RU2089727C1 - Method of changing permeability of formation mass in underground leaching process - Google Patents
Method of changing permeability of formation mass in underground leaching process Download PDFInfo
- Publication number
- RU2089727C1 RU2089727C1 SU4896049A RU2089727C1 RU 2089727 C1 RU2089727 C1 RU 2089727C1 SU 4896049 A SU4896049 A SU 4896049A RU 2089727 C1 RU2089727 C1 RU 2089727C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- permeability
- medium
- density
- coefficient
- electric current
- Prior art date
Links
Landscapes
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горной промышленности, а именно, к интенсификации добычи полезных ископаемых, и может быть использовано для повышения дебита технологических скважин при добыче полезных ископаемых способом подземного выщелачивания, для увеличения водоотдачи и приемистости гидрогеологических скважин, а также для интенсификации нефтеотдачи. The invention relates to the mining industry, namely, to intensify the extraction of minerals, and can be used to increase the production rate of technological wells in the extraction of minerals by underground leaching, to increase water loss and injectivity of hydrogeological wells, as well as to intensify oil recovery.
Целью изобретения является управление проницаемостью призабойной части скважины, повышение эффективности электровоздействия за счет оптимизации режима электрообработки. The aim of the invention is to control the permeability of the bottom of the well, increasing the efficiency of the electric impact by optimizing the mode of electric processing.
Способ реализуют следующим образом. Бурят одну или несколько скважин, достигают продуктивного пласта. После вскрытия пласта и сооружения технологических скважин, часть из них оборудуют электродами. Обычно в каждой технологической скважине располагают по одному электроду. В случае вскрытия залежи, полностью обсаженной металлической колонной скважиной, в качестве второго электрода используют обсадную колонну скважины. К электродам подводят кабель, соединенный с источником импульсного тока. Для снижения эффективного сопротивления между электродами можно до пропускания тока осуществлять закачку проводящей электрический ток жидкости, например, щелочной или кислотный раствор. Затем через продуктивный пласт пропускают импульсный ток, приводящий к перестройке структуры порового пространства и изменению коэффициента проницаемости вокруг скважины. До пропускания импульсного тока определяют величину критической плотности тока экспериментально или по формуле
где
k коэффициент, характеризующий структуру пустотного пространства среды k=(0,5-0,001)
σ* минимальное значение предела прочности цементирующего вещества на разрыв, бар
m пористость среды, доли единицы
c теплоемкость выщелачиваемого раствора, Дж/кг град.The method is implemented as follows. Drill one or more wells, reach the reservoir. After opening the formation and the construction of technological wells, some of them are equipped with electrodes. Usually, one electrode is placed in each production well. In the case of opening a deposit completely cased with a metal casing, the casing of the well is used as the second electrode. A cable is connected to the electrodes connected to a pulse current source. To reduce the effective resistance between the electrodes, it is possible to pump an electrically conductive liquid, for example, an alkaline or acid solution, before passing current. Then, a pulsed current is passed through the reservoir, leading to a restructuring of the pore space structure and a change in the permeability coefficient around the well. Before passing the pulse current, the critical current density is determined experimentally or by the formula
Where
k coefficient characterizing the structure of the void space of the medium k = (0.5-0.001)
σ * minimum value of tensile strength of cementitious substance, bar
m porosity of the medium, fractions of a unit
c heat capacity of the leached solution, J / kg deg.
r плотность среды, кг/м3
rэл удельное электросопротивление насыщающей среду жидкости, омм
β коэффициент температурного расширения насыщающей жидкости, 1/град.r density of the medium, kg / m 3
r el specific electrical resistance of the fluid saturating medium, ohm
β coefficient of thermal expansion of the saturating liquid, 1 / deg.
a коэффициент объемного расширения насыщающей жидкости, 1/бар
d характерный масштаб неоднородности, например, размер зерна, м
a2 коэффициент пьезопроводности, a2= λ/cρ м2/сек
λ коэффициент теплопроводности, Дж/м град сек.a coefficient of volume expansion of the saturating liquid, 1 / bar
d characteristic scale of heterogeneity, for example, grain size, m
a 2 the coefficient of piezoconductivity, a 2 = λ / cρ m 2 / s
λ thermal conductivity, J / m deg sec.
