RU2065037C1

RU2065037C1 - Method for underground leaching potassium salts

Info

Publication number: RU2065037C1
Authority: RU
Inventors: А.И. Кудряшев; В.В. Белкин
Original assignee: Акционерное общество "Уралкалий"
Priority date: 1992-02-24
Filing date: 1992-02-24
Publication date: 1996-08-10

Abstract

FIELD: underground leaching. SUBSTANCE: well drilling, joining wells by hydraulic fracture, and pumping heated solutions in salt deposit. Pumped out solutions are evaporated. Exploring oil well is drilled and cased to water resistant rock laying below oil deposit, and a cavity is formed in them. Two pipes are lowered into the exploring oil well. Solution is heated by pumping cold solution in one pipe. Heated solution is pumped out through another pipe. The cavity is grouted and oil stratum is being shot after removing salts. EFFECT: high productivity. 1 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при отработке способом подземного выщелачивания месторождений калийных солей, залегающих в разрезе выше месторождений нефти и примерно совпадающих с ними в плане. The invention relates to mining and can be used in mining by the method of underground leaching of potash salts, lying in the section above the oil fields and approximately coinciding with them in plan.

Известно, что возможность применения метода подземного выщелачивания при разработке Верхнекамского месторождения калийных солей обсуждается более 50 лет. Известны многочисленные предложения и проекты эксплуатации месторождения этим методом, а в 1944 1945 г. г. была предпринята попытка выщелачивания через скважины Соликамских карналлитов. It is known that the possibility of using the underground leaching method in the development of the Verkhnekamsk potash deposit has been discussed for more than 50 years. Numerous proposals and projects for the exploitation of the field by this method are known, and in 1944 1945 an attempt was made to leach through the wells of the Solikamsk carnallite.

В 1974 г. на основе результатов лабораторно-теоретических исследований, опыта работы на Индерской установке, зарубежного опыта во ВНИИГ выполнено технико-экономическое обоснование строительства на одном из участков Верхнекамского месторождения промышленной установки по безшахтной добыче калийных солей и переработке рассолов. Мощность установки принята по аналогии с мощностью существующих галургических линий и составляет 1 млн. тонн хлористого калия в год. In 1974, based on the results of laboratory and theoretical studies, work experience at the Inder plant, and foreign experience at the VNIIG, a feasibility study was carried out for the construction of an industrial mine for mineless extraction of potash salts and processing of brines in one of the sections of the Verkhnekamsk field. The capacity of the installation is adopted by analogy with the capacity of existing galurgic lines and amounts to 1 million tons of potassium chloride per year.

Предусмотрен подогрев выщелачивающих растворов до 40^oС с помощью котельной и переработке рассолов с целью получения хлористого калия методом вакуум-кристаллизации с предварительным выделением поваренной соли на выпарных установках (см. В. А. Резников и др. О целесообразности промышленной разработки Верхнекамского месторождения калийных солей подземным выщелачиванием. В сб. "Разработка солей способом подземного выщелачивания". Л. ВНИИГ. 1975, с. 77 83).The leaching solutions are heated to 40 ^o С using a boiler room and brine processing in order to obtain potassium chloride by vacuum crystallization with preliminary extraction of sodium chloride in evaporation plants (see V. A. Reznikov et al. On the feasibility of industrial development of the Verkhnekamsk potash deposit underground leaching. In the collection "Development of salts by the method of underground leaching. L. VNIIG. 1975, S. 77 83).

