforacion 32, estando las perforaciones en dos generatrices de la seccion cilmdrica 32 que estan alineadas con la interfaz 20 para asf inyectar lateralmente fluido 50 desde ambas paredes laterales de la seccion

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horizontal 32 o en una generatriz que esta alineada con la interfaz 20 para as^ inyectar lateralmente el fluido 50 desde solo una pared lateral de la seccion horizontal 32.

Debe observarse que la alineacion de las perforaciones de la tubena de recubrimiento (perforaciones 34 para el pozo inicial perforado direccionalmente 31 o perforaciones para el pozo vertical inicial 30) con la interfaz 20 se ha descrito anteriormente en el contexto de las Figs. 1 y 2.

Sin embargo, debe entenderse que dicha alineacion no es necesaria para levantar adecuadamente el estrato evapontico en la interfaz 20. Ademas, estas perforaciones de la tubena de recubrimiento pueden ser oblongas, con su eje principal alineado en parte con la interfaz 20. Sin embargo, ranuras verticales u agujeros circulares o cualquier perforacion con un eje principal desalineado con la interfaz 20 son igualmente adecuados siempre que esten ubicados en o cerca de la interfaz 20 para permitir el flujo de fluido desde estas perforaciones a la interfaz 20. Dado que las perforaciones de la tubena de recubrimiento en los pozos 30 o la porcion de perforacion 33 del pozo 31 deben estar cerca de la interfaz 20 y dado que la presion hidraulica actua en todas las direcciones por igual, incluso el fluido inyectado desde una perforacion vertical o cualquier perforacion perfilada no alineada con la interfaz 20 debena encontrar su camino hacia la interfaz 20.

Del mismo modo que se ha descrito anteriormente para la Fig. 3a, la extension lateral del intersticio 42' debe intersecar la seccion perforada 47 del pozo 45 en la Fig. 3b. El pozo 45 es preferiblemente vertical pero puede estar perforado direccionalmente con una seccion horizontal.

Para la extraccion de salmuera a la superficie, uno o mas pozos que se pueden perforar a una distancia del pozo inicial 31 perforado direccionalmente. A modo ilustrativo, un pozo de produccion vertical 45 se ilustra en una vista lateral en la Fig. 2 y en vista en planta en la Fig. 3b.

Pero en algunas realizaciones de la presente invencion, el conjunto de pozos utilizados para la explotacion del mineral comprende al menos 4 pozos. Un pozo en el conjunto es el pozo inicial 45 que puede convertirse en un pozo central en la disposicion del pozo; otro pozo en el conjunto puede ser el pozo inicial 31 a traves del cual se inyecta el fluido de elevacion 50 para levantar el mineral de evaporita 5 de modo que el pozo 31 se pueda usar como pozo periferico (aunque la ubicacion de su extremo de superficie puede ubicarse fuera del penmetro 56 del intersticio 42'), mientras que se pueden anadir pozos adicionales como pozos perifericos dispuestos a lo largo del penmetro 56 del intersticio 42' en un patron centrado alrededor del pozo inicial 45 como se ilustra en la Fig. 3b. Un ejemplo de una disposicion de pozo adecuada dentro del penmetro de la cavidad 142' utilizada en la explotacion de mineral se ilustra en la Fig. 11a.

En la Fig. 3b, el pozo de produccion 45 puede taladrarse a una cierta distancia 'd' desde la ubicacion de fondo del pozo de la zona de inyeccion in situ de la seccion horizontal 32, de modo que el vector de fluido principal se dirige hacia el pozo de produccion 45.

El intersticio 42' puede crearse como una extension axial de la seccion de pozo horizontal 32 de un pozo cuando el fluido 50 sale de su abertura 33 de fondo del pozo.

El intersticio 42' puede crearse como una extension lateral de esta seccion de perforacion 32 horizontal cuando el fluido 50 sale de las perforaciones 34 de la pared lateral situadas en una o mas generatrices de la seccion de perforacion 32.

El intersticio 42' puede crearse como una extension lateral y axial de esta seccion de pozo de perforacion horizontal 32 cuando el fluido 50 sale de la abertura de extremo 33 y las perforaciones de pared lateral 34 situadas en una o mas generatrices de la seccion de perforacion 32.

Para crear una multitud de pozos interconectados, se puede taladrar mas de un pozo 45 dentro del penmetro 56 del intersticio de la interfaz 42' que se agranda en la cavidad 142' mediante disolucion mineral. Un ejemplo de dichas disposiciones de pozos perifericos para un intersticio desplazado litologicamente desde el pozo 31 perforado direccionalmente se ilustra en la Fig. 11a. Los pozos perifericos 45y (con y = i, ii,... wii) en la Fig. 11a se puede perforar antes del desplazamiento litologico tal como se describe a continuacion para el pozo 45 en la Fig. 1. Pero algunos de los pozos perifericos 45y pueden taladrarse despues de que se haya creado el intersticio de la interfaz 42' y se haya ampliado mediante la disolucion de mineral para formar la cavidad mineral 142'.

La Fig. 11a ilustra un conjunto de 9 pozos con un patron de disposicion centrada 65 (ilustrado como una forma ovalada pero podna ser cualquier forma ovoide), el conjunto de pozos que comprende un pozo central (pozo 45) y 8 pozos perifericos identificados como pozos 31 (el pozo inicial perforado direccionalmente a traves del cual el mineral de trona se desplaza litologicamente) y los pozos 45y donde y = i, ii,..., vii. Los pozos 45 y 45y estan dentro del penmetro 156 de la cavidad 142', pero el pozo 31 puede estar dentro o fuera del penmetro 156.

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Pozos

Los pozos se pueden establecer inicialmente por perforacion convencional, instalacion de la tubena de recubrimiento, cementacion entre la tubena de recubrimiento y el agujero de perforacion, e instalacion de la cadena de tubenas de inyeccion o la cadena de tubenas de produccion o ambas en cada pozo con espaciadores apropiados.

Durante la extraccion en solucion, estos pozos interconectados se pueden alternar periodicamente como pozos de inyeccion y produccion, con un solvente insaturado flotante dirigido desde un pozo de inyeccion a un pozo de produccion. Este procedimiento debena reducir la configuracion de la cavidad de campana o la configuracion de estrechamiento de la cavidad o de la barra como resultado de inyectar una solucion menos saturada moviendo los puntos de inyeccion y los puntos de extraccion alrededor de la cavidad.

Los pozos se pueden emparejar, y se pueden proporcionar y controlar valvulas de cruce para que los dos pozos puedan servir alternativamente como pozos de inyeccion y produccion. Esto promueve el crecimiento uniforme de la cavidad y previene el taponamiento en las cadenas de tubenas de inyeccion y produccion.

Periodicamente, para pares de pozos, se puede abrir la valvula de cruce para permitir la inversion del flujo de lfquido a traves de las cadenas de tubenas del pozo. El cruce por lo general se logra mediante un par de valvulas, una en cada una de las lmeas de cruce. Esto debena promover una disolucion mas uniforme del mineral en la cavidad y evitar el taponamiento de la cadena del tubo de produccion.

Los pozos tienen preferiblemente el mismo diametro interno, generalmente de 5 a 50 pulgadas, preferiblemente de 7 a 40 pulgadas.

El pozo de inyeccion y el pozo de produccion pueden ser verticales, pero no es necesario. Los pozos pueden estar separados por una distancia de al menos 50 metros, o al menos l0o metros, o al menos 200 metros. Los pozos pueden estar separados por una distancia de como maximo 1000 metros, o como maximo 800 metros, o como maximo 600 metros. La separacion preferida puede ser de 100 a 600 metros, preferiblemente de 100 a 500 metros.

Los pozos pueden completarse o modificarse tanto para inyectar como para producir, aunque preferiblemente no de forma simultanea. Para estos pozos de doble proposito, la instalacion de cadenas de tubenas de inyeccion y produccion se puede hacer con los espaciadores apropiados.

Un tipo de extremo de pozo adecuado de un pozo de inyeccion/produccion doble 45' se ilustra en la Fig. 5a durante la inyeccion de un solvente de produccion 70 y en la Fig. 5a durante la extraccion de una salmuera 75 a la superficie. El pozo de inyeccion/produccion doble 45' tiene una cadena de tubos de inyeccion uno al lado del otro 80a y una cadena de tubos de produccion 85a. El extremo de fondo del pozo de las cadenas de tubenas 80a no entra en contacto con el nivel de lfquido en la cavidad 142 o 142', pero el extremo de fondo del pozo de las cadenas de tubenas de produccion 85a esta sumergido en el lfquido dentro del sumidero 49 ubicado en el extremo de fondo del pozo de inyeccion/produccion 45' doble.

Como se ilustra en la Fig. 5a, durante el paso de inyeccion (b), el solvente de produccion 70 se inyecta a traves de la cadena de tubenas 80a. Como se ilustra en la Fig. 5b, despues de que la operacion del pozo 45' se cambie desde el modo de inyeccion al modo de produccion, la salmuera 75 se extrae a la superficie del suelo a traves de la cadena de tubenas 85a.

Otro tipo de fondo de pozo adecuado de un pozo de inyeccion/produccion 45" doble se ilustra en la Fig. 6a durante la inyeccion del solvente de produccion 70 y en la Fig. 6a durante la extraccion de salmuera 75 a la superficie. El pozo de inyeccion/produccion 45" doble tiene una cadena de tubenas de inyeccion 80b y una cadena de tubenas de produccion 85b concentricas. Al igual que para el pozo 45', el extremo del fondo de las cadenas de tubenas 80b no entra en contacto con el nivel del lfquido en la cavidad 142 o 142', pero el extremo de fondo del pozo de las cadenas de tubenas 85b esta sumergido en el lfquido dentro del sumidero 49 situado en el extremo de fondo del pozo de inyeccion/produccion 45" doble.

Como se ilustra en la Fig. 6a, durante el paso de inyeccion (b), el solvente de produccion 70 se inyecta a traves de la cadena de tubenas 80b y la salmuera 75 se extrae a la superficie del suelo a traves de la cadena de tubenas 85a. Como se ilustra en la Fig. 6b, despues de que la operacion del pozo 45" se cambie del modo de inyeccion al modo de produccion, la salmuera 75 se extrae a la superficie del suelo a traves de la cadena de tubenas 85b.