и при реализации обратимого увеличения проницаемости воздействуют электрическим током с плотностью меньше значения критической плотности, при реализации необратимого изменения проницаемости пропускают ток с плотностью больше j*, длительностью импульса не более τ = d2/a2 со скважностью импульса не более 6, в течение времени не более t*, которое определяет экспериментально или по формуле:
где
T* температура начала газовой кольматации среды, град. а при реализации обратимого уменьшения проницаемости среды через нее пропускают импульсный ток с плотностью больше значения критической плотности, скважностью импульса не более 6 в течение t>t*
Значения параметров, входящих в формулу (1), определяют либо экспериментально, например, по керну, либо используют средние значения, найденные в предыдущих экспериментах для данного типа горных пород. Для реализации обратимого увеличения проницаемости в призабойной части скважины в течение всего времени ее эксплуатации в этой зоне поддерживают плотность тока, не превышающую величину j*. При проведении работ, целью которых является необратимое увеличение проницаемости среды, длительность импульса электрического тока задают не более τ = d2/a2 а скважность импульсов не более 6. При электрообработке плотность тока в призабойной части скважины поддерживают не менее j*, а время электрообработки не должно превышать t*, которое определяется по формуле (2). О положительных результатах электрообработки можно судить и визуально по выносу цементирующего вещества и по изменению дебита скважины в процессе электровоздействия. После стабилизации дебита скважины длительность импульсов уменьшают и проводят повторную электрообработку прифильтровой зоны скважины, а затем пробные откачки. Если увеличения дебита после очередной электрообработки не наблюдается, значит электрообработка закончена. Для дальнейшего улучшения фильтрационных свойств среды необходимо повторить электрообработку, но предварительно повысить напряжение между электродами.and when a reversible increase in permeability is realized, they are exposed to an electric current with a density less than the critical density value, when an irreversible change in permeability is realized, a current with a density greater than j * is passed, pulse duration no more than τ = d 2 / a 2 with pulse duty cycle no more than 6, for a time no more than t * , which is determined experimentally or by the formula:
Where
T * temperature of the onset of gas colmatation of the medium, deg. and when implementing a reversible decrease in the permeability of the medium, a pulse current with a density greater than the critical density is passed through it, the pulse duty cycle is not more than 6 for t> t *
The values of the parameters included in formula (1) are determined either experimentally, for example, by core, or use the average values found in previous experiments for this type of rock. To implement a reversible increase in permeability in the near-well part of the well during the entire time of its operation in this zone, a current density not exceeding j * is maintained. When carrying out work, the purpose of which is to irreversibly increase the permeability of the medium, the duration of the electric current pulse is set to no more than τ = d 2 / a 2 and the pulse duty cycle is not more than 6. During electric processing, the current density in the bottomhole portion of the well is maintained at least j * , and the electric processing time must not exceed t * , which is determined by the formula (2). The positive results of the electric treatment can be judged visually by the removal of the cementing substance and by the change in the flow rate of the well in the process of electric exposure. After stabilization of the flow rate of the well, the pulse duration is reduced and repeated electrical processing of the filter zone of the well is carried out, followed by trial pumping. If there is no increase in flow rate after the next electric processing, then the electric processing is completed. To further improve the filtration properties of the medium, it is necessary to repeat the electrical treatment, but first increase the voltage between the electrodes.
При реализации эффекта уменьшения проницаемости в призабойной зоне скважины электрообработку проводят аналогичным образом, но более длительное время t>t*.When the effect of reducing permeability in the near-well zone of the well is realized, the electric treatment is carried out in a similar way, but for a longer time t> t * .
Оценим параметры источника энергии, необходимого для электрообработки рудного пласта мощностью n. Полагая d=0,1 см, a2=10-2 см2/сек, определяем характерное время диссипации энергии τ = 1 сек Полагая ρэл= 10 омм, σ*= 1 бар, (β/α) = 4 бар/град m=0,1, c=4 Дж/г град, ρ = 1 г/см3, k= 10-2 из формулы (1) находим j*. Зная j*, можно определить полный ток, вводимый в рудный пласт для электрообработки призабойной зоны в радиусе r. По формуле I = 2πrnj, полагая n=5 м, r=1 м, находим I=30 А. Современные средства получения импульсного электрического тока позволяют создавать в пределах указанной длительности и амплитуды.Let us estimate the parameters of the energy source necessary for the electric treatment of an ore bed with a capacity of n. Assuming d = 0.1 cm, a 2 = 10 -2 cm 2 / s, we determine the characteristic energy dissipation time τ = 1 sec. Assuming ρ el = 10 ohm, σ * = 1 bar, (β / α) = 4 bar / hail m = 0.1, c = 4 J / g hail, ρ = 1 g / cm 3 , k = 10 -2 from formula (1) we find j * . Knowing j * , we can determine the total current introduced into the ore bed for electric treatment of the bottomhole zone in radius r. By the formula I = 2πrnj, setting n = 5 m, r = 1 m, we find I = 30 A. Modern means of obtaining a pulsed electric current allow you to create within the specified duration and amplitude.