Однако сравнение с вариантом шахтной добычи показало, что при реальных в то время для условий Пермской области объемах реализации поваренной соли (500 тыс. т. в год) эффективность капиталовложений в строительство предприятия на основе добычи рассолов подземным выщелачиванием крайне низка. Разработка выщелачиванием оказывается конкурентоспособной только при условии полной реализации получаемой попутно поваренной соли. Кроме того, немалых капиталовложений требует и строительство котельной для подогрева выщелачивающих растворов. However, a comparison with the mine production option showed that with real volumes of sales of salt (500 thousand tons per year) real at that time for the conditions of the Perm Region, the efficiency of investment in the construction of an enterprise based on extraction of brines by underground leaching is extremely low. Leaching development turns out to be competitive only under the condition of the full realization of salt obtained along the way. In addition, the construction of a boiler room for the heating of leaching solutions also requires considerable investment.

В настоящее время трудностей со сбытом поваренной соли не предвидится. Currently, difficulties with the sale of salt are not expected.

Перспективным вариантом значительного повышения экономичности применения горячего выщелачивания является использование глубинного тепла Земли. Так, для условий Карлюкского месторождения создание подземного котла на глубине 2000м с температурой пород порядка 70^oC позволит получить при подогреве выщелачивающего раствора годовой экономический эффект около 450тыс.руб. (см.Е. П.Каратыгин и др. Экономическая эффективность подогрева растворителя при подземном выщелачивании сильвинитов. В сб. "Разработка солей способом подземного выщелачивания"/ВНИИГ, Л, 1975, с.83-88)".A promising option for a significant increase in the efficiency of the use of hot leaching is the use of the deep heat of the Earth. So, for the conditions of the Karluk deposit, the creation of an underground boiler at a depth of 2000 m with a rock temperature of about 70 ^o C will allow to obtain an annual economic effect of about 450 thousand rubles by heating the leaching solution. (see E. P. Karatygin et al. The economic efficiency of heating a solvent during underground leaching of sylvinites. In the collection "Development of salts by underground leaching" / VNIIG, L, 1975, p. 83-88).

Недостатком шахтного способа является и высокая опасность затопления рудников. Затопление рудника на ВКПРУ-3 свело на нет все преимущества шахтного способа отработки солей. The disadvantage of the mine method is the high risk of flooding mines. The flooding of the mine at VKPRU-3 nullified all the advantages of the mine method of salt mining.

Уникальность Верхнекамского месторождения заключается еще и в том, что в подсолевых отложениях открыты нефтяные месторождения полностью или частично совпадающие в плане с калийной залежью (см. Папулов Л. М. Кузнецов Н. В. Триполко А. С. Особенности разработки Верхнекамского месторождения калийных солей. В кн. "Повышение эффективности разработки Верхнекамского калийного бассейна". УФ ВНИИГ. Пермь. 1986, с. 21 37). The uniqueness of the Verkhnekamsk deposit lies also in the fact that oil deposits are fully or partially coinciding in plan with the potash deposit in subsalt deposits (see Papulov L.M. Kuznetsov N.V. Tripolko A.S. Features of the development of the Verkhnekamsk deposit of potassium salts. In the book "Improving the Development Efficiency of the Verkhnekamsk Potash Basin. UV VNIIG. Perm. 1986, p. 21 37).

Известно, что геотермический градиент в районе Верхнекамского месторождения равен 18^oС/км (см. например, Пермяков Р.С. и др. Технология добычи солей. М. Недра. 1981, с. 23). При глубине нефтеразведочной скважины 3 км, температура на ее забое составит 54^oС.It is known that the geothermal gradient in the region of the Verkhnekamskoye field is 18 ^o C / km (see, for example, Permyakov RS and other Salt mining technology. M. Nedra. 1981, p. 23). When the depth of the oil exploration well is 3 km, the temperature at its bottom will be 54 ^o C.

В качестве прототипа взято известное техническое решение (патент США N 2161800, 1939). Данный способ подземного выщелачивания калийных солей, включающий бурение скважин, их попарную сбойку с помощью гидровзрыва, предусматривает для нагревания выщелачивающего раствора и выпарки рассола использовать тепло, получаемое на поверхности Земли. As a prototype taken the well-known technical solution (US patent N 2161800, 1939). This method of underground leaching of potassium salts, including drilling wells, their pairwise failure using hydraulic blasting, provides for the use of heat generated on the Earth's surface to heat the leach solution and to evaporate the brine.

