PL67122B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 15.1.1973 67122 KI. 5a,43/28 MKP E21b 43/28 UKD Wspóltwórcy wynalazku: Andrzej Domagala, Jan Czarnik, Jan Staszkiewicz, Zbigniew Szczepanski Wlasciciel patentu: Przedsiebiorstwo Specjalistyczne Górnictwa Surowców Chemicznych „Hydrokop", Kraków (Polska) Sposób podziemnego wytapiania siarki ze zlóz typu otwartego Przedmiotem wynalazku jest sposób eksploata¬ cji zlóz siarki typu otwartego, przy pomocy otwo¬ rów posiadajacych rozdzielone funkcje, tloczne i pompowe, z zamiana tych funkcji w trakcie eksploatacji zloza, przy czym otwory te posiadaja specjalna konstrukcje dostosowana do tego rodzaju eksploatacji.W znanych dotychczas sposobach eksploatacji otwartych zlóz siarki za pomoca wytapiania go¬ raca woda, wszystkie otwory eksploatacyjne po¬ siadaja podobna konstrukcje. Od powierzchni te¬ renu do zloza otwór zarurowany jest kolumnami rur okladzinowych o srednicach 13 3/8" i 8 5/8", natomiast odcinek w samym zlozu (wiercony sred¬ nica 216 mm) nie jest zarurowany.Do tak przygotowanego otworu zapuszczane sa koncentrycznie trzy kolumny rur eksploatacyjnych: kolumna rur wodnych o srednicy 6", kolumna rur siarkowych o srednicy 31/2" i kolumna rur po¬ wietrznych o srednicy 1".Goraca woda tloczona jest przestrzenia miedzy kolumnami rur siarkowych i wodnych, nastepnie przez perforacje na kolumnie rur wodnych prze¬ dostaje sie do zloza.Goraca woda pod cisnieniem infiltruje w serie zlozowa, nagrzewajac skaly oraz znajdujace sie w szczelinach i porach skalnych wody zlozowe.Podczas nagrzewania skal, w odpowiednim prze¬ dziale temperatur nastepuje wytapianie siarki, która nastepnie splywa do otworu. Siarka odpom¬ powywana jest z otworu przy pomocy sprezonego 25 30 2 powietrza, wtlaczanego do otworu kolumna rur powietrznych. Zaaerowana siarka przestrzenia mie¬ dzy rurami powietrznymi i siarkowymi wyplywa na powierzchnie.Kazda z obecnie stosowanych otworów eksploa¬ tacyjnych spelnia role otworu tloczno-grzewczego i sluzy jednoczesnie do pompowania plynnej siarki.Poszczególne otwory w obrebie zlóz otwartych rozmieszczone sa na polach eksploatacyjnych w okreslonych siatkach, liniach lub innych ugrupo¬ waniach, wspóldzialajac hydrodynamicznie ze soba i z innymi specjalnymi otworami wywoluja¬ cymi ukierunkowany ruch wody przed frontem eksploatacyjnym. We wszystkich tych przypadkach kazdy z otworów eksploatacyjnych stanowi sa¬ modzielny element tloczno-pompowy.Konstrukcja dotychczasowego otworu eksploata¬ cyjnego oraz jego podwójna funkcja, powoduja szereg wad i niedoskonalosci obecnego systemu eksploatacyjnego. Umieszczenie kilku kolumn rur w jednym otworze powoduje koniecznosc rozdzia¬ lu obiegu goracej wody i plynnej siarki przez od¬ powiedni system uszczelnien, co wymaga zastoso¬ waniach, wspóldzialajac hydrodynamicznie ze nych w otworze. Zastosowanie w konstrukcji ot¬ woru szeregu powierzchni stykowych, lub znajdu¬ jacych sie w minimalnej od siebie odleglosci, w warunkach wysokiej temperatury i agresywne¬ go srodowiska wód silnie zmineralizowanych, po¬ woduje niemoznosc przeprowadzenia zabiegów re¬ nowacyjnych w przypadku zaniku droznosci po- 671223 szczególnych kolumn rur, zatkanie powierzchni