При пропускании через горные породы, насышенные электропроводной жидкостью, электрического тока, плотность которого не превышает j* в среде не происходит разрушения наименее прочной компоненты цементирующего вещества (глины, биотита и т.д.). В этом случае разрушаются лишь пленки поверхностно связанной жидкости. Поэтому изменения проницаемости среды носят обратимый характер после прекращения электрообработки дебит скважины восстанавливается. В случае, когда плотность тока превышает пороговое значение в тонких капиллярах, лимитирующих проницаемость среды, начинается разрушение цементирующего вещества. При этом в тонких капиллярах происходит резкая локализация плотности энерговыделения, что приводит к перестройке структуры пустотного пространства среды и необратимому увеличению ее эффективной проницаемости. Степень локализации энергии в тонких капиллярах учитывается в формуле для определения j* коэффициентом k, который характеризует степень неоднородности среды на микроуровне. При длительности импульса тока менее характерного времени диссипации энергии за счет эффектов теплопроводности, большая часть энергии локализуется в окрестности насыщающей капилляр жидкости. Характерное время диссипации энергии оценивают как τ = d2/a2 где d характерный масштаб микронеоднородности среды (порядка размера зерна), а a2 коэффициент пьезопроводности, определяющий скорость распространения фронта тепловой волны в скелете среды.When passing through rocks saturated with an electrically conductive liquid, an electric current whose density does not exceed j * in the medium does not destroy the least durable component of the cementing substance (clay, biotite, etc.). In this case, only films of a surface-bound liquid are destroyed. Therefore, changes in the permeability of the medium are reversible after the cessation of electrical processing, the flow rate of the well is restored. In the case when the current density exceeds the threshold value in thin capillaries that limit the permeability of the medium, the destruction of the cementing substance begins. In thin capillaries, a sharp localization of the energy release density occurs, which leads to a restructuring of the structure of the void space of the medium and an irreversible increase in its effective permeability. The degree of energy localization in thin capillaries is taken into account in the formula for determining j * by the coefficient k, which characterizes the degree of heterogeneity of the medium at the micro level. When the current pulse duration is less than the characteristic energy dissipation time due to thermal conductivity effects, most of the energy is localized in the vicinity of the liquid saturating the capillary. The characteristic energy dissipation time is estimated as τ = d 2 / a 2 where d is the characteristic scale of microinhomogeneity of the medium (of the order of grain size), and a 2 is the piezoelectric conductivity coefficient that determines the propagation velocity of the heat wave front in the skeleton of the medium.
Экспериментально показано, что при скважности импульсов (отношение времени полупериода воздействия к длительности импульса) не превышающей 6, эффективность электрообработки практически не снижается. Поэтому, увеличивая скважность импульсов до G, можно получить существенную экономию электроэнергии при электрообработке продуктивного пласта. При превышении некоторого порогового значения энерговложения в микронеоднородную среду в ней начинается образование газовых пузырьков в тонких микрокаппилярах, что приводит к резкому снижению проницаемости среды. Поэтому при электрообработке среды с целью необратимого увеличения ее проницаемости время электрообработки не должно превышать t*. Величина t* определяется по формуле (2), в которую входит T* температура, при которой начинается процесс газовой кольматации. Величина зависит от структуры пустотного пространства и определяется экспериментально для различных типов горных пород. В случае, когда выполняется условие j>j*, а время электрообработки превышает величину t*, в среде начинается процесс газовой кольматации, приводящий к снижению проницаемости среды вплоть до нуля. Пропуская через продуктивный пласт электрический ток, этот процесс можно поддерживать сколь угодно долго. После прекращения электродействия через некоторое время (время растворения газовых пузырьков в жидкости) фильтрационные характеристики среды восстанавливаются.It was experimentally shown that when the duty cycle of the pulses (the ratio of the half-time of the exposure to the pulse duration) does not exceed 6, the efficiency of the electric processing practically does not decrease. Therefore, by increasing the duty cycle of pulses to G, one can obtain significant energy savings during the electrical treatment of the reservoir. If a certain threshold value of energy input into a micro-inhomogeneous medium is exceeded, the formation of gas bubbles in thin microcapillaries begins in it, which leads to a sharp decrease in the permeability of the medium. Therefore, during the electric treatment of the medium with the aim of irreversibly increasing its permeability, the electric treatment time should not exceed t * . The value of t * is determined by formula (2), which includes T * temperature, at which the process of gas clogging begins. The value depends on the structure of the void space and is determined experimentally for various types of rocks. In the case when the condition j> j * is satisfied, and the electric processing time exceeds the value t * , the process of gas clogging begins in the medium, leading to a decrease in the permeability of the medium down to zero. By passing electric current through the reservoir, this process can be maintained as long as you like. After the cessation of electric activity after some time (the time of dissolution of gas bubbles in a liquid), the filtration characteristics of the medium are restored.