Недостатком известного способа являются высокие энергетические затраты на нагревание выщелачивающего раствора и выпарку рассола. The disadvantage of this method is the high energy costs for heating the leach solution and the evaporation of brine.

Цель изобретения снижение энергетических затрат путем использования геотермальных ресурсов Земли. The purpose of the invention is the reduction of energy costs by using the geothermal resources of the Earth.

Поставленная цель достигается тем, что до начала процесса подземного выщелачивания бурят и обсаживают нефтеразведочную скважину до водоупорных пород, залегающих ниже продуктивного пласта, и образуют в них полость, после чего опускают в скважину две трубы: одну для подачи холодного раствора, а другую для отвода нагретого. По окончании процесса выщелачивания полость тампонируется и производится перфорация скважины в районе продуктивного по нефти пласта. This goal is achieved by the fact that before the start of the process of underground leaching, they drill and casing an oil exploration well to water-resistant rocks lying below the reservoir, and form a cavity in them, after which two pipes are lowered into the well: one for supplying a cold solution, and the other for draining the heated . At the end of the leaching process, the cavity is plugged and the well is perforated in the area of the oil-producing formation.

Существенное отличие заявляемого способа в том, что для подогрева выщелачивающего раствора используются геотермальные ресурсы Земли, задействованные с помощью нефтеразведочной скважины. В существующих источниках информации такого способа подогрева выщелачивающих растворов не обнаружено. A significant difference of the proposed method is that the geothermal resources of the Earth, used with the help of an oil exploration well, are used to heat the leach solution. In existing sources of information such a method of heating leaching solutions was not found.

Способ осуществляют следующим образом (см. чертеж). The method is as follows (see drawing).

Производят бурение по определенной сети технологических скважин подземного выщелачивания 1 доя калийной залежи 2. Затем с помощью гидроразрыва осуществляют их попарную сбойку. После этого бурят и обсаживают нефтеразведочную скважину 3 до водоупорных пород 4, залегающих ниже продуктивного по нефти пласта 5, и образуют в них полость 6 известным методом, например с помощью гидравлического разрыва или взрывания (см. Маринов Н. А. Пиннекер Е. В. Гидрогеотермальные ресурсы и их термоэнергетическое значение. В кн. "Использование и охрана подземных вод". Новосибирск. Наука. 1983, с. 120). Далее опускают в скважину две тубы: одну для подачи холодного выщелачивания раствора 7, а другую 8 для отвода нагретого. При этом конец трубы 7 располагают у основания полости 6, а конец трубы 8 в ее верхней части. При подаче под давлением холодного раствора он, смывая разогретую внутреннюю поверхность полости 6, нагревается и поступает в ее верхнюю часть и далее по трубопроводу 8 на поверхность Земли. На поверхности одна часть горячего выщелачивания раствора подается непосредственно в технологические скважины 1, а другая используется в качестве теплоносителя для выпарки рассола. Drilling is carried out on a specific network of technological wells for underground leaching 1 milking potash deposit 2. Then, using hydraulic fracturing, they are paired with a failure. After that, an oil exploration well 3 is drilled and cased to water-resistant rocks 4, which lie below the oil-producing formation 5, and form a cavity 6 in them by a known method, for example, by means of hydraulic fracturing or blasting (see N. Marinov, E. A. Pinneker, V.V. Hydrogeothermal resources and their thermoenergetic value. In the book "Use and protection of groundwater. Novosibirsk. Nauka. 1983, p. 120). Next, two tubes are lowered into the well: one to supply cold leach solution 7, and the other 8 to drain the heated. The end of the pipe 7 is located at the base of the cavity 6, and the end of the pipe 8 in its upper part. When a cold solution is supplied under pressure, it, washing off the heated inner surface of the cavity 6, heats up and enters its upper part and then passes through the pipeline 8 to the Earth's surface. On the surface, one part of the hot leach solution is fed directly into the technological wells 1, and the other is used as a coolant for the evaporation of brine.

