RU2032075C1

RU2032075C1 - Borehole hydraulic extraction method

Info

Publication number: RU2032075C1
Authority: RU
Inventors: И.И. Толокнов; А.В. Панков; П.Д. Гостюхин; Ю.С. Лопатин; В.А. Болотов; Т.А. Вострова
Original assignee: Толокнов Игорь Иванович
Priority date: 1992-06-01
Filing date: 1992-06-01
Publication date: 1995-03-27

Abstract

FIELD: mining. SUBSTANCE: method provides for borehole drilling; lowering of air-passing, perforated pulp-lifting, central agent-feeding pipes; mounting of head with branch pipes to feed air, working agent and to remove pulp correspondingly; opening of projected interval of borehole and placing of agent-feeding pipe end below pulp-lifting pipe end. They feed compressed air with agent, extract ore up to the ground with simultaneous formation of chamber. Then they stop air and agent pumping in stratum, sharply discharge air in atmosphere, using pipes to feed air and remove pulp. Then they feed agent and air to crush ore and clean chamber. In time interval between processes of air and agent feeding stoppage and air discharge in atmosphere they lift agent-feeding pipe, squeeze water post from air-passing and pulp-lifting pipes till level of pulp-lifting pipe perforation by pumping air in air-passing and pulp-passing pipes and after air discharge they exercise discharge of agent-feeding pipe till initial level floor. EFFECT: method is used for minerals hydraulic extraction. 4 dwg

Description

Изобретение относится к гидродобыче, в частности к импульсным методам воздействия на руду и регулирования ее поступления к гидродобычному снаряду. The invention relates to hydraulic mining, in particular to pulsed methods of influencing the ore and regulating its flow to the hydraulic mining shell.

Известен способ скважинной гидродобычи, включающий бурение скважины, спуск воздухопроводной, перфорированной пульпоподъемной и центральной агентоподающей труб, установку оголовка с патрубками для подачи воздуха, рабочего агента и отвода пульпы, вскрытие проектного интервала скважины и расположение конца агентоподающей трубы ниже конца трубы для подъема пульпы, подачу сжатого воздуха и агента с выносом руды на поверхность с образованием камеры. A known method of downhole hydraulic production, including drilling a well, launching an air pipe, perforated pulp lifting and central agent supply pipes, installing a head with nozzles for supplying air, a working agent and pulp removal, opening the design interval of the well and arranging the end of the agent supply pipe below the pipe end for raising the pulp, feed compressed air and an agent with the removal of ore to the surface with the formation of the chamber.

Применение этого способа не обеспечивает необходимой производительности добычи из-за недостаточной интенсивности разрушения пород. The application of this method does not provide the necessary production productivity due to the insufficient intensity of rock destruction.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение технологичности и производительности добычи. The present invention is aimed at improving manufacturability and production efficiency.

Поставленная цель достигается за счет того, что в способе скважинной гидродобычи, включающем бурение скважины, спуск воздухопроводной, перфорированной пульпоподъемной и центральной агентоподающей труб, установку оголовка с патрубками для подачи воздуха, рабочего агента и отвода пульпы, вскрытие проектного интервала скважины и расположение конца агентоподающей трубы ниже конца трубы для подъема пульпы, подачу сжатого воздуха и агента с выносом руды на поверхность с образованием камеры, прекращение подачи воздуха и агента в пласт, отжатие столба воды из воздухопроводной и пульпопроводной труб до уровня перфорации пульпопроводной труб нагнетанием воздуха, предусмотрено создание пневмоимпульсного разряда с выбросом воздуха в камеру, последующим резким сбросом воздуха в атмосферу и интенсивным нагнетанием воздуха и агента для выноса руды. This goal is achieved due to the fact that in the method of downhole hydraulic production, including drilling a well, launching an air duct, perforated pulp lifting and central agent supply pipes, installing a head with nozzles for supplying air, a working agent and pulp removal, opening the design interval of the well and arranging the end of the agent supply pipe below the end of the pipe to lift the pulp, the supply of compressed air and agent with the removal of ore to the surface with the formation of the chamber, the cessation of air and agent into the reservoir, s water column of the air guide pipe and the level pulpoprovodnoy perforation pulpoprovodnoy air injection tubes, provides for the establishment pnevmoimpulsnogo discharge air in the ejection chamber subsequent rapid venting to the atmosphere and intensive air injection and an agent for the removal of ore.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показана схема снаряда для реализации способа; на фиг. 2-4 сечения снаряда. The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a diagram of a projectile for implementing the method; in FIG. 2-4 sections of the projectile.