filtra, lub zastygniecia slupa siarki w rurach.Podwójna tloczno-pompowa funkcja otworu, po¬ przez okresowe pulsacyjne zmiany cisnienia wody w strefie przyotworowej, powoduje osadzanie sie produktów korozji i rozdrobnionych skal zlozo¬ wych w dolnej czesci otworu, co jest przyczyna czestszego tamponowania otworów uniemozliwiaja¬ cego dalsza eksploatacje. Z tej równiez przyczyny nie ma moznosci dokonania wymiany rur siarko¬ wych lub wodnych oraz oczyszczenia powierzchni filtra.Obecna konstrukcja otworu eksploatacyjnego, z uwagi na ilosc kolum rur, wymaga stosowania duzych srednic otworów wiertniczych. Powoduje to koniecznosc zastosowania ciezkich maszyn wiert¬ niczych oraz przedluza czas wiercenia otworów.Podczas tloczenia goracej wody do obecnych otworów eksploatacyjnych, tworza sie w zlozu wo¬ kól nich nachodzace na siebie strefy wysokich • cisnien. Silne zazebianie sie tych stref, zwlaszcza przy wiekszej ilosci równoczesnie pracujacych obok siebie otworów, powoduje wzajemne tlumienie przeplywu w zlozu goracych wód, co prowadzi do zmniejszenia efektów produkcyjnych, gorszego wy¬ korzystania zloza i wzrostu wskaznika zuzycia go¬ racej wody na tone wydobywanej siarki.Celem wynalazku jest wyeliminowanie do mi¬ nimum wad i niedoskonalosci zwiazanych ze sto¬ sowana dotychczas konstrukcja otworów, oraz po¬ lepszenie systemu prowadzenia eksploatacji, a tym samym: uproszczenie prac wiertniczych i monta¬ zowych, zmniejszenie zuzycia wody goracej na to¬ ne wydobywanej siarki, lepsze wykorzystanie zlo¬ za i zmniejszenie pracochlonnosci w trakcie obslu¬ gi otworów.Cel ten osiagnieto poprzez rozdzial tloczenia go¬ racej wody i pompowania siarki na oddzielne otwory, przy czym jedne z tych otworów sluza do tloczenia goracej wody, natomiast drugie sluza do pompowania plynnej siarki. W trakcie eksploa¬ tacji nastepuje zamiana funkcji otworów; otwory tloczne zostaja przystosowane do pompowania siar¬ ki, a otwory wydobywcze zostaja zamienione na tloczne.Zadanie techniczne polega na zastosowaniu od¬ powiedniej konstrukcji otworów oraz na ustaleniu systemu prowadzenia eksploatacji, dostosowanego do przemiennej funkcji otworów.Zadanie to zostalo rozwiazane przez usuniecie z otworu eksploatacyjnego dotychczas stosowanej kolumny rur 0 6" i zamianie dotychczas stosowa¬ nej kolumny rur siarkowych 0 3 1/2" na kolumne rur wodno-siarkowych o tej samej lub zblizonej srednicy. Nastapila przy tym zmiana konstrukcji tej ostatniej kolumny, poprzez umieszczenie w jej dolnej czesci odcinka rur perforowanych. Rury te odgrywaja role filtra zabezpieczajacego sciany jotworu przed obsypywaniem sie skal zlozowych.Filtr moze byc umieszczony na kolumnie rur wod¬ no-siarkowych i wówczas posiada nieco wieksza od nich srednice, albo ma te sama srednice co ru¬ ry wodno-siarkowe i wtedy wewnatrz filtra umieszcza sie krótki odcinek rur o mniejszej sred¬ nicy przyspawany nad filtrem.Wskutek usuniecia rur 0 6" mozliwym stalo sie 67122 4 zmniejszenie srednicy otworu w zlozu, z dotych¬ czas stosowanej 216 mm na 130 mm lub do niej zblizona. Zmniejszeniu ulegly równiez srednice rur okladzinowych, z 8 5/8" na 5" lub do niej zblizo- 5 na. Odpowiednio zmniejszyla sie równiez srednica rur konduktorowych