Pueden instalarse cabezales y colectores para permitir tanto la inyeccion como la produccion en cada pozo de doble proposito.

No todos los pozos tienen que ser pozos de doble proposito, pero al menos el 67 %, o al menos el 80 %, o al menos el 90 % de los pozos en el conjunto son pozos de doble proposito.

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En algunas realizaciones, el conjunto de pozos puede contener dos o mas pozos de doble proposito y al menos un pozo de un solo proposito. Un pozo 'de un solo proposito' esta disenado para realizar solo inyeccion o produccion, pero no ambas.

En algunos casos donde el estrato mineral puede tener una cafda, un pozo o pozos dentro del penmetro de la cavidad que estan cerca del punto mas bajo del estrato mineral (es decir, cafda inferior) puede ser un pozo de un solo proposito dedicado exclusivamente a la produccion.

Aun en estos casos donde el estrato mineral puede tener una cafda, un pozo o pozos dentro del penmetro de la cavidad que estan cerca del punto mas alto del estrato mineral (es decir, cafda superior) puede ser un pozo de un solo proposito dedicado exclusivamente a la inyeccion.

El conjunto de pozos puede comprender un numero 'n' de pozos con n > 4, y un numero inferior a 'n' pozos, preferiblemente un numero (n-1) de pozos, son pozos perifericos que pueden disponerse en uno o mas patrones centrados alrededor de al menos un pozo central.

Los pozos perifericos estan preferiblemente centrados alrededor de un pozo central.

El conjunto de pozos puede disponerse en un patron unico o dos o mas patrones concentricos o pseudo- concentricos centrados alrededor de al menos un pozo central.

El patron puede comprender o consistir en al menos un polfgono con desde 3 hasta 12 lados, una forma de panal de abeja, o al menos una forma ovoide, preferiblemente un drculo, un ovalo o un polfgono con 4 a 6 lados.

El conjunto de pozos puede comprender de 4 a 100 o mas pozos, preferiblemente comprende de 4 a 40 pozos; mas preferiblemente comprende de 4 a 20 pozos.

El conjunto de pozos dispuestos en un solo patron o un patron concentrico centrado alrededor de un pozo central tambien puede comprender uno o mas pozos dispuestos aleatoriamente.

Durante la extraccion en solucion, estos pozos interconectados se pueden alternar periodicamente como pozos de inyeccion y produccion, con un solvente insaturado flotante dirigido desde un pozo de inyeccion a un pozo de produccion.

Los pozos se pueden emparejar, y se pueden proporcionar y controlar valvulas de cruce para que los dos pozos puedan servir alternativamente como pozos de inyeccion y produccion.

El paso de conmutacion (d) puede promover incluso el crecimiento de la cavidad (incluso la disolucion en la cavidad) y/o evitar la formacion de incrustaciones y/o el taponamiento de las cadenas de tubenas de inyeccion y produccion (85a, 85b en las Figs. 5b, 6b).

De hecho, este paso debena reducir la configuracion de la cavidad de campana o la configuracion de estrechamiento de la cavidad o de la barra al variar los puntos de inyeccion y los puntos de extraccion dentro de la cavidad.

Periodicamente, para pares de pozos, se puede abrir la valvula de cruce para permitir la inversion del flujo de solvente de produccion a traves de las cadenas de tubenas del pozo. El cruce por lo general se logra mediante un par de valvulas, una en cada una de las lmeas de cruce.

Una zona de recoleccion de salmuera (por ejemplo sumidero 49 en las Figs. 1 y 2) se puede crear en un extremo de fondo del pozo de los pozos de produccion o pozos de doble proposito (generalmente debajo del suelo del estrato de trona) para facilitar la recuperacion de la salmuera de la cavidad minada del mineral. La formacion de la zona de recogida puede ser por medios mecanicos (tal como perforacion mas alla de la interfaz 20) y opcionalmente por medios qmmicos (tales como extraccion en solucion con una aplicacion localizada de solvente insaturado en la base del estrato mineral).

Una region de la zona de recoleccion puede tener una elevacion menor (mayor profundidad) que la parte inferior del estrato de mena de mineral.

Un pozo de inyeccion vertical inicial, tal como el pozo 30 en la Fig. 1, puede modificarse para convertirse en un pozo de inyeccion/produccion doble, perforando el tapon 35 (ilustrado en la Fig. 1) en la parte inferior de este pozo para hacer un sumidero para recolectar salmuera.

Un pozo de inyeccion inicial perforado direccionalmente, como el pozo 31 en la Fig. 2, puede modificarse para convertirse en un pozo de inyeccion/produccion doble, extendiendo la porcion vertical perforada mas alla de la interfaz trona/pizarra bituminosa 20 para formar en el fondo de este pozo un sumidero para recoger salmuera.

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Se puede instalar un sistema de bombeo (no ilustrado) para que la salmuera pueda bombearse a la superficie para recuperar los productos valiosos. El sistema de bombeo adecuado se puede instalar en el fondo del pozo de pozos de produccion y pozos de doble proposito o en el extremo superficial de estos pozos. Este sistema de bombeo puede ser un sistema "en la mina" en el sumidero 49 (a veces denominado "bomba de sumidero" o "bomba de fondo del pozo") o un sistema "terranean" en la superficie del suelo (a veces denominado "bomba de superficie"). Un tubo de retorno de salmuera (tal como las cadenas de tubenas 85a, 85b en las Figs. 6a, 6b) se puede colocar en la zona de recoleccion de fondo del pozo (sumidero 49 en las Figs. 6a, 6b) en comunicacion fluida con dicho sistema de bombeo (no ilustrado) para permitir que la salmuera sea extrafda o empujada a la superficie.

Explotacion de la cavidad mineral

Para llevar a cabo el metodo segun la presente invencion, se ha formado al menos una cavidad mediante un desplazamiento litologico del estrato mineral como se ha descrito anteriormente. El desplazamiento litologico se realiza cuando el estrato mineral se encuentra inmediatamente encima de un estrato insoluble en agua de una composicion diferente con una interfaz de separacion debil definida entre los dos estratos y por encima de la cual se define una sobrecarga hasta el suelo, dicho desplazamiento litologico que comprende la inyeccion de un fluido en la interfaz de separacion para elevar el estrato de evaporita a una presion hidraulica de elevacion superior a la presion de sobrecarga, formando asf un intersticio de la interfaz que es una cavidad mineral naciente en la interfaz y que crea dicha superficie libre de mineral. El intersticio de la interfaz puede abrirse o no abrirse mediante la inyeccion de un material apuntalante adecuado.

Una vez que esta formada al menos una cavidad por desplazamiento litologico del estrato mineral y el conjunto de pozos esta en comunicacion fluida con dicha cavidad, puede comenzar la operacion de explotacion por disolucion mineral con el uso de un solvente de produccion y extraccion de salmuera a la superficie.

El metodo comprende asf:

b) inyectar un solvente (de produccion) en al menos una cavidad a traves de un primer subconjunto de pozos operados en modo de inyeccion para que el solvente contacte con la cara libre de minerales a medida que el solvente fluye a traves de al menos una cavidad y disolver in situ al menos una porcion del mineral desde la cara libre hacia el solvente para formar una salmuera;

c) extraer al menos una porcion de dicha salmuera a la superficie del suelo a traves de un segundo subconjunto de pozos operados en modo de produccion;

d) cambiar el modo de operacion de al menos un pozo del conjunto despues de un penodo de tiempo adecuado;

y

(e) repetir los pasos (a) a (d).

En un modo continuo, el solvente de produccion se inyecta en la cavidad a traves del primer subconjunto de pozos durante el paso (b) para que la presion hidraulica en la cavidad alcance la presion de funcionamiento deseada; luego, el solvente de produccion que fluye disuelve el mineral de la superficie libre mineral expuesta al solvente y se impregna con mineral disuelto y forma una salmuera, y la cavidad se agranda, mientras que al mismo tiempo al menos una porcion de la salmuera resultante es extrafda continuamente a la superficie a traves del segundo subconjunto de pozos durante el paso (c) de tal manera que se mantenga la presion de operacion deseada en la cavidad. La salmuera extrafda puede reciclarse en parte y reinyectarse en la cavidad para obtener un enriquecimiento adicional en el mineral.

Los pasos (b) a (d) se pueden llevar a cabo en la cavidad a una presion inferior a la presion hidraulica de elevacion (que se utiliza durante el desplazamiento litologico del mineral para crear el intersticio de la interfaz) por debajo de la presion de la cabeza hidrostatica.

En particular, la disolucion debida al contacto del mineral con el solvente que fluye dentro de la cavidad se puede llevar a cabo a una presion hidraulica desde menos que la presion de elevacion hasta la presion de la cabeza hidrostatica (a la profundidad a la que se agranda la cavidad de la solucion), en la que la cavidad esta llena de solvente. Al inundar la cavidad, el solvente de produccion entra en contacto con el techo de la cavidad y, al contacto con el mineral, lo disuelve. Preferiblemente, la disolucion se puede llevar a cabo a una presion hidraulica ligeramente por encima de la presion de la cabeza hidrostatica (preferiblemente de un 0,01 % a un 10 % mas alta que la presion de la cabeza hidrostatica).

Debido a que el estrato mineral no es puro (contiene materia insoluble), se puede depositar una capa de insolubles durante la disolucion en la cavidad minada. Esta capa de insolubles separa el suelo y el techo de la cavidad minada, al mismo tiempo que soporta mecanicamente el techo de la cavidad y mantiene la superficie libre del mineral en el techo de la cavidad accesible para el solvente de produccion. Dicha capa insoluble se vuelve mas gruesa a medida que se disuelve mas y mas mineral del techo de la cavidad, y proporciona, a traves de su porosidad, un canal a traves del cual puede pasar el solvente de produccion.