Снаряд содержит воздухопроводную 1, пульпоподъемную 2, центральную агентоподающую 3 трубы, оголовок 4 с патрубками 5, 6 и 7 для подачи воздуха, рабочего агента и отвода пульпы соответственно. Конец 8 трубы 3 снабжен пневмоимпульсным источником 9 и установлен ниже конца 10 трубы 2. Участок пульпопроводной трубы 2, находящийся в нижней части воздухопроводной трубы 1, имеет перфорацию 11. При гидродобыче в пласте 12 образуется камера 13. Для создания пневмоимпульса в трубу 3 забрасывают упругий шаровой клапан 14. The projectile contains an air pipe 1, a pulp-lifting 2, a central agent-feeding 3 pipes, a head 4 with nozzles 5, 6 and 7 for air supply, working agent and pulp discharge, respectively. The end 8 of the pipe 3 is provided with a pneumatic pulse source 9 and is installed below the end 10 of the pipe 2. The portion of the pulp pipe 2 located in the lower part of the air pipe 1 has a perforation 11. During hydraulic production in the reservoir 12, a chamber 13 is formed. To create a pneumatic pulse, an elastic tube is thrown into the pipe 3 ball valve 14.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Бурят скважину, затем опускают в нее воздухопроводную 1, пульпоподъемную 2 и центральную агентоподающую 3 трубы. При этом трубу 3 устанавливают таким образом, чтобы перфорация 11 не выходила из-под конца трубы 1. Далее сверху на трубах 1, 2 и 3 монтируют оголовок 4 с патрубками 5, 6 и 7 соответственно для подачи воздуха, рабочего агента и отвода пульпы. В качестве рабочего агента может быть использован воздух или газожидкостная смесь (ГЖС). При пуске пульпоподъемной трубы 2 ее нижним концом 10 производится вскрытие проектного интервала скважины. При этом конец 8 агентоподающей трубы 3 должен находиться ниже конца 10 трубы 2. They drill a well, then lower it into the air pipe 1, pulp lifting 2 and the central agent-feeding 3 pipes. In this case, the pipe 3 is installed in such a way that the perforation 11 does not come out from under the end of the pipe 1. Then, on top of the pipes 1, 2 and 3, a head 4 is mounted with pipes 5, 6 and 7, respectively, for air supply, working agent and pulp discharge. As a working agent, air or a gas-liquid mixture (GHS) can be used. When starting the pulp hoist pipe 2 with its lower end 10, the design interval of the well is opened. In this case, the end 8 of the supply pipe 3 should be below the end 10 of the pipe 2.

Далее через патрубки 5 и 6 в трубы 1 и 3 подают сжатый воздух и агент для разрушения пласта 12 и выноса руды на поверхность с образованием камеры 13. Откачку руды продолжают до снижения удельной массы пульпы до < 1040 г/см³. В процессе откачки руды рудный материал камеры и пласта насыщается рабочим агентом. Далее, например путем перекрытия вентиля (на чертеже не показан) на патрубке 7, прекращают выход воздуха на поверхность, а перекрытием выхода агента из агентоподающей трубы (например, упругим шаровым клапаном 14) прекращают поступление агента в пласт. Затем осуществляют отжатие воды из труб 1 и 2 нагнетанием воздуха. Отжатие воздуха из труб 1 и 2 осуществляют одним из нижепроводимых способов.Then, through the nozzles 5 and 6, compressed air and an agent are supplied to the pipes 1 and 3 to destroy the formation 12 and carry the ore to the surface to form a chamber 13. The ore is pumped out until the specific gravity of the pulp is reduced to <1040 g / cm ³ . In the process of pumping ore, the ore material of the chamber and formation is saturated with a working agent. Further, for example, by shutting off the valve (not shown) on the nozzle 7, the exit of air to the surface is stopped, and by shutting off the exit of the agent from the agent-supply pipe (for example, by an elastic ball valve 14), the agent is discontinued. Then carry out the extraction of water from the pipes 1 and 2 by air injection. The extraction of air from the pipes 1 and 2 is carried out in one of the following ways.

1-й способ. Перекрывают вентиль (на чертеже не показан) на патрубке 7, а в патрубок 5 подают воздух. После оттеснения воды до перфорации 11 воздух через отверстия перфорации будет поступать в трубы 2 и вытеснять из них воду. 1st method. The valve is closed (not shown in the drawing) on the pipe 7, and air is supplied to the pipe 5. After the water is pushed to the perforation 11, air through the perforation holes will enter the pipes 2 and displace water from them.

2-й способ. Перекрывают вентиль (на чертеже не показан) на патрубке 5, а в патрубок 7 подают воздух. Вытеснив воду из трубы 2, воздух через перфорацию 11 будет поступать в трубу 1. 2nd method. The valve is closed (not shown in the drawing) on the nozzle 5, and air is supplied to the nozzle 7. Having displaced water from the pipe 2, air through the perforation 11 will enter the pipe 1.