w górnej czesci otworu.Do uzbrojonego otworu wtlaczana jest goraca woda, która poprzez rury wodno-siarkowe i filtr przedostaje sie do zloza. Otwór sluzacy w danym io okresie czasu wylacznie do tloczenia goracej wody okresla sie jako otwór tloczny. Funkcje otworów eksploatacyjnych w tym czasie spelniaja inne otwory, ale posiadajace identyczna konstrukcje jak otwory tloczne. W otworach tych roztopiona 15 siarka poprzez filtr przedostaje sie do rur wod¬ no-siarkowych, skad podnosnikiem powietrznym wydobywana jest na powierzchnie. Otwory sluzace w danym okresie czasu do pompowania siarki okresla sie jako otwory pompowe. W trakcie pom- 20 powania siarki do otworów pompowych wtlacza sie pewne ilosci wody goracej, miedzy rurami okla¬ dzinowymi i kolumna^ rur wodno-siarkowych.Jest to jednak ilosc wód kilkakrotnie mniejsza od wód wtloczonych do otworów tlocznych. Zabieg 25 ten ma na celu utrzymanie wysokiej temperatury w górnej czesci otworu pompowego oraz udroznie¬ nie górnej partii serii zlozowej.Otwory rozmieszczone sa w takich odstepach, aby znajdowaly sie w sferach wytopu siarki, wytwo- 30 rzonych przez otwory sasiednie. Pewne odchyle¬ nia od tej zasady, spowodowane np. gorsza prze¬ puszczalnoscia zloza, nie odgrywaja jednak wiek¬ szej roli, gdy goraca woda doprowadzona do otwo¬ rów pompowych miedzy rurami okladzinowymi i wodno-siarkowymi równiez wytwarza strefe wy¬ topu siarki wystarczajaca do wspóldzialania z otworami tlocznymi.Model systemu eksploatacyjnego przy zastoso¬ waniu otworów tlocznych i pompowych jest na¬ stepujacy: 35 40 — do jednej linii otworów tlocznych wtlaczana jest goraca woda pod cisnieniem 6—8 atm; — w tym czasie pompuje sie siarke z jednej lub z dwóch linii otworów, przy czym pierwsza 45 linia znajduje sie przed otworami tlocznymi nato¬ miast druga za nimi; — przed frontem otworów pompowych dziala wedlug znanego sposobu linia otworów depresyj¬ nych, wywolujaca ukierunkowany przeplyw wo- 50 dy w zlozu; — na zapleczu rejonu eksploatacji odplyw wód goracych ograniczany jest poprzez podsadza¬ nie zloza wyeksploatowanymi otworami, lub w wy¬ niku innego ekranowania wykonywanego znany¬ mi sposobami. Po wyeksploatowaniu otworów tloczenie wody przenoszone jest na nastepna linie otworów, z których odbywalo sie dotychczas pom¬ powanie siarki. Ta zamiana funkcji otworów od¬ bywa sie w kierunku zgodnym z ogólnym kierun- 55 60 kiem prowadzenia eksploatacji.W przypadku pompowania siarki z dwóch linii otworów, sasiadujacych z linia otworów tlocznych, kazda z linii bedzie dwukrotnie eksploatowana; 65 przed okresem gdy bedzie ona spelniala role otwo¬ rów tlocznych i po tym okresie. Taki system, dzie-67122 5 25 ki zmianie kierunku przeplywu wód goracych w zlozu, pozwala na lepsze wyeksploatowanie siarki.Przedstawiony model systemu eksploatacji zlóz otwartych zamiennymi otworami tlocznymi i pom¬ powymi, oparty jest na zasadzie liniowych frontów 5 otworów. Zamiennymi otworami mozna jednak równiez prowadzic eksploatacje stosujac i inne ugrupowania otworów, takie jak pojedyncze sta¬ nowiska kilku otworów, uklad gniazdowy itp.Sposobem tym mozna równiez eksploatowac zlo- l0 za, w których wystepuje kilka oddzielnych pozio¬ mów siarkowych. Wówczas