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Cuando la cavidad minada es autosoportada por escombros minerales fracturados del techo de la cavidad y/o por una capa de material insoluble en agua, la disolucion mineral se puede llevar a cabo a una presion hidraulica por debajo de la presion de la cabeza hidrostatica. Esto se realiza preferiblemente cuando el desarrollo de la cavidad minada esta maduro, es decir, cuando la cavidad mineral creada durante al menos una semana o semanas de disolucion es ahora autosoportada sin tener que aplicar una presion hidraulica superior a la presion de sobrecarga para mantenerla abierta. Debido al peso demasiado alto de la sobrecarga en un espacio de techo sin soporte de la cavidad mineral, los bloques de escombros minerales se fracturan en el techo de la cavidad y, como resultado, se acumulan escombros minerales dentro de la cavidad mineral. En este caso, la cavidad no solo contiene una capa de insolubles sino tambien escombros minerales, ambos que ahora soportan el nuevo techo de la cavidad. En esta situacion, no es necesario inundar la cavidad con el solvente de produccion para acceder a la superficie libre mineral del techo de la cavidad, porque los escombros minerales ahora dentro de la cavidad proporcionan muchas superficies libres de minerales para que el solvente de produccion entre en contacto y se disuelva para formar la salmuera. Los pasos (b) y (c) generalmente se facilitan con una bomba.

Cuando el pozo cambia al modo de operacion en el paso (d), la inyeccion de solvente y la produccion de salmuera para este pozo pueden realizarse con la misma bomba (bomba de fondo o bomba de superficie), preferiblemente con la misma bomba de superficie cuando se opera desde la presion de la cabeza hidrostatica hasta la presion hidraulica de elevacion en la cavidad; o por una misma bomba de fondo del pozo cuando la presion hidraulica en la cavidad se mantiene desde la presion de la cabeza hidrostatica a la presion de la cabeza sub-hidrostatica durante la operacion de extraccion en solucion.

En algunas realizaciones cuando un pozo pasa del modo de inyeccion al modo de produccion, una valvula que controla el flujo de solvente dentro de dicho pozo de doble proposito puede cerrarse para detener la inyeccion, mientras que otra valvula que controla el flujo de salmuera dentro de dicho pozo de doble proposito se abre para comenzar la produccion.

En algunas realizaciones cuando un pozo pasa del modo de produccion al modo de inyeccion, se cierra una valvula que controla el flujo de salmuera dentro de dicho pozo de doble proposito, mientras que otra valvula que controla el flujo de solvente dentro de dicho pozo de doble proposito puede abrirse para iniciar la inyeccion.

Segun algunas realizaciones del presente metodo, el paso (d) puede comprender cambiar el modo de operacion de al menos un pozo del primer subconjunto y tambien cambiar el modo de operacion de al menos un pozo del segundo subconjunto despues de un penodo de tiempo adecuado.

De acuerdo con algunas realizaciones del presente metodo, el paso (d) puede comprender cambiar el modo de operacion de un par de pozos con valvulas de cruce.

El paso (d) puede comprender cambiar el modo de operacion de dos o mas pozos desde el primer subconjunto de la inyeccion a la produccion y tambien cambiar el modo de operacion de dos o mas pozos del segundo subconjunto de produccion a inyeccion despues de un penodo de tiempo adecuado.

El flujo del solvente en la cavidad es preferiblemente no unidireccional, sino que mas bien el paso de conmutacion (d) del pozo permite que el solvente circule a traves del espacio de la cavidad, y que el flujo del solvente tenga varias orientaciones de vectores de flujo.

El penodo de tiempo adecuado para cambiar el modo de operacion en el paso (d) es de 1 hora a 1 semana, preferiblemente de 2 horas a 4 dfas, mas preferiblemente de 3 horas a 2 dfas, lo mas preferiblemente de 4 horas a 1 dfa.

El metodo comprende ademas (e) cambiar al menos un pozo del conjunto a un modo inactivo. El paso (e) puede ser temporal (y el flujo de entrada o salida puede reanudarse en este pozo inactivo); o el paso (e) puede ser permanente y este pozo permanece inactivo durante el resto del penodo de explotacion.

En algunas realizaciones, cuando en el paso (e) el pozo pasa del modo de inyeccion al modo inactivo, la valvula que controla el flujo de solvente dentro del pozo se cierra para detener la inyeccion.

En algunas realizaciones, cuando en el paso (e) el pozo pasa del modo de produccion al modo inactivo, la valvula que controla el flujo de salmuera dentro del pozo se cierra para detener la produccion.

Segun cualquiera de o todas las realizaciones de acuerdo con el metodo, cuando se cambia el modo de operacion de un pozo de doble proposito, se prefiere detener primero el flujo de lfquido en una cadena de tubenas antes de comenzar el flujo en la otra cadena de tubenas.

Ejemplos de varias tecnicas para cambiar el modo de operacion de uno o mas pozos adecuados para el paso (d) y/o el paso opcional (e) se ilustran en las Figs. 7a-7d, Fig. 8, Fig. 9, Fig. 10 a-d; y Fig. 11a-b, en las que un pozo en modo de produccion ('pozo de produccion') se identifica como un drculo de puntos; un pozo en modo de inyeccion

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('pozo de inyeccion') se identifica como un drculo negro; y un pozo no operativo ('pozo inactivo') se identifica como un drculo blanco.

A continuacion, se hara referencia a la cavidad 142 o 142' en la descripcion de las Figs. 7-19. Dicha cavidad 142 (142') se crea mediante el agrandamiento del intersticio 42 (42') mediante disolucion mineral.

Las Figs. 7a, 7b, 7c y 7d muestran vistas en planta de varias realizaciones del paso (d) que comprende modos de funcionamiento alternos de algunos pozos en un conjunto de 7 pozos dispuestos en un patron hexagonal 164 que comprende un pozo central (identificado como '0') en modo de produccion (P) y 6 pozos perifericos en las posiciones W1 a W6 en comunicacion fluida entre sf, todo dentro del penmetro 155 de la cavidad 142 formado por desplazamiento litologico de un estrato de trona, en el que a intervalos de tiempo adecuados el flujo de inyeccion se desplaza de forma circular desde un pozo periferico al siguiente pozo periferico adyacente alrededor del penmetro de la cavidad, inyectando desde cada pozo periferico sucesivo en sentido horario (como se muestra) o en sentido contrario a las agujas del reloj (no mostrado) mientras se cierran los otros, y la salmuera se recupera del pozo central (W0) como pozo de produccion. En la Fig. 7a, el pozo W6 se cambia de inyeccion (I) a cerrado, mientras que el pozo periferico W1 se cambia de cerrado (C) a inyeccion. En la Fig. 7b, el pozo periferico W1 se cambia del modo de inyeccion (I) al modo cerrado mientras que W2 se cambia de cerrado (C) a inyeccion (I). En la Fig. 7c, el pozo periferico W2 se cambia de inyeccion (I) a cerrado, mientras que el pozo periferico W3 se cambia de cerrado (C) a inyeccion. En la Fig. 7d, el pozo periferico W3 se cambia de inyeccion (I) a cerrado (C), mientras que el pozo periferico W4 se cambia de cerrado (C) a inyeccion (I).

Y estos pasos de conmutacion se pueden repetir en todo el penmetro 155 de la cavidad 142. El cambio de pozo en las Figs. 7a-d se ilustra en el sentido de las agujas del reloj, pero podna muy bien ser en sentido contrario a las agujas del reloj, o alternarse entre sentido antihorario y sentido horario. En algunas realizaciones, puede ser deseable operar los modos (inyeccion, produccion o inactivo) de los pozos en parejas o en grupos de tres o mas en muchos patrones posibles diferentes, hasta e incluyendo patrones aleatorios, que mejor logren los requisitos objetivo. Las disposiciones de los pozos en operacion en las Figs. 7b-7d de hecho representan patrones derivados del patron inicial en la Fig. 4a, ya que estos patrones derivados se crean por rotacion de la Fig. 4a alrededor del pozo de produccion central (posicion 0). Como tal, el patron en la Fig. 4a tiene cinco patrones derivados (2 de los cuales no estan ilustrados). La Fig. 8 muestra en una vista en planta otra realizacion del cambio del modo de operacion en un conjunto de 7 pozos tambien con un patron hexagonal que comprende un pozo central en modo de produccion (P) y 6 pozos perifericos (W1-W6) en comunicacion fluida con la cavidad 142 formada por desplazamiento litologico de un estrato de trona, en el que a intervalos de tiempo adecuados, el operador de la mina cambia simultaneamente tres de los pozos perifericos (W2, W4, W6) de modo cerrado (inactivo) a modo de inyeccion, mientras que los otros pozos perimetrales (W1, W3, W5) que estaban en modo inyeccion se cierran (inactivos). Esta operacion de conmutacion se puede llevar a cabo cambiando un par de pozos perifericos adyacentes, tales como W2 y W3 desde el modo de inyeccion al modo inactivo y viceversa.

La Fig. 9 muestra en una vista en planta otra realizacion mas del cambio del modo de operacion en un conjunto de 7 pozos con un patron hexagonal que comprende un pozo central y pozos perifericos (W1-W6) en comunicacion fluida con una cavidad formada por desplazamiento litologico de la capa de trona, en la que a intervalos de tiempo apropiados, el operador de la mina cambia el pozo interno de produccion a inyeccion y cambia un pozo periferico del pozo de inyeccion al de produccion; la reversion de este paso; y la realizacion de un cambio doble similar en el pozo periferico inmediatamente adyacente, "disparando" de este modo cada pozo periferico sucesivo W1 a W6 alrededor del penmetro de la cavidad. El cambio de pozo se ilustra en el sentido de las agujas del reloj en la Fig. 9, pero podna ser en sentido antihorario.

Las Figs. 10a, 10b, 10c y 10d muestran en varias vistas en planta otra realizacion del cambio del modo de operacion en el mismo conjunto de 7 pozos dispuesto en el patron 164 de forma hexagonal dentro del penmetro 155 de la cavidad 142 formado inicialmente mediante el agrandamiento del intersticio de la interfaz 42 creado por desplazamiento litologico de un estrato de trona como se muestra en las Figs. 7a-d, este conjunto de pozos que comprende un pozo central W0 y pozos perifericos W1-W6 en comunicacion fluida, en los que a intervalos de tiempo apropiados el operador de la mina cambia los modos de operacion de pares de pozos de manera aleatoria.