3-й способ. Воду можно вытеснить из труб 1 и 2 одновременно, подавая воздух в патрубки 5 и 7. 3rd method. Water can be forced out of pipes 1 and 2 at the same time by supplying air to pipes 5 and 7.

Для того, чтобы избежать избыточной закачки воздуха в трубы 1 и 2, его подают в определенном объеме. В противном случае избыточный воздух через кольцевой зазор между трубками 1 и 2 будет выходить из скважины в поры и полости рудного пласта 12, а также уноситься подземными водами. In order to avoid excessive air injection into the pipes 1 and 2, it is supplied in a certain volume. Otherwise, excess air through the annular gap between the tubes 1 and 2 will go out of the well into the pores and cavities of the ore bed 12, and also be carried away by groundwater.

При подаче воздуха и агента в трубы 1, 2 и 3 регулируют поступление воздуха в воздухопроводную трубу, а агента - в агентоподающую трубу таким образом, чтобы первоначально происходило отжатие воздухом столба жидкости из воздухопроводной и пульпоподъемной труб до уровня перфорации, а затем был сгенерирован пневмоимпульс (при увеличении давления до определенной величины и отстреле шарового клапана 14). После создания пневмоимпульса, который фиксируется на поверхности по показаниям установленного на агентоподающем трубопроводе манометра, через вентили (на чертеже не показаны) патрубков 5 и 7 резко сбрасывают воздух из воздухопроводной и пульпоподъемной труб в атмосферу. При этом происходит комплексное воздействие на стенки камеры и на весь рудный массив. Сначала наносится удар, сжимающий горную породу и газ, скопившийся в отдельных полостях рудного массива а также находящийся в порах рудного материала в виде пузырьков. Затем, отразившись от горного массива, пневмоимпульс возвращается назад к скважине, создавая растягивание нагрузки в глубине рудного пласта и на его поверхности. В этот момент растягивающие нагрузки значительно увеличиваются, если обеспечить резкое сбрасывание воздуха из труб 1 и 2, камеры 13 и полостей рудного пласта 12. When air and agent are supplied to pipes 1, 2 and 3, the air supply to the air pipe is controlled, and the agent to the agent supply pipe in such a way that the liquid is initially squeezed from the air pipe and slurry pipe to the perforation level, and then a pneumatic pulse is generated ( with increasing pressure to a certain value and shooting the ball valve 14). After creating a pneumatic pulse, which is fixed on the surface according to the indications of a pressure gauge installed on the agent-supply pipeline, through the valves (not shown) of the nozzles 5 and 7, air is sharply discharged from the air pipe and pulp-lifting pipe into the atmosphere. In this case, a complex effect occurs on the walls of the chamber and on the entire ore mass. First, a blow is applied that compresses the rock and gas accumulated in separate cavities of the ore mass and also located in the pores of the ore material in the form of bubbles. Then, reflected from the rock mass, the air pulse returns back to the well, creating a tensile load in the depth of the ore formation and on its surface. At this moment, tensile loads increase significantly, if you provide a sharp discharge of air from pipes 1 and 2, the chamber 13 and the cavities of the ore formation 12.

Кроме того, в рудном пласте на достаточно большом расстоянии от скважины возникают значительные по величине мгновенные дисперсии, обеспечивающие начальные скорости движения пластовой жидкости в рудной зоне. In addition, significant enough instantaneous dispersions arise in the ore formation at a sufficiently large distance from the well, providing initial velocity of the formation fluid in the ore zone.

При таком пневмогидравлическом воздействии на рудный пласт происходит интенсивное разрушение горных пород и перемещение их к скважине. После этого продолжают интенсивную подачу агента и воздуха для дальнейшего разрушения руды в трубе 3 и в камере 13, а также для интенсивного выноса пульпы на поверхность. Такой режим воздействия на рудный массив, сложенный из глыб и крупнообломочного материала с размещенной в полостях между ними рыхлой промышленной руды, даже в условиях затопления с обильным водопритоком обеспечивает нормальную промышленную добычу с глубины до 1000 м и более со средней производительностью 35 т/ч, а в остальные моменты до 50 т/ч и более. With such a pneumohydraulic effect on the ore formation, intensive destruction of rocks occurs and their movement to the well. After that, an intensive supply of agent and air is continued to further destroy the ore in the pipe 3 and in the chamber 13, as well as for the intensive removal of the pulp to the surface. Such a regime of impact on the ore mass, composed of blocks and coarse material with loose industrial ore placed in the cavities between them, even under flooding conditions with plentiful water inflow, ensures normal industrial production from depths up to 1000 m and more with an average productivity of 35 t / h, and at other times up to 50 t / h or more.

