RU2224104C1

RU2224104C1 - Способ подземного растворения соляных залежей

Info

Publication number: RU2224104C1
Application number: RU2002134859/03A
Authority: RU
Inventors: С.П. Мозер; С.А. Толстунов
Original assignee: Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (Технический университет)
Priority date: 2002-12-23
Filing date: 2002-12-23
Publication date: 2004-02-20

Abstract

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при добыче ископаемых солей подземным растворением через буровые скважины. Техническим результатом изобретения является повышение производительности рассолодобычи путем повышения скорости восходящего потока растворителя. Способ включает бурение скважины в соляную залежь, обсадку скважины, оборудование концентрически расположенными трубами, подачу по трубам растворителя и нерастворителя, размыв подготовительного горизонтального вруба и вертикальной выработки, размыв камеры путем заглубленной водоподачи. Предварительно на поверхности растворитель насыщают углекислым газом в массовом отношении углекислого газа к растворителю от 0,02:1 до 0,16:1, а нерастворитель смешивают с абсорбентом углекислого газа в массовом отношении абсорбента к углекислому газу от 1,1:1 до 1,5:1 и периодически подают в камеру. Плотность абсорбента меньше плотности растворителя, но больше плотности нерастворителя. В качестве абсорбента применяют гопкалит класса Е. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.,1 ил.

Description

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при добыче ископаемых солей подземным растворением через буровые скважины.

Известен способ создания подземной емкости в отложениях каменной соли. В течение эксплуатационного периода через скважину в емкость осуществляют подачу пресной воды. Происходит растворение соли и образование рассола. Определяют концентрацию рассола и при концентрации 140-150 кг/м³ производят отвод рассола из подземной емкости на поверхность. При этом извлечение соли из рассола с отделением воды производят обратным осмосом в осмотической установке. Насыщенный рассол по трубопроводу отводят на утилизацию или закачивают через поглотительную скважину в поглощающий пласт. Пресную воду подают в рецикл по трубопроводу в технологическую скважину.

Недостатком данного способа является низкая скорость движения восходящего потока растворителя, и, вследствие этого, низкая производительность рассолодобычи (А.С. 1633099, Е 21 В 43/28, 07.03.1991, бюл. № 9).

Известен способ подземного растворения соляных залежей, принятый за прототип. Бурят скважину и размывают в области ее забоя подготовительный горизонтальный вруб. Затем размывают вертикальную выработку путем подачи растворителя при заглубленной водоподаче. Подают нерастворитель в вертикальную выработку и поддерживают его у кровли последней. Для размыва подземной камеры в нижнюю часть вертикальной выработки подают растворитель. Одновременно с ним в верхнюю часть вертикальной выработки подают раствор хлористого натрия с концентрацией 25,5-26% и водородным показателем рН в пределах 6-7. Расход рассола поддерживают в пределах 0,2-0,5 от расхода рассола. Рассол, перемешиваясь с восходящим потоком, образует зону смешения с повышенной концентрацией рассола.

Недостатком данного способа является низкая скорость движения восходящего потока растворителя, и, вследствие этого, низкая производительность рассолодобычи (А.С. 1488446, Е 21 В 43/28, 23.06.1989, бюл. №23).

Техническим результатом изобретения является повышение производительности рассолодобычи путем повышения скорости восходящего потока растворителя.

Технический результат достигается тем, что в способе подземного растворения соляных залежей, включающем бурение скважины в соляную залежь, обсадку скважины, оборудование концентрически расположенными трубами, подачу по трубам растворителя и нерастворителя, размыв подготовительного горизонтального вруба и вертикальной выработки, размыв камеры путем заглубленной водоподачи, согласно изобретению предварительно на поверхности растворитель насыщают углекислым газом в массовом отношении углекислого газа к растворителю от 0,02:1 до 0,16:1, а нерастворитель смешивают с абсорбентом углекислого газа в массовом отношении абсорбента к углекислому газу от 1,1:1 до 1,5:1 и периодически подают в камеру, причем плотность абсорбента меньше плотности растворителя, но больше плотности нерастворителя.

Способ характеризуется также тем, что в качестве абсорбента применяют гопкалит класса Е.

Применение предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволяет повысить производительность рассолодобычи путем повышения скорости восходящего потока растворителя.

При насыщении растворителя углекислым газом и подаче по межтрубному пространству на выходе его в пространство камеры происходит резкое изменение давления и начинается выделение пузырьков углекислого газа, которые за счет разницы плотностей поднимаются в верхнюю часть камеры, увлекая за собой значительные массы растворителя, вызывая интенсивное перемешивание жидкости в камере. Таким образом, растворитель оказывает более интенсивное воздействие на процесс размыва камеры.

Способ подземного растворения соляных залежей поясняется чертежом, где:

1 - трубопровод для подвода нерастворителя с абсорбентом;

2 - устройство для приготовления нерастворителя;

3 - клапан для сброса избыточного давления;

4 - эксплуатационная труба;

5 - рассолоподъемная труба;

6 - нерастворитель, например дизельное топливо;

7 - абсорбент, например гопкалит класса Е;

8 - водоподающая труба;

9 - контур камеры растворения;

10 - подготовительный горизонтальный вруб;

11 - соляная залежь.

Способ подземного растворения соляных залежей осуществляется следующим образом.

Через покрывающие породы бурят вертикальную скважину в соляную залежь 11, скважину обсаживают, оборудуют ее тремя концентрически расположенными трубами: эксплуатационной трубой 4, водоподающей трубой 8, рассолоподъемной трубой 5.