Las Figs. 11a y 11b muestran en dos vistas en planta una realizacion de un modo de operacion alterna en un conjunto de 9 pozos dispuesto en un patron 65 en forma ovalada y que comprende un pozo central 45 y pozos perifericos (31, 45y con y = I, ii,... wii) en comunicacion fluida con la cavidad 142' formada inicialmente mediante el agrandamiento del intersticio de la interfaz 42' creado por desplazamiento litologico del estrato de trona a traves del pozo 31 perforado direccionalmente (como se describe en la Fig. 2). A intervalos de tiempo apropiados, el operador de la mina cambia los modos de operacion de los pares de pozos perifericos adyacentes.

La Fig. 12 muestra en una vista en planta la explotacion de una cavidad principal 142 que se extrae en solucion con un conjunto de 7 pozos dispuesto en un patron 164 de forma hexagonal y que comprende un pozo central 30 y 6 primeros pozos perifericos 45x con x = a, b,.... f, esta cavidad principal que esta interconectada hidraulicamente con una pluralidad de cavidades perifericas 100x con x = a, b,... f, cada una que esta formada por desplazamiento litologico desde su propio pozo central 30x con x = a, b,....f. Los modos de operacion de un pozo desde la cavidad

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principal 142 y un pozo desde la cavidad periferica adyacente mas cercana se alternan entre la produccion y la inyeccion. El par de acoplamiento ilustrado en la Fig. 12 es el siguiente: 45a/30a; 45c/30c; y 45e/30e.

Las Figs. 13a, 13b, 13c y 13d ilustran el desarrollo progresivo de otra disposicion de una pluralidad de pozos en comunicacion fluida con una pluralidad de cavidades interconectadas de acuerdo con otra realizacion de la presente invencion. Se perfora un numero inicial de pozos de inyeccion, preferiblemente en un patron preseleccionado, determinandose dicho numero y patron en base al volumen mineral por debajo del que se va a extraer, asf como las restricciones geologicas y ffsicas para la perforacion y la inyeccion/produccion.

En la Fig. 13a, siete pozos iniciales 30 estan situados en los vertices y el centro de un hexagono con la distancia d entre los pozos iniciales inmediatamente adyacentes 30 que generalmente esta entre 500 y 1500 pies, o entre 800 y 1300 pies, o incluso entre 1000 y 1250 pies.

En la Fig. 13b, se inyecta un fluido de elevacion en cada pozo 30 por separado, es decir, no todo al mismo tiempo, o simultaneamente, es decir, todo al mismo tiempo para realizar un desplazamiento litologico para crear intersticios interfaciales que dan lugar por la disolucion del mineral a la formacion de cavidades 142 con un tamano y penmetro caractensticos (mostrados en el presente documento como una forma circular idealizada) suficientemente grandes para que las cavidades 142 desplazadas litologicamente se solapen (es decir, el penmetro de dos cavidades 142 adyacentes se cruzan en dos puntos). Las cavidades 142 interconectadas globales crean una zona globalmente desplazada litologicamente (megacavidad 143) con un lfmite exterior 155. Cada pozo de inyeccion 30 asf normalmente esta en o cerca del centro de la cavidad 142 desplazada litologicamente. Como se ha descrito anteriormente, las cavidades 142 que se han creado a traves del desplazamiento litologico pueden o pueden no mantenerse abiertas durante la fase de desplazamiento mediante la introduccion de material o materiales apuntalantes adecuados.

Como se muestra en la Fig. 13c, pozos adicionales (perifericos) 45 (que se muestran con •) se puede perforar en una disposicion siguiendo un patron de pozo deseado (como el patron hexagonal 164 mostrado con lmeas debiles en esta figura) mientras que cada pozo 30 (pozo de inyeccion inicial) esta dentro de dicho patron, de modo que algunos pozos 45 ubicados en el patron hexagonal 164 rodean un pozo 30 para formar conjuntos de pozos individuales, pero interconectados. Estos pozos 45 se pueden perforar antes del desplazamiento litologico o se pueden perforar despues de que se crean los intersticios interfaciales por desplazamiento litologico y se agrandan por disolucion de la mena de mineral para crear las cavidades interconectadas 142. Generalmente hay de 3 a 6 pozos 45 como pozos perifericos utilizados para cada cavidad 142, preferiblemente ubicados en los vertices de cada forma hexagonal 164, aunque no necesariamente. Los patrones hexagonales 164 estan conectados entre sf, de modo que dos patrones adyacentes 164 comparten un lado. La combinacion de estos patrones hexagonales 164 crea un patron global en forma de panal para formar un campo de pozo, en el que los pozos recien anadidos 45 (perifericos) estan en los vertices de dos o tres patrones 164 mientras que los pozos 30 estan en o cerca del centro de cada patron 164.

Los pozos 30 y 45 deben estar en comunicacion fluida con al menos una cavidad 142. Cada pozo (30, 45) se conecta a un colector para solvente y comprende una valvula que permite que el fluido fluya hacia adentro (para modo de inyeccion) o fluya hacia fuera por flujo inverso (para el modo de produccion), o detiene el flujo de fluido (para el modo inactivo).

Como se muestra en la Fig. 13d, la explotacion del mineral que utiliza el campo multi-pozos proporciona la interconexion de las cavidades y la combinacion para formar la 'megacavidad' 143. Esta 'megacavidad' 143 puede tener una extension W de 1000 a 3000 pies, de 1600 a 2600 pies, o de 2000 a 2500 pies.

Como se muestra en la Fig. 13d, cuando se inicia la explotacion de las cavidades, el metodo comprende inyectar un solvente en un primer conjunto de pozos seleccionados como pozos de inyeccion, mientras se retira una salmuera de un segundo subconjunto de pozos seleccionados como pozos de produccion.

La Fig. 14 ilustra el "Metodo I" que es una realizacion del paso de conmutacion (d) de pozos que utiliza la disposicion de campo multi-pozos ilustrada en la Fig. 13d. Cada conjunto de pozos compuesto por 6 pozos perifericos y 1 pozo central puede operarse como se ha descrito anteriormente para un unico conjunto de pozos para una unica cavidad 142 en el que algunos de los pozos de cada conjunto se cambian periodicamente para conseguir una disolucion mas uniforme del recurso mineral para cumplir con los requisitos de explotacion y produccion.

La Fig. 15 ilustra el "Metodo II" que es otra realizacion del paso de conmutacion (d) de pozos que utiliza la disposicion de campo multi-pozos ilustrada en la Fig. 13d. Este Metodo II implica la tecnica de conmutacion de "secuencia concentrica", en la cual los pozos externos en la periferia (en el anillo 144) de la megacavidad 143 se usan como pozos de inyeccion para que el solvente fluya hacia los pozos internos en la porcion central 145 de la megacavidad 143 utilizada como pozos de produccion, evitando a veces los pozos inactivos intercalados entre pozos activos en el anillo 144 y la region central 145. Periodicamente, las operaciones de los pozos exteriores en el anillo externo 144 y los pozos interiores en la region central 145 se cambian de inyeccion de solvente a la produccion de salmuera y viceversa.

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La Fig. 16 ilustra el "Metodo III" que es otra tecnica mas del paso de conmutacion (d) de pozos que utiliza la disposicion de campo multi-pozos ilustrada en la Fig. 13d. Este Metodo III incluye la tecnica de conmutacion de "secuencia rotacional", en la que el paso de conmutacion (d) del modo de operacion se realiza en pozos perifericos del conjunto para impartir un movimiento giratorio de solvente alrededor de un pozo centrado del conjunto. Los pozos en una porcion (cuadrante 146) de la megacavidad 143 se operan en modo de inyeccion y los pozos en la porcion opuesta (cuadrante 147) de la megacavidad 143 se operan en modo de produccion, mientras que los pozos restantes en los conjuntos en las porciones opuestas (cuadrantes 148 y 149) de la megacavidad 143 estan inactivos. Para la conmutacion giratoria, el modo de los pozos en el cuadrante 146 se cambia de modo de inyeccion a inactivo, mientras que los pozos en el cuadrante adyacente 148 se cambian de modo inactivo a modo de inyeccion; y al mismo tiempo, el modo de los pozos en el cuadrante 147 cambia de modo de produccion a inactivo, mientras que los pozos en el cuadrante adyacente 149 se cambian de modo inactivo a modo de produccion. Aunque el Metodo III de conmutacion giratoria en el conjunto multi-pozos en comunicacion fluida con la megacavidad 143 se ilustra en el sentido de las agujas del reloj, tambien se aplica una tecnica de rotacion en sentido antihorario. Una alternativa para cambiar todo el cuadrante de pozos sena cambiar parcialmente conjuntos de pozos en cada cuadrante para rotar los cuadrantes en incrementos mas pequenos. En realizaciones alternativas o adicionales de este Metodo III de conmutacion giratoria en el conjunto multi-pozos en comunicacion fluida con la megacavidad 143, una vez que el movimiento giratorio del solvente se establece alrededor del pozo de produccion centrado (desencadenando varios eventos de inyeccion de solvente) para formar una masa lentamente giratoria de salmuera casi homogenea a o proxima a saturacion en el pozo de produccion centrado, el Metodo III de conmutacion giratoria puede incluir ademas invertir el movimiento giratorio del disolvente alrededor del mismo pozo de produccion centrado (tal como desencadenar los diversos eventos de inyeccion de disolvente como se ha descrito anteriormente en los diversos cuadrantes pero en orden inverso).