Преимуществом предлагаемого способа скважинной гидродобычи является отсутствие излишних спуско-подъемных операций, значительно увеличивающих продолжительность рабочих циклов, усложняющих автоматизацию и контроль за работой добычных скважинных комплексов. После чего поднимают агентоподающую трубу 3 вверх к перфорации 11 пульпоподъемной трубы 2. Конец агентоподающей трубы при этом может быть установлен ниже, на уровне или выше перфорации 11. Высота его подъема определяется экспериментальным путем, исходя из высоты подъема руды в трубах в конкретных горно-геологических условиях гидродобычи. После этого заканчивают сжатый воздух в трубы 1 и 2 для отжатия столба воды до перфорации 11. Сжатый воздух подают в трубы 1 и 2 одним из способов. The advantage of the proposed method of downhole hydraulic production is the absence of unnecessary tripping operations that significantly increase the duration of work cycles, complicating the automation and control of the operation of production well complexes. Then they lift the agent-feeding pipe 3 up to the perforation 11 of the slurry-lifting pipe 2. The end of the agent-feeding pipe can be set lower, at or above the perforation 11. The height of its rise is determined experimentally, based on the height of the ore in the pipes in specific geological hydro production conditions. After that, the compressed air is completed in the pipes 1 and 2 to squeeze out a column of water before perforation 11. Compressed air is supplied to the pipes 1 and 2 in one of the ways.

2-й способ. Перекрывают вентиль (на чертеже не показан) на патрубке 5, а в патрубок 7 подают воздух. Вытеснив воду из труб 2, воздух через перфорацию 11 будет поступать в трубы 1. 2nd method. The valve is closed (not shown in the drawing) on the nozzle 5, and air is supplied to the nozzle 7. Having displaced water from the pipes 2, air through the perforation 11 will flow into the pipes 1.

3-й способ. Воду можно вытеснить из труб 1 и 2 одновременно, подавая воздух в патрубки 5 и 7. Для того, чтобы избежать избыточной закачки воздуха в трубы 1 и 2, его подают в определенном объеме. В противном случае избыточный воздух через кольцевой зазор между трубами 1 и 2 будет выходить из скважины в поры и трещины горных пород или уноситься подземными водами. 3rd method. Water can be forced out of pipes 1 and 2 at the same time by supplying air to pipes 5 and 7. In order to avoid excessive air injection into pipes 1 and 2, it is supplied in a certain volume. Otherwise, excess air through the annular gap between the pipes 1 and 2 will exit the well into the pores and cracks of the rocks or carried away by groundwater.

После этого резко сбрасывают воздух в атмосферу по трубам 1 и 2. В результате сброса воздуха из скважины происходит отрыв рудного материала из стенок, камеры, который затем в виде пульпы заполняет как саму камеру 13, так и трубу 2. Для продолжения цикла добычи спускают агентоподающую трубу 3 с одновременной подачей агента, при этом поступивший в трубу 2 песок разрушается и выносится на поверхность. После очистки трубы 2 осуществляется разрушение руды и зачистка камеры 13. Далее, после снижения плотности пульпы до = 1040 г/см³, повторяются операции по подъему агентоподающей трубы, отжатию воды из труб 1 и 2 и все последующие операции.After that, air is sharply discharged into the atmosphere through pipes 1 and 2. As a result of air discharge from the well, ore material is torn off the walls of the chamber, which then fills both chamber 13 and pipe 2 in the form of pulp. To continue the production cycle, the agent supply pipe 3 with a simultaneous supply of the agent, while the sand entering the pipe 2 is destroyed and brought to the surface. After cleaning the pipe 2, the ore is destroyed and the chamber 13 is cleaned. Then, after reducing the pulp density to = 1040 g / cm ³ , the operations of raising the agent-feeding pipe, water extraction from pipes 1 and 2, and all subsequent operations are repeated.

Claims

METHOD OF BOREHOLE HYDRAULIC PRODUCTION, including opening a project interval of a productive horizon by a well, lowering an air pipe, perforated pulp-lifting and central agent-feeding pipes with placing the end of the agent-feeding below the pulp-lifting end, supplying compressed air and an agent with the removal of ore to the surface and forming a chamber, excitation of the self-caving chamber, agent and air, characterized in that the excitation of the self-collapse process is carried out by creating in the chamber pneumopulse ra discharge by squeezing air from the air pipe and the slurry pipe to the level of perforation and block the exit of the agent-supply pipe, opening it sharply before air is discharged into the atmosphere through the air pipe and slurry pipe.