RU2789772C1 - Method for decolmating filters and well pre-filter zone - Google Patents

Method for decolmating filters and well pre-filter zone Download PDF

Info

Publication number
RU2789772C1
RU2789772C1 RU2022115413A RU2022115413A RU2789772C1 RU 2789772 C1 RU2789772 C1 RU 2789772C1 RU 2022115413 A RU2022115413 A RU 2022115413A RU 2022115413 A RU2022115413 A RU 2022115413A RU 2789772 C1 RU2789772 C1 RU 2789772C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
well
filter zone
wells
carried out
bubbling
Prior art date
Application number
RU2022115413A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Анатольевич Руденко
Владимир Васильевич Данилейко
Сергей Викторович Романов
Олеся Николаевна Васюта
Original Assignee
Акционерное общество "РУСБУРМАШ"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "РУСБУРМАШ" filed Critical Акционерное общество "РУСБУРМАШ"
Application granted granted Critical
Publication of RU2789772C1 publication Critical patent/RU2789772C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: geotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to the field of geotechnology, and in particular to methods for restoring the injectivity of technological wells in the extraction of minerals by downhole underground leaching in infiltration-type deposits. The method for decolmatation of the near-filter zone of wells includes chemical treatment with ammonium bifluoride and sulfuric acid, forcing a column of liquid in the well with a process solution, and keeping the solutions in the near-filter zone of the well. Ammonium bifluoride is used in crystalline form, and delivery to the filter zone is carried out by filling it through the wellhead. The mixing of the reagents in the near-filter zone is carried out by bubbling at a pressure of the gas-air mixture above atmospheric, but below the liquid column in the well. The exposure of the solution in the well is not more than 10 hours. Wells are preferably injection. Bubbling is carried out with a gaseous oxidizer for 1 hour. Air oxygen is used as a gaseous oxidizer.
EFFECT: increasing the efficiency of mining operations by increasing the turnaround time and well operability.
5 cl, 2 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области геотехнологии, а именно к способам восстановления приемистости технологических скважин при добыче полезных ископаемых скважинным подземным выщелачиванием на месторождениях инфильтрационного типа.The invention relates to the field of geotechnology, and in particular to methods for restoring the injectivity of technological wells in the extraction of minerals by downhole underground leaching in infiltration-type deposits.

Предшествующий уровень техникиPrior Art

Известны способы декольматации фильтров путем механического удаления глинистых корок или с помощью кислот, щелочей и т.д., т.е. химические способы (см. В.М. Гаврилко, B.C. Алексеев. Фильтры буровых скважин. Изд.2 переработанное и дополненное. М. Недра, 1976 с. 307-338).Known methods of filter decolmatization by mechanical removal of clay cakes or with the help of acids, alkalis, etc., i.e. chemical methods (see V.M. Gavrilko, B.C. Alekseev. Filters of boreholes. Ed. 2 revised and supplemented. M. Nedra, 1976 p. 307-338).

Основными недостатками этих способов являются низкая степень очистки фильтров и непродолжительный период межремонтного цикла.The main disadvantages of these methods are the low degree of filter cleaning and the short period between overhauls.

Наиболее близким (прототип) к заявленному является способ декольматации прифильтровой зоны скважин, включающий закачку в скважину раствора бифторида аммония и серной кислоты, концентрацией 40 г/л, продавливание столба жидкости в скважине технологическим раствором, выдержку растворов в скважине, преимущественно в откачной не менее 24 часов, при содержании серной кислоты и бифторид аммония в массовом соотношении 1:2,1-6,4 (патент Республики Казахстан №32339. СПОСОБ ДЕКОЛЬМАТАЦИИ ФИЛЬТРОВ И ПРИФИЛЬТРОВОЙ ЗОНЫ СКВАЖИН /Ниетбаев М.А. и др. опубл. 16.02.2016 г.).The closest (prototype) to the claimed is a method of decolmatization of the near-filter zone of wells, including pumping into the well a solution of ammonium bifluoride and sulfuric acid, a concentration of 40 g/l, forcing a liquid column in the well with a process solution, keeping the solutions in the well, mainly in the pumping out at least 24 hours, with the content of sulfuric acid and ammonium bifluoride in a mass ratio of 1: 2.1-6.4 (patent of the Republic of Kazakhstan No. 32339. METHOD OF DECLAMATION OF FILTERS AND WELL PRE-FILTER ZONE / Nietbaev M.A. and others. publ. 16.02.2016 .).