La Fig. 17 ilustra una realizacion alternativa del paso de conmutacion (d) de pozos identificada como 'Metodo IV' que utiliza la disposicion de campo multi-pozos ilustrada en la Fig. 13d. Este Metodo IV incluye la tecnica de conmutacion de "secuencia en banco". Los pozos en dos cuadrantes adyacentes 150a y 150b (asf en una seccion media) de la megacavidad 143 se operan en modo de inyeccion y los pozos en los dos cuadrantes adyacentes opuestos 151a y 151b (en la otra media seccion) de la megacavidad 143 se operan en modo de produccion. En una realizacion, el modo de los pozos en la mitad de la seccion 150a + 150b se cambia de inyeccion a produccion, mientras que al mismo tiempo, los pozos de la otra mitad de la seccion 151 a + 151b se cambian del modo de produccion al de inyeccion. En una realizacion alternativa, el modo de los pozos en el cuadrante 150a se cambia de inyeccion a produccion, mientras que al mismo tiempo, los pozos en el cuadrante opuesto 151a se cambian de modo de produccion a inyeccion, de modo que los pozos en la mitad de la seccion 150b + 151a son todos operados bajo modo de inyeccion, y los pozos en la mitad de la seccion 150a + 151b se operan en modo de produccion.

La Fig. 18 ilustra otra realizacion mas del paso de conmutacion (d) de pozos identificada como 'Metodo V' que utiliza la disposicion de campo multi-pozos ilustrada en la Fig. 13d. Este Metodo V incluye la tecnica de conmutacion de "secuencia aleatoria". El modo operativo no necesariamente sigue un marco de tiempo espedfico o periodico y/o un orden espedfico de las operaciones del modo de conmutacion entre el conjunto multi-pozo. Por el contrario, en esta realizacion, la seleccion de los pozos que estan en modo de inyeccion, produccion o inactivo puede realizarse basandose en restricciones espedficas determinadas a partir de los requisitos de produccion o seleccionadas al azar dentro de las limitaciones de los requisitos de flujo. Por ejemplo, el cambio de pozo (d) puede tener lugar en respuesta a la medicion de parametros seleccionados que son indicadores clave del rendimiento de la extraccion en solucion de mineral. Por otro lado, el cambio de pozo (d) puede tener lugar en marcos temporales y ubicaciones de pozos aleatorios que estan definidos por un algoritmo apropiado disenado para este proposito.

En aun otras realizaciones (no ilustradas) del paso de conmutacion (d) de pozos identificadas como 'Metodo VI' que utilizan la disposicion de campo multi-pozos ilustrada en la Fig. 13d, el conjunto de pozos comprende los pozos mas exteriores, estos pozos que preferiblemente rodean los pozos mas internos que incluyen uno o mas pozos centrados. En dichas realizaciones, el cambio del modo de operacion en el paso (d) para algunos o todos estos pozos mas externos se puede hacer con mas frecuencia que para los pozos mas internos. En realizaciones preferidas, el cambio del modo de operacion en el paso (d) para los pozos mas externos en el conjunto se realiza preferiblemente dos veces mas a menudo, mas preferiblemente tres veces mas a menudo, que para los pozos mas internos.

Las Figs. 19a y 19b ilustran otras dos disposiciones de una pluralidad de pozos en comunicacion fluida con una pluralidad de cavidades interconectadas de acuerdo con una realizacion de la presente invencion, cada cavidad que se forma a partir de al menos un pozo central por desplazamiento litologico.

La disposicion en la Fig. 19a para el conjunto multi-pozos es similar a la disposicion en la Fig. 3c porque las diversas cavidades 142 se inician desde un pozo central 30 por desplazamiento litologico, pero en lugar de tener cavidades completamente solapadas 142, las cavidades 142 en las Figs. 19a y 19b no se superponen por completo, y en la mayona de los casos solo intersecan entre sf en el borde de las cavidades 142 (una interseccion de un punto entre dos cavidades adyacentes). En general, estas cavidades 142 son tangentes en un empaquetamiento compacto circular, ya sea en un campo de pozos algo circular como se muestra en la Fig. 19a, en el cual los pozos centrales 30 estan ubicados en los vertices y el centro de un hexagono 165 (similar a la Fig. 13a) o en un campo de pozos

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algo paralelepipedico como se muestra en la Fig. 19b, en el que los pozos centrales 30 de las cavidades 142 estan ubicados en los vertices de los paralelogramos 166 (preferiblemente rombos).

En estas disposiciones de 'empaquetamiento compacto circular' en la Fig. 19a y 19b, hay una porcion del mineral que permanece en forma de pilares 170 de mineral de forma algo triangular. Algunos (o todos) los pilares 170 de mineral pueden disolverse cambiando los pozos, preferiblemente los mas cercanos a los pilares 170, entre modos de inyeccion y produccion. Como alternativa, algunos (o todos) los pilares 170 de mineral pueden dejarse en su lugar, dependiendo del estado mecanico de la sobrecarga. Con los pilares 170 de mineral en su lugar, la relacion de extraccion teorica del mineral en el penmetro 155 de la megacavidad 143' como se muestra en la Fig. 19b es del 90,6 %.

En vista de las diversas configuraciones del conjunto multi-pozos y sus diferentes tecnicas disponibles para llevar a cabo la explotacion de la mena de mineral, se preve que cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente pueda usarse en cualquier combinacion.

Solvente de produccion y salmuera resultante

El solvente de produccion utilizado para la disolucion mineral evapontica en el paso (b) puede ser agua o puede comprender una solucion acuosa que comprende un soluto deseado (por ejemplo, al menos un componente mineral de evaporita tal como al menos un valor alcalino).

El solvente de produccion empleado en dicho metodo de extraccion en solucion de trona in situ puede contener o puede consistir esencialmente en agua o una solucion acuosa saturada en soluto deseado en el que el soluto deseado se selecciona del grupo que consiste en sesquicarbonato de sodio, carbonato de sodio, bicarbonato de sodio, y mezclas de los mismos.

El agua en el solvente de produccion puede originarse a partir de fuentes naturales de agua dulce, como nos o lagos, o puede ser un agua tratada, como una corriente de agua que sale de una instalacion de tratamiento de aguas residuales. El solvente de produccion puede ser caustico. Una solucion acuosa en el solvente de produccion puede contener un compuesto soluble, tal como hidroxido de sodio, sosa caustica, cualquier otra base, uno o mas acidos, o cualquier combinacion de dos o mas de los mismos.

En el caso del estrato de trona, el solvente de produccion puede ser una solucion acuosa que contiene una base (tal como sosa caustica) u otro compuesto que puede potenciar la disolucion de la trona en el solvente. El solvente de produccion puede comprender al menos en parte una solucion acuosa que esta insaturada en el soluto deseado, por ejemplo, una solucion que esta insaturada en carbonato de sodio y que se recicla a partir del mismo lecho de trona diana minado en solucion y/o a partir de otro lecho de trona minado en solucion que puede estar adyacente o debajo del lecho de trona diana.

El solvente de produccion puede precalentarse a una temperatura predeterminada para aumentar la solubilidad de la mena de mineral.

El solvente de produccion empleado como solvente en el paso de minena de la solucion de trona in situ puede comprender o puede consistir esencialmente en una solucion caustica debil para que dicha solucion pueda tener una o mas de las siguientes ventajas. La disolucion de los valores de sodio con una solucion caustica debil es mas efectiva, por lo que requiere menos tiempo de contacto con el mineral de trona. El uso de la solucion caustica debil tambien elimina el efecto de "cegamiento de bicarbonato", ya que facilita la conversion in situ de bicarbonato de sodio a carbonato de sodio (en lugar de realizar la conversion ex situ en la superficie despues de la extraccion a la superficie). Tambien permite una mayor disolucion de bicarbonato de sodio de lo que normalmente se disolvena con agua sola, lo que proporciona un aumento en la tasa de produccion. Ademas, puede dejar en la cavidad minada un carbonato insoluble tal como carbonato de calcio que puede ser util durante la operacion minera.

Debe observarse que la composicion del solvente utilizado como solvente de produccion puede modificarse durante el curso de la operacion de extraccion en solucion de trona. Por ejemplo, se puede usar agua como solvente de produccion para formar inicialmente una cavidad minada en la cara libre de la trona, mientras que puede anadirse hidroxido de sodio al agua en un momento posterior para efectuar, por ejemplo, la conversion de bicarbonato en carbonato durante el paso de produccion de extraccion en solucion, lo que resulta en una mayor extraccion de los valores alcalinos deseados del estrato de trona 5.

La temperatura de la superficie del solvente de produccion inyectado puede variar de 0 °C (32 °F) a 121 °C (250 °F), preferiblemente hasta 104 °C (220 °F).

La temperatura del solvente de produccion puede estar entre 17,7 °C (0 °F) y 104 °C (200 °F), o entre 40 y 80 °C (104 y 176 °F), o entre 60 y 80 °C (140 y 176 °F), o entre 37,8 y 65,6 °C (100 y 150 °F). Cuanto mayor sea la temperatura del solvente inyectado, mayor sera la velocidad de disolucion en el punto de inyeccion y cerca del mismo.

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Mientras el solvente de produccion se inyecta a traves del primer subconjunto de pozos operados en modo inyeccion en al menos una cavidad en el paso (b), el solvente contacta la cara libre de minerales a medida que el solvente fluye a traves de al menos una cavidad y se disuelve in situ en al menos una porcion del mineral de la cara libre en el solvente para formar una salmuera. La salmuera contiene minerales disueltos.

Para la extraccion en solucion de trona, la salmuera preferiblemente comprende carbonato de sodio, bicarbonato de sodio o combinaciones de los mismos.

En realizaciones preferidas en las que se disuelve trona, la disolucion dentro de la cavidad puede ser suficiente para obtener una salmuera saturada en carbonato de sodio y/o bicarbonato de sodio. La disolucion de trona dentro de la cavidad puede ser suficiente para obtener un contenido de AT en la salmuera de al menos el 8 % en peso, preferiblemente de al menos el 10 %, mas preferiblemente de al menos el 15 %.

La disolucion de la mena de mineral en el espacio o cavidad interfacial se puede llevar a cabo a la presion de la cabeza hidrostatica (a la profundidad a la que se agranda la cavidad minada en solucion), en la que el espacio o cavidad interfacial se llena con solvente. Al inundar el intersticio de la interfaz o la cavidad, el solvente de produccion entra en contacto con el techo del intersticio de la interfaz o cavidad y, al contacto con la mena de mineral, lo disuelve.