kazdy z poziomów be¬ dzie eksploatowany niezaleznym systemem zamien¬ nych otworów tlocznych i pompowych.Odmiana sposobu eksploatacji zlóz siarki za- 15 miennymi otworami tlocznymi i pompowymi odno¬ si sie do zlóz skladajacych sie z kilku oddzielnych poziomów siarkonosnych, w przypadku koniecznos¬ ci zachowania koncentracji punktów tlocznych.Otwór glówny ulega wówczas tylko nieznacznej 20 modyfikacji w stosunku do stosowanych dotych¬ czas otworów eksploatacyjnych. Jest on doprowa¬ dzony do dolnego poziomu siarkonosnego i miedzy tym poziomem a poziomami wyzszymi wykonane jest uszczelnienie miedzy sciana otworu oraz rura mi 0 6".Dalsze otwory doprowadzone sa kolejno do wy¬ zej lezacych poziomów siarkonosnych, przy czym konstrukcja ich jest odmienna od otworu glówne-. go. Konstrukcja tych otworów jest taka jak za- 30 miennych otworów tlocznych i pompowych.Odstepy miedzy glównym otworem i otworami eksploatujacymi wyzsze poziomy siarkonosne po¬ winny wynosic od kilku do kilkunastu metrów.Dolny poziom siarkonosny eksploatowany jest znanym sposobem, poprzez wtlaczanie do otworu glównego goracej wody przestrzenia miedzy ru¬ rami wodnymi 0 6" i rurami siarkowymi 0 3 1/2" oraz pompowanie siarki kolumna rur siarkowych. Natomiast górna czesc otworu glów¬ nego ma przydzielona dodatkowo nowa funkcje.Miedzy rurami okladzinowymi i kolumna rur 0 6" wtloczony jest niezalezny obieg goracej wody, przedostajacej sie do wyzszych poziomów siarko¬ nosnych przestrzenia miedzy sciana otworu i ru¬ rami 0 6". W ten sposób otwory doprowadzone do wyzszych poziomów siarkonosnych moga byc na¬ stawione wylacznie na pompowanie plynnej siar¬ ki. Obowiazuje przy tym równiez dotlaczanie do 4ych otworów pewnej ilosci goracej wody miedzy rurami okladzinowymi i pompowymi, tak jak to ma miejsce w przypadku zloza jednopokladowego.Powyzsza odmiana oparta jest na zasadzie gru¬ powych stanowisk otworów eksploatujacych wszyst¬ kie poziomy zloza. Stanowiska te moga pracowac zarówno jako pojedyncze grupy, moga tez byc roz¬ mieszczone we frontach eksploatacyjnych, lub in¬ nych systemach.W odpowiednich warunkach otwory eksploatuja¬ ce wyzsze poziomy siarkonosne moga byc równiez 60 zamieniane okresowo na otwory tloczne.Róznica miedzy znanym sposobem eksploatacji wiertniczej zlóz siarki a sposobem wedlug wyna¬ lazku polega na tym, ze przez rozdzial w otwo¬ rach tloczenia goracej wody i pompowania plynnej 65 siarki uproscila sie w znacznym stopniu konstruk- 45 50 55 6 eja tych otworów. Wyeliminowano bowiem do¬ tychczasowa kolumne rur siarkowych 0 6", przez co istnieje w wiekszym stopniu niz dotychczas szansa wymiany rur 0 3 1/2". Znacznemu zmniej¬ szeniu ulegla srednica otworu w nakladzie-i w zlo¬ zu, co umozliwia stosowanie mniejszych srednic rur okladzinowych oraz wiercenie otworów lzej¬ szymi urzadzeniami w krótszym czasie.Rozdzial funkcji otworów eksploatacyjnych stwa¬ rza mozliwosc przeprowadzenia ciaglego pompo¬ wania plynnej siarki z otworów pompowych, co praktycznie nie bylo mozliwe przy dotychczaso¬ wych otworach, gdzie tloczylo sie równoczesnie goraca wode. Ciagle pompowanie siarki zmniejsza korodowanie rur i niweluje grozbe zastygniecia slupa siarki w rurach. Eliminuje sie