При разработке месторождений методом подземного выщелачивания в сочетании с электрообработкой продуктивного пласта для интенсификации процесса выщелачивания возникает проблема, связанная с разрушением (растворением) электродов кислотой. Пропускание однополярного электрического тока приводит к тому, что в результате электролиза резко увеличивается скорость растворения одного из электродов. Использование же реверсируемого импульсного тока позволяет предотвратить электролизное разрушение электродов, поскольку полярность их в процессе электрообработки меняется. When developing deposits by underground leaching in combination with the electrical treatment of the reservoir to intensify the leaching process, a problem arises with the destruction (dissolution) of the electrodes by acid. Passing a unipolar electric current leads to the fact that as a result of electrolysis, the dissolution rate of one of the electrodes increases sharply. The use of reversible pulsed current prevents electrolysis destruction of the electrodes, since their polarity changes during the electric processing.
При электрообработке продуктивных пластов весьма часто возникает необходимость снижения напряжения между электродами, что может быть связано как с требованиями по технике безопасности, так и с параметрами имеющихся в наличии стандартных источников тока для электрообработки. В этом случае величину плотности тока, протекающего через прифильтровую зону скважины, увеличивают за счет снижения эффективного сопротивления между электродами. In the electrical treatment of productive formations, it is often necessary to reduce the voltage between the electrodes, which may be related both to safety requirements and to the parameters of the available standard current sources for electrical processing. In this case, the magnitude of the current density flowing through the filter zone of the well is increased by reducing the effective resistance between the electrodes.
Таким образом, предложенный способ дает возможность управлять проницаемостью призабойной зоны скважины, а в случае реализации необратимых изменений фильтрационных характеристик достигать высокой эффективности электрообработки и за счет оптимизации длительности и скважинного импульса тока снижать тепловые потери. Thus, the proposed method makes it possible to control the permeability of the bottomhole zone of the well, and in the case of irreversible changes in the filtration characteristics to achieve high efficiency of electrical processing and by optimizing the duration and downhole current pulse to reduce heat loss.
Claims (5)
где k коэффициент, характеризующий структуру пустотного пространства среды k 0,5 0,001;
σ*- минимальное значение предела прочности цементирующего вещества на разрыв, бар;
m пористость среды;
C теплоемкость раствора, Дж/(кг•град);
ρ - плотность среды, кг/м3;
ρэл- удельное электросопротивление насыщающей среду жидкости, Ом;
β - коэффициент температурного расширения насыщающей жидкости, град-1;
α - коэффициент объемного расширения насыщающей жидкости, бар-1;
d характерный масштаб неоднородности, например размер зерна, м;
а2 коэффициент пьезопроводности, a2= λ/Cρ, м2/с;
λ - коэффициент теплопроводности,
и при реализации обратимого увеличения проницаемости воздействуют электрическим током с плотностью меньше значения критической плотности, при реализации необратимого изменения проницаемости пропускают ток с плотностью больше j*, длительностью импульса не более τ = d2/a2, со скважностью импульса не более 6 в течение времени не более t*, которое определяют экспериментально или по формуле
где T* температура начала газовой кольматации среды, град,
а при реализации обратимого уменьшения проницаемости среды через нее пропускают импульсный ток с плотностью не менее значения критической плотности, скважностью импульса не более 6 в течение времени, превышающего t*.1. The method of controlling the permeability of the bottom of the well, including the allocation of the bottom of the well and exposure to it with a pulsed electric current, characterized in that, in order to increase control efficiency by changing the permeability due to the restructuring of the structure of the void space, the nature of the reversibility of the change in the permeability of the mountain is preliminarily determined masses and determine the critical density of electric current experimentally or by the formula
where k is a coefficient characterizing the structure of the void space of the medium k 0.5 0.001;
σ * is the minimum value of tensile strength of cementing substance, bar;
m porosity of the medium;
C is the heat capacity of the solution, J / (kg • deg);
ρ is the density of the medium, kg / m 3 ;
ρ el - the electrical resistivity of the fluid saturating the medium, Ohm;
β is the coefficient of thermal expansion of the saturating liquid, deg -1 ;