Основным недостатком известного способа является разубоживание раствора бифторида аммония пластовой жидкостью и длительность выдержки растворов в обрабатываемой скважине.The main disadvantage of the known method is the dilution of the ammonium bifluoride solution by formation fluid and the duration of exposure of the solutions in the treated well.

Заявляемое техническое решение направлено на создание высокоэффективного способа декольматации фильтров и фильтровой зоны за счет сокращения времени выдержки смеси растворов в прифильтровой зоне и увеличения межремонтного цикла скважин.The proposed technical solution is aimed at creating a highly efficient method for decolmatation of filters and the filter zone by reducing the exposure time of the mixture of solutions in the filter zone and increasing the overhaul cycle of wells.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Технический результат, достигаемый применением нового способа декольматации прифильтровой зоны скважин, заключается в эффективной обработке смесью бифторида и серной кислоты, где бифторид доставляют в фильтровую зону в кристаллическом виде и растворяют непосредственно в зоне фильтра путем барботажа, что повышает качество декольматации и снижает затраты на обработку скважины.The technical result achieved by using a new method for decolmatation of the near-filter zone of wells consists in effective treatment with a mixture of bifluoride and sulfuric acid, where the bifluoride is delivered to the filter zone in crystalline form and dissolved directly in the filter zone by bubbling, which improves the quality of decolmatation and reduces the cost of well treatment .

Существенный признак «бифторид аммония подают в фильтровую зону в кристаллическом виде» является отличительным для данного технического решения, позволяющий избежать потерь реагента, т.к. раствор готовят непосредственно в фильтровой зоне, что повышает эффективность обработки кольматантов в зоне фильтра (Джакупов Д.А. «Повышение эффективности различных схем скважинного подземного выщелачивания при разработке сложных гидрогенных месторождений». Диссертация на соискание ученой степени PhD. Алматы, 2019 г., с. 81-85).The essential feature "ammonium bifluoride is supplied to the filter zone in crystalline form" is distinctive for this technical solution, which allows to avoid the loss of the reagent, because the solution is prepared directly in the filter zone, which increases the efficiency of processing colmatants in the filter zone (Dzhakupov D.A. “Improving the efficiency of various schemes of borehole underground leaching in the development of complex hydrogenous deposits.” PhD dissertation. Almaty, 2019, p. 81-85).

Отличительный существенный признак «перемешивание реагентов в прифильтровой зоне производят барботажем при давлении газовоздушной смеси выше атмосферного, но ниже столба жидкости в скважине» является одновременно и новым, т.к. данный признак в открытой печати авторам не встречался. Приготовление растворов с использованием барботажа и газовоздушной смеси широко известно, однако этот процесс обычно осуществляют на поверхности в специальных емкостях, после чего растворы направляют к месту их назначения (в скважины, трубопроводы и т.д.). При этом снижается эффективность воздействия реагента на объект, за счет разбавления его по пути доставки в объеме столба жидкости скважины. В предлагаемом решении барботаж осуществляют непосредственно в фильтровой зоне, где бифторид аммония растворяют и смешивают с сернокислотным раствором одновременно доставляя полученную смесь в прифильтровую зону. Граничные показатели силы газовоздушного потока предопределяют минимальное давление для осуществления барботажа и перемешивания реагентов, а также верхний уровень давления газовоздушной смеси при котором осуществление активного перемешивания еще возможно. Превышение верхнего уровня давления (более чем давление столба жидкости в скважине) приведет к выбросу столба жидкости из скважины, что не является целью барботажа.The distinctive essential feature "the mixing of reagents in the near-filter zone is carried out by bubbling at a pressure of the gas-air mixture above atmospheric, but below the liquid column in the well" is at the same time new, because this sign was not found in the open press by the authors. The preparation of solutions using bubbling and a gas-air mixture is widely known, but this process is usually carried out on the surface in special containers, after which the solutions are sent to their destination (wells, pipelines, etc.). At the same time, the efficiency of the reagent impact on the object decreases due to its dilution along the delivery path in the volume of the well liquid column. In the proposed solution, bubbling is carried out directly in the filter zone, where ammonium bifluoride is dissolved and mixed with a sulfuric acid solution while simultaneously delivering the resulting mixture to the filter zone. The boundary indicators of the force of the gas-air flow predetermine the minimum pressure for bubbling and mixing of the reagents, as well as the upper pressure level of the gas-air mixture at which active mixing is still possible. Exceeding the upper pressure level (more than the pressure of the liquid column in the well) will result in the release of the liquid column from the well, which is not the purpose of bubbling.