Debido a que el estrato mineral no es puro (contiene materia insoluble), se puede depositar una capa de insolubles durante la disolucion en la cavidad minada. Esta capa de insolubles separa el suelo y el techo de la cavidad minada, al mismo tiempo que soporta mecanicamente el techo de la cavidad y mantiene la superficie libre del mineral en el techo de la cavidad accesible al solvente de produccion. La capa de insolubles en el fondo de la cavidad minada en solucion puede proporcionar un canal de flujo (poroso) en la cavidad para que la salmuera fluya a su traves. Dicha capa insoluble se vuelve mas gruesa a medida que se disuelve mas y mas mineral del techo de la cavidad, y proporciona, a traves de su porosidad, un canal a traves del cual puede pasar el solvente de produccion.

Cuando la cavidad minada es autosoportada por escombros minerales fracturados del techo de la cavidad y/o por una capa de material insoluble en agua, la disolucion mineral se puede llevar a cabo a una presion hidraulica por debajo de la presion de la cabeza hidrostatica. Esto se realiza preferiblemente cuando el desarrollo de la cavidad minada esta maduro, es decir, cuando la cavidad mineral creada por varias rondas de disolucion es ahora autosuficiente sin tener que aplicar una presion hidraulica superior a la presion de sobrecarga para mantenerla abierta. Debido al peso excesivo de la sobrecarga en un espacio del techo sin soporte de la cavidad mineral, los bloques de escombros minerales se fracturan y ahora se encuentran dentro de la cavidad mineral. En este caso, la cavidad no solo contiene una capa de insolubles sino que tambien contiene escombros minerales que ahora soportan el techo de la cavidad. En esta situacion, no es necesario inundar la cavidad con el solvente de produccion para acceder a la superficie libre de mineral del techo de la cavidad, porque los escombros minerales ahora dentro de la cavidad proporcionan una gran cantidad de superficies libres de mineral para que el solvente de produccion entre en contacto y se disuelva para formar la salmuera.

En el paso (c), al menos una porcion de dicha salmuera se extrae a la superficie del suelo a traves del segundo subconjunto de pozos operados en modo de produccion. La salmuera extrafda a traves del segundo subconjunto de pozos (en modo de produccion) puede reciclarse en parte y reinyectarse en la cavidad para un enriquecimiento adicional en el mineral, especialmente cuando el contenido del soluto mineral deseado de la salmuera no es suficientemente alto.

La salmuera que se retira a la superficie puede tener una temperatura superficial generalmente inferior a la temperatura superficial del solvente de produccion en el momento de la inyeccion. La temperatura superficial en la salmuera extrafda puede ser al menos 3 °C inferior, o al menos 5 °C inferior, o al menos 8 °C inferior, o incluso al menos 10 °C inferior, que la temperatura superficial del solvente de produccion inyectado.

La salmuera extrafda preferiblemente tiene un contenido de cloruro que es igual o inferior al 0,5 % en peso.

La temperatura del solvente de produccion inyectado generalmente cambia desde su punto de inyeccion a medida que se expone a la trona. Debido a que la temperatura del solvente en el momento de la inyeccion generalmente es mas alta que la temperatura in situ del estrato de trona, la salmuera pierde algo de calor a medida que fluye a traves de la cavidad minada hasta que la salmuera se extrae a la superficie.

El flujo de solvente de produccion puede depender del tamano de la cavidad, tal como la longitud de su trayectoria de flujo dentro de la cavidad, el tiempo de contacto deseado con el mineral para disolver el mineral de la cara libre, asf como la fase de desarrollo de la cavidad si es incipiente para la formacion continua o madura para la produccion en curso. Por ejemplo, el caudal de fluido inyectado en los pozos de inyeccion puede variar de 9 a 477 metros cubicos por hora (m3/h) [42-2100 galones por minuto o 1 a 50 barriles por minuto]; de 11 a 228 m3/h [50-1000 GPM o 1,2-23,8 BBL/min]; o de 13 a 114 m3/h (60-500 GPM o 1,4-11,9 BBL/min); o de 16 a 45 m3/h (70-200 GPM o 1,7-4,8 BBL/min); o de 20 a 25 m3/h (88-110 GPM o 2,1-2,6 BBL/min).

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La disolucion del soluto deseado se puede llevar a cabo a una presion inferior a la presion de la cabeza hidrostatica, o se puede llevar a cabo a la presion de la cabeza hidrostatica. La presion puede variar segun la profundidad del lecho de mineral diana. La disolucion del soluto deseado se puede llevar a cabo a una presion inferior a la presion de la cabeza hidrostatica (a la profundidad a la que se forma la cavidad minada en la solucion) durante el desplazamiento hidraulico. La disolucion del soluto deseado se puede llevar a cabo a la presion de la cabeza hidrostatica despues de que se forme una cavidad minada, por ejemplo, durante una fase de produccion en la que el espacio vado en el estrato de trona que contiene insolubles se llena con solvente lfquido.

El metodo de extraccion en solucion puede comprender ademas inyectar un fluido de manto, tal como gas comprimido (aire, N2) en la cavidad de extraccion para evitar la disolucion del techo de mineral en el solvente de produccion.

Con respecto a cualquiera o todas las realizaciones de la presente invencion, en el caso de que aparezca un fenomeno de "canalizacion" durante la extraccion en solucion, uno de los posibles remedios podna conseguirse de manera efectiva fluctuando periodicamente los flujos del solvente a traves de los diversos pozos interconectados en el primer subconjunto. De esta forma, el solvente insaturado se forzana desde los canales de derivacion y el mineral fresco estana expuesto al solvente de produccion.

Otro posible remedio se puede conseguir de manera efectiva introduciendo relaves insolubles cuando se inyecta el solvente de produccion para alterar la ruta de flujo de estos canales de derivacion asf formados y exponer el solvente a mineral fresco. Se preve que los relaves puedan inyectarse periodicamente, de manera intermitente o de manera continua. En general, este desarrollo de cavidades puede proporcionarse efectivamente a las areas deseadas mediante el uso de relaves para dirigir los flujos y las velocidades de flujo, la temperatura y los niveles de saturacion variables del solvente de produccion inyectado. Los relaves tambien pueden actuar para formar una barrera desde el suelo subyacente (piso de pizarra) y contaminantes que potencialmente pueden caer desde las areas superiores del estrato de trona. El solvente de produccion puede incluir relaves que luego se depositan sobre el suelo de la cavidad minada. Los relaves depositados cambian las trayectorias de flujo mediante efectos de represamiento y dirigen el flujo de disolvente para complementar el impacto de los modos de operacion de conmutacion de algunos o todos los pozos desde la produccion a la inyeccion y viceversa de acuerdo con la presente invencion.

En otra realizacion mas de la presente invencion, el metodo de extraccion en solucion para mineral de trona usa la capa de roca insoluble que se deposita en la cavidad minada formada por la disolucion de la trona. Esta capa de insolubles separa el suelo y el techo de la cavidad minada, mientras soporta mecanicamente el techo de la cavidad, siendo esta ultima la interfaz inferior para los escombros de la trona y el estrato de trona por encima de ella. Dicha capa insoluble se vuelve mas gruesa a medida que se disuelve mas y mas de la sobrecarga de trona, y proporciona, a traves de su porosidad, un canal a traves del cual puede pasar el solvente.

Con respecto a cualquiera o todas las realizaciones de la presente invencion, en el caso de que aparezca un fenomeno de "cegamiento de bicarbonato" durante la extraccion en solucion, la conmutacion del modo de operacion de al menos un pozo segun el paso (d) desde la produccion a la inyeccion arrojana el solvente de produccion (insaturado) cerca del bicarbonato de sodio que se deposita cerca del fondo del pozo cuando se opera en modo de produccion. La inyeccion de solvente en esta area se dirige a una disolucion mas rapida del bicarbonato de sodio depositado y minimiza la obstruccion de la cara del mineral.

En otro aspecto, la presente invencion tambien se refiere a un proceso de fabricacion para fabricar uno o mas productos basados en sodio a partir de un estrato mineral evapontico que comprende un mineral soluble en agua seleccionado del grupo que consiste en trona, nahcolita, wegecheiderita y combinaciones de las mismas, dicho proceso que comprende:

- llevar a cabo cualquier aspecto o realizacion del metodo de acuerdo con la presente invencion para minar el estrato de trona y disolver la trona de la superficie libre de mineral principal creada en la interfaz de los estratos en un solvente para obtener una salmuera que comprende carbonato de sodio y/o bicarbonato de sodio, y

- pasar al menos una porcion de dicha salmuera a traves de una o mas unidades seleccionadas del grupo que consiste en un cristalizador, un reactor y una unidad de electrodialisis, para formar al menos un producto a base de sodio.

En la extraccion en solucion de trona, la salmuera extrafda a la superficie puede usarse para recuperar los valores de alcali.

Pueden encontrarse ejemplos de recuperacion adecuada de valores de sodio tales como ceniza de sosa, sesquicarbonato de sodio, decahidrato de carbonato de sodio, bicarbonato de sodio y/o cualquier otro producto qmmico a base de sodio de una salmuera extrafda en solucion en las divulgaciones de Patente de Estados Unidos n.° 3.119.655 de Frint et al.; Patente de Estados Unidos n.° 3.050.290 de Caldwell et al.; Patente de Estados Unidos 3.361.540 de Peverley et al.; Patente de Estados Unidos n.° 5.262.134 de Frint et al.; y Patente de Estados Unidos n.° 7.507.388 de Ceylan et al., y estas divulgaciones se incorporan en la presente solicitud por referencia.