По окончании процесса подземного выщелачивания полость 6 тампонируется и производится перфорация скважины 3 в районе продуктивного по нефти пласта 5. At the end of the underground leaching process, the cavity 6 is plugged and the perforation of the well 3 is performed in the area of the oil-producing formation 5.

Пример осуществления способа. На Верхнекамском месторождении калийных солей в районе Палашерского участка детальной разведки и одноименного месторождения нефти бурятся технологические скважины подземного выщелачивания. При этом диаметр раствороподающих скважин составляет 219 мм, а рассолозаборных 146 мм при глубине 350 м. Расстояние между скважинами составляет 200 м. После кумулятивной перфорации интервала разрыва в раствороподающую скважину закачивают воду при высоком давлении, когда трещина достигает другой скважины из нее производят встречный разрыва. An example implementation of the method. Technological underground leaching wells are being drilled at the Verkhnekamsk potash deposit in the region of the Palasherskoye detailed exploration site and the oil field of the same name. At the same time, the diameter of the solution-supplying wells is 219 mm, and the diameter of the pick-up wells is 146 mm at a depth of 350 m.The distance between the wells is 200 m. After cumulative perforation of the fracture interval, water is pumped into the solution-supply well at high pressure, when the fracture reaches another well, it produces an oncoming fracture.

Затем бурят и обсаживают трубами диаметром 325 мм нефтеразведочную скважину до водоупорных пород, залегающих на глубине 3 км. После чего осуществляют кумулятивную перфорацию на забое скважины и образуют полость посредством закачки воды под высоким давлением. Опускают две трубы диаметром 89 мм. При этом конец первой располагают у основания полости, а конец второй - в ее верхней части. После герметизации устья скважины подают выщелачивающий раствор в первую трубу. При появлении горячего раствора из второй трубы, его направляют в раствороподающую скважину. В дальнейшем часть этого раствора используется в качестве теплоносителя для выпарки рассола. Then, an oil exploration well is drilled and cased with pipes with a diameter of 325 mm to water-resistant rocks lying at a depth of 3 km. After that, cumulative perforation is carried out at the bottom of the well and form a cavity by injection of water under high pressure. Lower two pipes with a diameter of 89 mm. The end of the first is placed at the base of the cavity, and the end of the second is in its upper part. After sealing the wellhead, the leach solution is fed into the first pipe. When a hot solution appears from the second pipe, it is sent to a solution-supply well. In the future, part of this solution is used as a coolant for brine evaporation.

По окончании процесса выщелачивания полость тампонируется путем подачи тампонажной смеси через трубы диаметром 89 мм, которые после завершения этой операции поднимаются, а в интервале залегания продуктивного по нефти пласта производится перфорация скважины. At the end of the leaching process, the cavity is plugged by supplying the grouting mixture through pipes with a diameter of 89 mm, which rise after completion of this operation, and the well is perforated in the interval of occurrence of the oil-productive formation.

Claims

The method of underground leaching of potassium salts, including the drilling of technological wells, their transverse failure using hydraulic fracturing, heating the leaching solution, feeding it through technological wells to a salt deposit and evaporation of pumped brines, characterized in that when leaching potassium salts from deposits containing a potash deposit completely or partially coincident in terms of oil reservoirs, drill and casing an oil exploration well to water-resistant rocks lying below the oil reservoir, and form a cavity in them, after which two pipes are lowered into the oil exploration well, the leaching solution is heated by using the geothermal resources of the earth by feeding a cold leaching solution through one of the pipes into the cavity, which, after heating, is diverted through the other pipe, after extraction of the salts, the cavity is plugged and perforated oil well in the interval of the oil reservoir.