przy tym równiez pulsacyjne zmiany cisnienia wody jakie mialy miejsce przy dotychczasowych otworach, przez co zmniejsza sie do minimum tamponowanie otworów powodowane osadzaniem sie rozdrobnio¬ nych skal zlozonych w dolnej czesci otworu.W czasie ciaglego pompowania goracej wody do otworów tlocznych, wytwarza sie w ich sasiedz¬ twie bardzo korzystny dla eksploatacji uklad hyd¬ rodynamiczny w zlozu. Najwyzsze cisnienia wód ukladaja sie bowiem wzdluz linii otworów tlocz¬ nych, przez co duze spadki cisnien a co za tym idzie i duze przeplywy wód w zlozu zawsze maja miejsce w kierunku otworów, z których pompuje sie plynna siarke. Dotychczas otwory eksploata¬ cyjne bardzo czesto wplywaly na siebie ekranizu- jaco, co doprowadzalo do znacznego zahamowania przeplywu goracej wody w zlozu i zwiazanego z tym zmniejszenia efektów produkcyjnych.Sposób wedlug wynalazku umozliwia powtórne uruchomienie eksploatacji za frontem otworów tlocznych, przez co nastepuje dodatkowe doeks- ploatowanie zloza, powodujace zwiekszenie stopnia jego wykorzystania.Rozdzielenie funkcji otworów eksploatacyjnych upraszcza ich obsluge, niweluje koniecznosc cze¬ stego odprezania otworów, czestych zmian w ilosci podawanej wody do poszczególnych otworów, cze¬ stej regulacji pompowania siarki itp.Mozliwosc ciaglego ustawienia tloczenia goracej wody i pompowania siarki wplywa w sposób za¬ sadniczy na kontrole procesu eksploatacji, która jest znacznie latwiejsza i efektywniejsza w wa¬ runkach bardziej ustalonych.Powyzsze róznice pomiedzy znanym sposobem eksploatacji a sposobem wedlug wynalazku od¬ nosza sie równiez do zlóz wielopokladowych, w których poszczególne poziomy siarkonosne eks¬ ploatowane sa oddzielnie.W przypadku omówionej odmiany sposobu we¬ dlug wynalazku, nastepuje znaczne uproszczenie wiercen i konstrukcji otworów eksploatujacych wyzsze poziomy. W miejscach uprzywilejowanych pod wzgledem warunków zlozowych otwory w wyz¬ szych poziomach moga byc równiez zasilane goraca woda z otworów sasiednich.Wynalazek zostanie blizej objasniony na przed¬ stawionych rysunkach, na których fig. 1 przed¬ stawia schematycznie przekroje pionowe przez za¬ mienne otwory tloczne i pompowe, fig. 2 — sche¬ matyczny przekrój podluzny przez rejon eksploata-67122 7 cji i fig. 3 — schematyczny przekrój pionowy przez stanowisko otworów do eksploatacji kilku pokla¬ dów.Fig. 1 przedstawia przekroje przez uzbrojone otwory zamienne. Obudowe otworów w nakladzie 5 tworza rury konduktorowe 1 i okladzinowe 2, na zewnatrz których wykonana jest cementacja 3.W sklad rur technologicznych wchodzi kolumna rur powietrznych 4 i kolumna rur wodno-siarko- wych.5. io Przekrój A przedstawia kolumne rur wodno- -siarkowych z umieszczonym na niej odcinkiem rury perforowanej 6 o wiekszej srednicy.Przekrój B przedstawia kolumne rur wodno- -siarkowych z dolnym jej odcinkiem, na którym 15 zostala wykonana perforacja 7, natomiast kolumna pelna przedluzona jest ku dolowi w formie rury o mniejszej srednicy 8 przymocowanej wewnetrz¬ nie odcinkiem perforowanym.Fig. 2 przedstawia schematyczny przekrój po- 20 dluzny przez rejon eksploatacji w czasie stosowa¬ nia zamiennych otworów tlocznych i pompowych.Goraca woda 14 tloczona jest