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Otro ejemplo de recuperacion de los valores de sodio es la produccion de hidroxido de sodio a partir de una salmuera ex^da en solucion. La Patente de Estados Unidos n.° 4.652.054 de Copenhague et al. desvela un proceso de extraccion en solucion de un yacimiento subterraneo de mineral de trona con hidroxido de sodio acuoso preparado electrodialfticamente en una celda de tres zonas en la que se recupera la ceniza de sosa de la solucion de extraccion extrafda. La Patente de Estados Unidos n.° 4.498.706 de Ilardi et al. desvela el uso de coproductos de unidades de electrodialisis, cloruro de hidrogeno e hidroxido de sodio, como solventes acuosos separados en un proceso de extraccion en solucion integrada para la recuperacion de ceniza de sosa. El hidroxido de sodio acuoso producido electrodialfticamente se utiliza como solvente de extraccion en solucion primaria y el cloruro de hidrogeno acuoso coproducido se usa para minar en solucion yacimientos de minerales contaminados con NaCl para recuperar una alimentacion de salmuera para la operacion de la unidad de electrodialisis. Estas patentes se incorporan en el presente documento como referencia por sus ensenanzas relativas a la extraccion en solucion con una solucion acuosa de un alcali, tal como hidroxido sodico y con respecto a la preparacion de un solvente acuoso que contiene hidroxido sodico mediante electrodialisis.

El proceso de fabricacion puede comprender: pasar al menos una porcion de la salmuera que comprende carbonato de sodio y/o bicarbonato de sodio:

- a traves de un cristalizador de sesquicarbonato de sodio bajo condiciones de cristalizacion que promueven la formacion de cristales de sesquicarbonato sodico;

- a traves de un cristalizador de monohidrato de carbonato de sodio bajo condiciones de cristalizacion que promueven la formacion de cristales de monohidrato de carbonato de sodio;

- a traves de un cristalizador de carbonato de sodio bajo condiciones de cristalizacion que promueven la formacion de cristales de carbonato de sodio anhidro;

- a traves de un cristalizador de hidrato de carbonato de sodio bajo condiciones de cristalizacion que promueven la formacion de cristales de decahidrato o heptahidrato de carbonato de sodio;

- a una planta de sulfito de sodio donde el carbonato de sodio se hace reaccionar con dioxido de azufre para formar una corriente que contiene sulfito de sodio que se alimenta a traves de un cristalizador de sulfito de sodio bajo condiciones de cristalizacion que promueven la formacion de cristales de sulfito de sodio; y/o

- a traves de un reactor/cristalizador de bicarbonato sodico bajo condiciones de cristalizacion que promueven la cristalizacion que comprende el paso de dioxido de carbono para formar cristales de bicarbonato sodico.

En cualquier realizacion de la presente invencion, el proceso ademas puede incluir pasar al menos una porcion de la salmuera a traves de una o mas unidades de electrodialisis para formar una solucion que contiene hidroxido de sodio. Esta solucion que contiene hidroxido de sodio puede proporcionar al menos una parte del fluido de elevacion que se inyectara en el intersticio para el paso de elevacion y/o puede proporcionar al menos una parte del solvente de produccion que se inyectara en la cavidad para el paso de disolucion.

En cualquier realizacion de la presente invencion, el proceso puede comprender ademas el tratamiento previo y/o el enriquecimiento con un mineral solido y/o la purificacion (eliminacion de impurezas) de la salmuera extrafda antes de fabricar dicho producto.

La presente invencion se refiere ademas a un producto a base de sodio obtenido mediante el proceso de fabricacion de acuerdo con la presente invencion, seleccionandose dicho producto del grupo que consiste en sesquicarbonato sodico, carbonato sodico monohidratado, carbonato sodico decahidratado, carbonato sodico heptahidratado, carbonato sodico anhidro, bicarbonato de sodio, sulfito de sodio, bisulfito de sodio, hidroxido de sodio y otros derivados.

Habiendose descrito en general la presente invencion, los siguientes ejemplos se dan como realizaciones particulares de la invencion y para demostrar la practica y ventajas de la misma. Se entiende que los ejemplos se dan a modo de ilustracion y no estan destinados a limitar de ninguna manera la memoria descriptiva o las reivindicaciones siguientes.

Ejemplos

Ejemplo 1:

Se investigo la disolucion del mineral en un conjunto de 7 pozos, como se ilustra en la Fig. 4e (patron hexagonal para la disposicion del pozo), que esta en comunicacion fluida con una cavidad creada por desplazamiento litologico, a traves de modelos informaticos para encontrar los patrones de flujo de inyeccion/produccion optimos.

Cada pozo en el conjunto puede ser un pozo de inyeccion, un pozo de produccion o un pozo inactivo. Las restricciones aplicadas en el conjunto de 7 pozos fueron las siguientes: cada conjunto de 7 pozos tema al menos un pozo de produccion y al menos un pozo de inyeccion, y por lo tanto podna tener de 0 hasta 5 pozos inactivos.

Para este patron de 7 pozos y restricciones, hay 1932 posibles patrones de inyeccion/produccion. De los 1932 patrones posibles, solo 255 patrones de flujo fundamentales son unicos despues de considerar las simetnas de

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reflexion y rotacion de la forma hexagonal, y el resto de los patrones se derivan de las simetnas de reflexion y rotacion. Un patron de flujo fundamental de 7 pozos podna tener desde 0 patrones derivados hasta 11 patrones derivados. Por ejemplo, las Figs. 4b a 4d ilustran tres de los patrones de flujo derivados del patron de flujo fundamental ilustrado en la Fig. 4a.

Se estima que la combinacion del uso de todos los 1932 patrones de flujo de 7 pozos en el paso de conmutacion proporcionana aproximadamente un 60 % de uniformidad de disolucion de la cavidad. Sin embargo, los patrones de flujo espedficos (fundamentales + derivados) pueden proporcionar una mejor uniformidad de disolucion que los patrones seleccionados al azar. Las selecciones de patrones optimos pueden proporcionar al menos un 70 % de uniformidad de disolucion, preferiblemente al menos un 75 % de uniformidad de disolucion, mas preferiblemente al menos un 80 % de uniformidad de disolucion, lo mas preferiblemente al menos un 85 % de uniformidad de disolucion. Se espera ademas que mediante la aplicacion de conmutacion repetitiva entre los diversos patrones de flujo (fundamentales + derivados) que producen los niveles mas altos (por ejemplo, mas del 85 %) de uniformidad de disolucion, sea posible conseguir una uniformidad de disolucion cercana al 100 %.

La TABLA 2 proporciona la uniformidad de disolucion estimada para 18 ejemplos de patrones de 7 pozos (pozos que cambian en los patrones de flujo fundamentales y derivados) usando la configuracion hexagonal en la Fig. 4e con un pozo central 30 y seis pozos perifericos 45x (x es de a a f). El modo de operacion para cada uno de los 7 pozos en el patron de flujo fundamental en los Ejemplos 1A-1R se identifica en la TABLA 2 como 'I' para pozo de inyeccion, 'P' para pozo de produccion y 'C' para pozo inactivo (o cerrado).

TABLA 2

Ej. N.°

Posicion del pozo en el patron hexagonal de la Fig. 4e N.° de patrones derivados Uniformidad estimada de disolucion (%)

30

45a 45b 45c 45d 45e 4^ cn

1A

P C C I c I I 11 89,27

1B

P C I P I C p 5 88,92

1C

P C C C I P I 5 88,81

1D

P C C C I P p 11 88,73

1E

P C C I C P I 11 88,71

1F

P C I C I P p 11 88,68

1G

P C C C I C p 5 88,25

1H

P C C I C I p 11 88,22

1I

P C I P I P p 11 87,97

1J

C C C I P P p 11 87,82

1K

C C C I P C p 11 87,61

1L

P C C I C C I 2 87,57

1M

P C I C I C p 5 87,41

1N

P C I C I I I 5 87,15

1O

P C I C I P I 5 87,03

1P

I C I I C P p 5 Pobre

1Q

I C I I I P p 11 Pobre

1R

I I I I P P p 5 Pobre

Los Ejemplos 1A a 1O demuestran una disolucion uniforme superior al 85 % de la cavidad (del 87 al 90 %). Las Figs. 20a, 21a, 22a, 23a, 24a ilustran los patrones de flujo fundamentales de 7 pozos de los Ejemplos 1A, 1D, 1G, 1J y 1M, respectivamente, mientras que las Figs. 20b, 21b, 22b, 23b, 24b ilustran la disolucion de la cavidad resultante estimada cambiando el modo de operacion del pozo para cada patron fundamental respectivo y sus patrones derivados, el color mas oscuro indica areas de mayor disolucion vertical. La mayona de los patrones de flujo fundamentales de 7 pozos con una disolucion relativamente uniforme (> 85 %) parecen tener un pozo de produccion o inactivo en el pozo central 30.

En el otro extremo, los Ejemplos 1P a 1R proporcionan una disolucion pobre e irregular de la cavidad. Las Figs. 25a, 26a, 27a ilustran los patrones de flujo fundamentales de 7 pozos de los Ejemplos 1P, 1Q, 1R, respectivamente, mientras que las Figs. 25b, 26b, 27b ilustran la disolucion de la cavidad desigual resultante estimada mediante el cambio del modo de operacion del pozo usando cada patron fundamental respectivo y sus patrones derivados, el

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color mas claro indica areas de disolucion vertical pobre. La mayona de los patrones de flujo fundamentales de 7 pozos con disolucion relativamente desigual parecen tener un pozo de inyeccion en el pozo central 30.

Los Ejemplos 1A a 1R anteriores muestran los resultados del modelado para la uniformidad de disolucion cuando se usa cada patron de flujo fundamental con sus patrones derivados (basados en la simetna y la rotacion); sin embargo, pueden emplearse diversos patrones de flujo fundamentales y los patrones derivados respectivos para el paso de conmutacion (d), y el resultado en la uniformidad de disolucion excedena lo que se puede conseguir con un patron de flujo fundamental unico.

Ejemplo 2:

Se investigo la disolucion del mineral en un conjunto de 31 pozos, como se ilustra en la Fig. 13c (un conjunto con 1 patron hexagonal central y 6 patrones hexagonales perifericos contiguos), que esta en comunicacion fluida con una cavidad creada por desplazamiento litologico a traves de modelos informaticos para encontrar los patrones de flujo de inyeccion/produccion optimos. Un conjunto de pozos asf de grande debena ser capaz de producir volumenes suficientes de salmuera de sodio extrafda en solucion para proporcionar una porcion sustancial de una alimentacion de mineral para una planta de escala comercial. Por lo tanto, un conjunto de 31 pozos se considerana un "campo de pozos" en aplicaciones practicas.