Для размыва подготовительного горизонтального вруба 10 башмак рассолоподъемной трубы 5 принимает нижнее проектное положение (1-3 м от забоя скважины), а разница между башмаками водоподающей трубы 8 и рассолоподъемной трубы 5 лежит в пределах от 5 до 15 м (в зависимости от необходимых геометрических размеров подготовительного горизонтального вруба). Затем по зазору между водоподающей трубой 8 и рассолоподъемной трубой 5 под давлением подается растворитель (например, вода), насыщенный на поверхности углекислым газом в массовом отношении углекислого газа к растворителю от 0,02:1 до 0,16:1 (при добавлении меньшего количества углекислого газа увеличение скорости восходящего потока растворителя незначительно, а верхнее значение ограничивается предельным насыщением воды углекислым газом). Нерастворитель смешивают с абсорбентом углекислого газа в массовом отношении абсорбента к углекислому газу от 1,1:1 до 1,5:1. При недостаточном добавлении абсорбента в камере наблюдаются нежелательные перепады давления, а при большом количестве имеет место нерациональное использование абсорбента из-за того, что он не участвует в поглощении углекислого газа. Добавление абсорбента углекислого газа производят в устройстве 2 для приготовления нерастворителя.

Абсорбент с нерастворителем периодически подают в камеру, причем плотность абсорбента меньше плотности растворителя, но больше плотности нерастворителя. С помощью трубопровода 1 для подвода нерастворителя (например, дизельного топлива) с абсорбентом (например, гопкалита класса Е) от устройства 2 для приготовления нерастворителя по зазору между водоподающей трубой 8 и эксплуатационной трубой 4 одновременно с периодической подачей нерастворителя в верхнюю часть камеры подают абсорбент углекислого газа в виде суспензии. Абсорбент из-за разности плотностей занимает промежуточное положение между нерастворителем и растворителем, обеспечивая эффективное взаимодействие углекислого газа и абсорбента, который поглощает углекислый газ из верхней части камеры и препятствует образованию пробок. При насыщении растворителя углекислым газом и подаче по межтрубному пространству на выходе его в пространство камеры происходит резкое изменение давления и начинается выделение пузырьков углекислого газа, которые за счет разницы плотностей поднимаются в верхнюю часть камеры, увлекая за собой значительные массы растворителя, вызывая интенсивное перемешивание жидкости в камере. Таким образом растворитель оказывает более интенсивное воздействие на процесс размыва камеры. Для сброса избыточного давления используют клапан 3.

После размыва подготовительного горизонтального вруба 10 водоподающую трубу 8 поднимают так, что разница между башмаками водоподающей трубы 8 и рассолоподъемной трубы 5 составляет от 15 до 100 м (в зависимости от геометрических размеров камеры) для размыва вертикальной выработки. Затем операции по подаче растворителя, насыщенного углекислым газом, периодической подаче нерастворителя с абсорбентом повторяют по указанной выше последовательности.

После размыва вертикальной выработки камеру отрабатывают путем заглубленной водоподачи, операции по подаче растворителя (например, воды), насыщенного углекислым газом, и периодической подаче нерастворителя (например, дизельного топлива) с абсорбентом (например, гопкалита класса Е) повторяют. Отработку запасов камеры производят до достижения ею проектного контура 9.

Экспериментальные данные по скорости V восходящего потока растворителя в зависимости от содержания углекислого газа приведены в таблице.

Таблица

Жидкость в камеру растворения вводится через скважины, обычно оборудованные двумя висячими колоннами труб. Сечение межтрубья внутренней (146 мм) и внешней (219 мм) колонн, по которому обычно подается вода, весьма мало (площадь 0,0144 м²) в сравнении с сечением камеры (площадь до 7-15 тыс. м²). Поэтому скорости движения жидкости при попадании в камеру резко гасятся и становятся ничтожными по сравнению со скоростями в трубах скважины (при производительности водоподачи 50 м³/ч скорости в трубах близки к 1 м/с). В индивидуальной камере диаметром 100 м при производительности скважины 50 м³/ч при скорости V восходящего потока растворителя 2·10^-3 м/с на обновление жидкости в слое высотой 1 м требуется около 7 суток.

При подаче воды, насыщенной С02 в отношении 0,162 кг/1000 кг Н₂О, абсорбента в виде твердых частиц гопкалита класса Е массой 0,243 кг с плотностью 0,93 кг/м³ в индивидуальной камере диаметром 100 м при производительности скважины 50 м³/ч при скорости V восходящего потока растворителя 20·10^-3 м/с на обновление жидкости в слое высотой 1 м потребуется около 4-х суток, что позволяет повысить производительность рассолодобычи путем повышения скорости восходящего потока растворителя.

Применение данного способа подземного растворения соляных залежей обеспечивает следующие преимущества:

- повышение скорости насыщения растворителя;

- повышение производительности рассолодобычи путем повышения

- скорости восходящего потока растворителя;

- снижение затрат энергии за счет уменьшения числа циклов насыщения.

Claims

1. Способ подземного растворения соляных залежей, включающий бурение скважины в соляную залежь, обсадку скважины, оборудование концентрически расположенными трубами, подачу по трубам растворителя и нерастворителя, размыв подготовительного горизонтального вруба и вертикальной выработки, размыв камеры путем заглубленной водоподачи, отличающийся тем, что предварительно на поверхности растворитель насыщают углекислым газом в массовом отношении углекислого газа к растворителю от 0,02:1 до 0,16:1, а нерастворитель смешивают с абсорбентом углекислого газа в массовом отношении абсорбента к углекислому газу от 1,1:1 до 1,5:1 и периодически подают в камеру, причем плотность абсорбента выбирают меньше, чем плотность растворителя, но больше, чем плотность нерастворителя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве абсорбента применяют гопкалит класса Е.