α is the coefficient of volume expansion of the saturating liquid, bar -1 ;
d characteristic scale of heterogeneity, for example, grain size, m;
and 2 is the coefficient of piezoconductivity, a 2 = λ / Cρ, m 2 / s;
λ is the coefficient of thermal conductivity,
and when a reversible increase in permeability is realized, they are exposed to an electric current with a density less than the critical density value, when an irreversible change in permeability is realized, a current with a density greater than j * is transmitted, the pulse duration is not more than τ = d 2 / a 2 , and the pulse duty cycle is not more than 6 for a time no more than t * , which is determined experimentally or by the formula
where T * is the temperature of the onset of gas colmatation of the medium, deg
and when implementing a reversible decrease in the permeability of the medium, a pulsed current with a density of not less than the critical density and a duty cycle of not more than 6 for a time exceeding t * is passed through it.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4896049 RU2089727C1 (en) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | Method of changing permeability of formation mass in underground leaching process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4896049 RU2089727C1 (en) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | Method of changing permeability of formation mass in underground leaching process |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2089727C1 true RU2089727C1 (en) | 1997-09-10 |
Family
ID=21551863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4896049 RU2089727C1 (en) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | Method of changing permeability of formation mass in underground leaching process |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2089727C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004001187A1 (en) * | 2002-06-21 | 2003-12-31 | Vasneva, Galina Ivanovna | Method for increasing the penetrability of the bottom-hole area of an oil-bearing formation |
| RU2520672C2 (en) * | 2012-09-28 | 2014-06-27 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Production simulation method in oil wells and device for its implementation |
-
1990
- 1990-12-26 RU SU4896049 patent/RU2089727C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 478935, кл. E 21 B 43/28, 1972. Патент США N 4071278, кл. 299/53, 1978. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004001187A1 (en) * | 2002-06-21 | 2003-12-31 | Vasneva, Galina Ivanovna | Method for increasing the penetrability of the bottom-hole area of an oil-bearing formation |
| RU2520672C2 (en) * | 2012-09-28 | 2014-06-27 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Production simulation method in oil wells and device for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4852650A (en) | Hydraulic fracturing with a refractory proppant combined with salinity control | |
| US3103975A (en) | Communication between wells | |
| US6651741B2 (en) | Method of increasing productivity of oil, gas and hydrogeological wells | |
| CA2247483C (en) | Chemically induced stimulation of subterranean carbonaceous formations with aqueous oxidizing solutions | |
| US4078612A (en) | Well stimulating process | |
| US4815791A (en) | Bedded mineral extraction process | |
| RU2089727C1 (en) | Method of changing permeability of formation mass in underground leaching process | |
| US6199634B1 (en) | Method and apparatus for controlling the permeability of mineral bearing earth formations | |
| RU2243366C2 (en) | Method for acoustic treatment of wells of system for preservation of bed pressure | |
| RU2085721C1 (en) | Method for treating down-hole zone of bed | |
| RU2209936C2 (en) | Method of thermochemical treatment of oil formation | |
| RU2215126C2 (en) | Method of recovery and maintenance of well productivity | |
| RU2100584C1 (en) | Method for enhancing of oil well productivity | |
| RU2108463C1 (en) | Method of preventing outbursts of coal and gas and rock bumps | |
| RU2208146C1 (en) | Method of increase of permeability of oil-bearing formation bottomhole zone | |
| RU2209952C1 (en) | Method of oil pool development | |
| SU750045A1 (en) | Water well reclaiming method | |
| RU2262592C2 (en) | Method for secondary two-phase saturated formation penetration | |
| RU2069262C1 (en) | Method for single-hole underground leaching of ore bodies | |
| RU2044874C1 (en) | Method for thermal mine recovery of high-viscosity oil from formation | |
| RU2122109C1 (en) | Method of increasing oil recovery | |
| RU2410528C1 (en) | Method of protection against sand phenomena in well | |
| RU2105141C1 (en) | Method for development of oil deposit with low-permeable clay-bearing reservoir | |
| RU2211919C2 (en) | Method of increase of well productivity | |
| RU2055983C1 (en) | Method for reagent demudding of wells |