Para este patron de 31 pozos, hay mas de 617 billones de posibles patrones de operacion del pozo. Para limitar el numero de experimentos de modelado, los patrones de 31 pozos se limitaron al uso inicial en cada patron hexagonal, un pozo de inyeccion en la posicion 30 (pozo central en cada patron hexagonal) y pozos de produccion en las posiciones 45 (pozos perifericos en cada patron hexagonal).

La alternancia entre los modos de inyeccion y produccion en cada par de pozos adyacentes proporciona una buena uniformidad de disolucion, especialmente en la region cubierta desde el pozo centrado del campo de 31 pozos hasta alrededor de los pozos centrales 30 de las 6 formas hexagonales perifericas. Sin embargo, se estima que la disolucion es mas pobre cerca del borde anular externo del campo de 31 pozos en la region cubierta desde aproximadamente los pozos centrados 30 de los 6 patrones hexagonales perifericos hasta los pozos perifericos mas exteriores 45.

Sorprendentemente, el solicitante ha encontrado mediante estas simulaciones que al aumentar la frecuencia de conmutacion en el modo de operacion en estos pares de pozos exteriores del patron de 31 pozos en comparacion con la conmutacion en el modo de operacion de los otros pares de pozos, la disolucion se volvena mas uniforme cerca de la region mas externa del campo de 31 pozos. Ademas, estos estudios han indicado claramente que mediante el uso de patrones optimos de conmutacion de pozos, incluida la reinyeccion de salmueras insaturadas de ciertos pozos, se podna crear una salmuera de produccion completamente saturada mientras se desarrollan perfiles de disolucion altamente uniformes en areas muy grandes. Alcanzar al menos entre un 85 % y casi un 100 % de uniformidad en la disolucion de la cavidad, que se acerca o alcanza la saturacion total de la salmuera (incluido el uso de reinyeccion de al menos una parte de la salmuera insaturada), y la operacion de extraccion y produccion a gran escala se cree que son tres de los atributos clave en el exito de un metodo de extraccion en solucion de trona in situ.

La divulgacion de todas las solicitudes de patente, y las publicaciones citadas en este documento se incorporan en el presente documento por referencia, en la medida en que proporcionan detalles a modo de ejemplo, de procedimiento u otros detalles adicionales a los expuestos en el presente documento.

Si la divulgacion de cualquiera de las patentes, solicitudes de patente y publicaciones que se incorporan en el presente documento como referencia entraran en conflicto con la presente memoria descriptiva en la medida en que pudiera dejar un termino poco claro, tendra prioridad la presente memoria descriptiva.

Por consiguiente, el alcance de proteccion no esta limitado por la descripcion expuesta anteriormente, sino que esta limitado solo por las reivindicaciones que siguen, ese alcance que incluye todos los equivalentes del objeto de las reivindicaciones.

Todos y cada uno de las reivindicaciones se incorporan en la memoria descriptiva como una realizacion de la presente invencion. Por lo tanto, las reivindicaciones son una descripcion adicional y son una adicion a las realizaciones preferidas de la presente invencion.

Aunque se han mostrado y descrito realizaciones preferidas de esta invencion, los expertos en la tecnica pueden realizar modificaciones de la misma sin apartarse de las ensenanzas de esta invencion. Las realizaciones descritas en este documento son solo a modo de ejemplo y no son limitantes. Muchas variaciones y modificaciones de sistemas y metodos son posibles y estan dentro del alcance de la invencion. Reivindicamos:

Claims (15)

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   REIVINDICACIONES

   1. En una formacion subterranea que comprende un estrato mineral evapontico que comprende trona, nahcolita, wegscheiderita, o combinaciones de las mismas, un metodo para la extraccion en solucion de un mineral evapontico desde al menos una cavidad que tiene una cara libre de minerales, dicho metodo que comprende:

   (a) proporcionar un conjunto de al menos 3 pozos en comunicacion fluida con al menos una cavidad, dicho conjunto que comprende un primer subconjunto de pozos de uno o mas pozos operados en modo de inyeccion (I), un segundo subconjunto de pozos separados de uno o mas pozos operados en modo de produccion (P);

   (b) inyectar un solvente en la al menos una cavidad a traves del primer subconjunto operado en modo de inyeccion (I) para que el solvente contacte con la cara libre de minerales a medida que el solvente fluye a traves de al menos una cavidad y disolver in situ al menos una porcion del mineral desde la cara libre hacia el solvente para formar una salmuera;

   (c) extraer al menos una porcion de dicha salmuera a la superficie del suelo a traves del segundo subconjunto de pozos operados en modo de produccion (P);

   (d) cambiar el modo de operacion de al menos un pozo del conjunto despues de un penodo de tiempo adecuado;

   y

   (e) repetir los pasos (a) a (d); caracterizado por que:

   - el conjunto de pozos comprende pozos mas exteriores que rodean los pozos mas interiores, y caracterizado por que el cambio del modo de operacion en el paso (d) para al menos algunos de estos pozos mas externos es mas frecuente que para los pozos mas interiores.
2. 2. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que el conjunto de pozos comprende un numero 'n' de pozos con n igual o superior a 4, y caracterizado por que varios pozos que estan por debajo de 'n' estan dispuestos en uno o mas patrones centrados en al menos un pozo central.
3. 3. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizado por que el patron tiene la forma de al menos un polfgono con desde 3 hasta 16 lados, una forma de panal de abejas, o al menos una forma ovoide, preferiblemente un drculo, un ovalo, o un polfgono con 4 a 6 lados.
4. 4. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 2 o 3, caracterizado por que los pozos en el conjunto estan emparejados, y caracterizado por que se proporcionan valvulas de cruce y se controlan de manera que los dos pozos emparejados sirven alternativamente como pozos de inyeccion y produccion.
5. 5. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que cuando se repite el paso (d) en el metodo, la conmutacion del modo de operacion en el paso (d) no se lleva a cabo en el mismo pozo(s) en el conjunto.
6. 6. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, cuando uno de los pozos cambia el modo de operacion en el paso (d), la inyeccion de solvente y la produccion de salmuera para este pozo se llevan a cabo mediante la misma bomba, preferiblemente por una misma bomba de superficie.
7. 7. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el paso (d) comprende cambiar el modo de operacion de al menos un pozo del primer subconjunto y tambien cambiar el modo de operacion de al menos un pozo del segundo subconjunto despues del penodo adecuado de tiempo.
8. 8. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el estrato mineral evapontico comprende tambien un mineral seleccionado del grupo que consiste en: shortita, northupita, pirssonita, dawsonita, silvita, carnalita, halita y combinaciones de las mismas.
9. 9. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la al menos una cavidad esta formada inicialmente por un desplazamiento litologico del estrato mineral, dicho desplazamiento litologico que se realiza cuando dicho estrato mineral esta situado inmediatamente encima de un estrato insoluble en agua de una composicion diferente con una interfaz de separacion debil definida entre los dos estratos y sobre la que define una sobrecarga hasta el suelo, dicho desplazamiento litologico que comprende inyectar un fluido en la interfaz de separacion para elevar el estrato evapontico a una presion hidraulica de elevacion superior a la presion de sobrecarga, formando asf un intersticio de la interfaz que es una cavidad mineral naciente en la interfaz y creando dicha superficie libre de mineral.
10. 10. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la al menos una cavidad esta formada inicialmente por un desplazamiento litologico del estrato mineral, y en la que formar al menos una cavidad por desplazamiento litologico del estrato mineral comprende aplicar una presion hidraulica de elevacion caracterizada por un gradiente de fractura entre 20,4 kPa/m (0,9 psi/pie) y 34 kPa/m (1,5 psi/pie).

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11. 11. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que la al menos una cavidad esta formada inicialmente a partir de al menos una seccion no cubierta, preferiblemente a partir de al menos una seccion horizontal no cubierta, de un pozo perforado direccionalmente a traves del estrato mineral.
12. 12. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el solvente inyectado en el paso (b) comprende una solucion acuosa insaturada que comprende carbonato de sodio, bicarbonato de sodio, hidroxido de sodio, hidroxido de calcio o combinaciones de los mismos.
13. 13. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el metodo comprende ademas:

    llevar a cabo el paso (e): cambiar al menos un pozo del primer o segundo subconjunto desde un modo de inyeccion (I) o produccion (P) a un modo inactivo (C); o

    llevar a cabo el paso (e'): cambiar al menos un pozo del conjunto de un modo inactivo (C) a un modo de inyeccion (I) o de produccion (P); o

    llevar a cabo los pasos (e) y (e') simultaneamente en al menos dos pozos diferentes del conjunto.
14. 14. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el penodo de tiempo adecuado para el cambio del modo de operacion en el paso (d) es de 1 hora a 1 semana.
15. 15. Un proceso de fabricacion para fabricar uno o mas productos basados en sodio a partir de un estrato mineral evapontico que comprende una mena de mineral soluble en agua seleccionada del grupo que consiste en trona, nahcolita, wegscheiderita y combinaciones de las mismas, preferiblemente a partir de un estrato mineral evapontico que comprende trona, caracterizado por que el proceso comprende:

    - llevar a cabo el metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores para disolver la mena de mineral soluble en agua de una cavidad en dicho estrato mineral evapontico para obtener una salmuera que comprende carbonato de sodio y/o bicarbonato de sodio, y

    - pasar al menos una porcion de dicha salmuera a traves de una o mas unidades seleccionadas del grupo que consiste en un cristalizador, un reactor y una unidad de electrodialisis, para formar al menos un producto a base de sodio,

    el al menos un producto a base de sodio que se selecciona del grupo que consiste en ceniza de sosa, bicarbonato de sodio, hidroxido de sodio, sulfito de sodio, sesquicarbonato de sodio, cualquier hidrato de carbonato de sodio y cualquier combinacion de los mismos.