do otworu tloczne¬ go 9, bedacego jednym z otworów znajdujacych sie w linii prostopadlej do przekroju. W mniejszej 25 ilosci goraca woda 15 tloczona jest do otworów pompowych 10, znajdujacych sie w dwóch liniach otworów prostopadlych do przekroju. Z otworów pompowych pompowana jest na powierzchnie plyn¬ na siarka 16. Przed frontem eksploatacyjnym dzia- 3Q la linia otworów depresyjnych 12, z których woda pompowana na powierzchnie terenu a wytwarza¬ na depresja stwarza ukierunkowany przeplyw wód przed frontem eksploatacyjnym. Na zapleczu eks¬ ploatacji znajduja sie wyeksploatowane otwory 13 z wypelnionymi podsadzka pustkami poeksploata¬ cyjnymi. Linia cisnien 17 uklada sie w ten spo¬ sób, ze jej najwyzsze polozenie znajduje sie w strefie otworów tlocznych, a najwieksze jej spadki maja miejsce miedzy otworami tlocznymi i pom¬ powymi co stwarza bardzo korzystne warunki dla wytopu siarki.Fig. 3 przedstawia schematyczny przekrój przez 8 glówny otwór C, eksploatujacy dolny poziom siar- konosny oraz przez otwory eksploatujace poziom srodkowy D i górny E. Otwór glówny C posiada wieksza srednice i uzbrojony jest trzema kolum¬ nami rur eksploatacyjnych. Otwory eksploatujace wyzsze poziomy siarkonosne (D i E) posiadaja mniejsze srednice i uzbrojone sa dwoma kolum¬ nami rur wedlug wynalazku. PL PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób podziemnego wytapiania siarki ze zlóz typu otwartego, znamienny tym, ze eksploatacje siarki z jednego lub kilku poziomów zlozowych prowadzi sie otworami wiertniczymi posiadajacy¬ mi rozdzielone funkcje, tloczne i pompowe, przy czym jedne z otworów sluza do tloczenia goracej wody, natomiast drugie, znajdujace sie w zasiegu wytworzonej przez otwory tloczne strefy wytopu siarki, sluza do pompowania plynnej siarki z tym, ze w trakcie eksploatacji nastepuje zamiana roli otworów w ten sposób, ze otwory tloczne przej¬ muja funkcje otworów pompujacych siarke, a otwory pompujace siarke zostaja zamienione na tloczne.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zamiana funkcji otworów tlocznych na pompowe i na odwrót, mozliwa jest dzieki uproszczonej kon¬ strukcji otworów, polegajacej na zastosowaniu do tloczenia goracej wody i do pompowania plynnej siarki, jednej kolumny rur (5), zakonczonej od do¬ lu filtrem (6) o srednicy wiekszej lub równej sred¬ nicy tej rury (7).

3. Odmiana sposobu wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze kilku pokladowe zloze eksploatowane jest grupowymi stanowiskami eksploatacyjnymi skla¬ dajacymi sie z jednego otworu tloczno-pompowe- go (C), poprzez który wtlaczana jest goraca woda do wszystkich eksploatowanych poziomów, nato¬ miast siarka pompowana jest tylko z poziomu naj¬ nizszego, oraz kilku otworów (E, D) sluzacych do oddzielnego pompowania siarki z poszczególnych wyzszych poziomów.KI. 5a,43/28 67122 MKP E21b 43/28 FigiKI. 5a,43/28 67122 MKP E21b 43/28 Fig.2KI. 5a,43/28 67122 MKP E21b 43/28 i! 1111111! iSgi I^ F'"9-3KI, 5a,43/28 67122 MKP E21b 43/28 s ERRATA Lam 2 wiersz 23 jest: zastosowaniach, wspóldzialajac hydrodynamicznie ze nych powinno byc: zastosowania skomplikowanych ^ elementów konstrukcyjnych PZG w Pab., zam. 1896-72, nakl. 225 egz. Cena zl 10,— PL PL