Отличительный существенный признак «выдержка раствора в скважине составляет не более 10 часов» определяет достаточное время для реагирования с кольматантами в прифильтровой зоне. В первую очередь химические реагенты контактируют с кольматантами, тратя на их растворение всю свою энергию. И этот процесс происходит в первые часы контакта. На практике происходит следующее - после химической обработки скважины при ремонтно-восстановительных работах (РВР), скважину оставляют на 24-48 часов выстойки с реагентами и не потому что это период наиболее эффективного воздействия на кольматанты, а просто так удобнее -через сутки - двое в это же дневное время, а так придется ночью или под утро приезжать на скважину, что не совсем согласуется с графиками работы бригад РВР. Наиболее активное растворение кольматантов происходит в период первых 10 часов выстойки - Фиг. 1, а затем растворение резко замедляется и осуществляется в режиме вялотекущего процесса, затрагивая не только остатки кольматантов, но и минералы, которые слагают пласт в районе прифильтровой зоны скважины, что является нежелательным фактором, увеличивающим минерализацию технологических растворов. Существенность данного признака выражается в сокращении времени обработки и, следовательно, скорейшего введения скважины в эксплуатацию, что позволяет получить дополнительный продукт.The distinctive essential feature "solution exposure in the well is no more than 10 hours" determines sufficient time to react with bridging agents in the near-filter zone. First of all, chemical reagents come into contact with bridging agents, spending all their energy on their dissolution. And this process occurs in the first hours of contact. In practice, the following happens - after the chemical treatment of the well during repair and restoration work (RVR), the well is left for 24-48 hours of exposure with reagents, and not because this is the period of the most effective effect on bridging agents, but it’s just more convenient - in a day - two in this is daytime, otherwise you will have to come to the well at night or in the morning, which is not entirely consistent with the work schedules of the RVR teams. The most active dissolution of colmatants occurs during the first 10 hours of exposure - Fig. 1, and then the dissolution slows down sharply and is carried out in the mode of a sluggish process, affecting not only the remains of bridging agents, but also the minerals that compose the formation in the area of the near-filter zone of the well, which is an undesirable factor that increases the mineralization of technological solutions. The significance of this feature is expressed in the reduction of treatment time and, consequently, the early commissioning of the well, which allows obtaining an additional product.

Отличительный существенный признак «скважины являются предпочтительно закачными» - отражает специфику лито-фациального и минералого-геохимического составов рудовмещающих пластов месторождений палеодолинного типа в Витимском урановорудном районе. Разложение сернокислотным раствором глинистых пород и минералов (каолинита, монтмориллонита, кальцита, магнезита, сидерита и др.) приводит к химической кольматации фильтров и прифильтровой зоны технологических скважин. Процесс происходит по продолжительности от нескольких суток до десятков лет (Геотехнология урана (российский опыт). И.Д. Акимова, А.С. Бабкин, А.Г. Иванов и др. КДУ, М. 2017, с. 150). Закачные скважины на добычных полигонах подвергаются кольматации за 14-20 суток и приемистость у них падает с 2,5-3,0 м3/час до 0,2-0,3 м3/час. Поэтому первоочередность проведения обработки закачных скважин является приоритетной.The distinctive essential feature “wells are preferably injection wells” reflects the specifics of the lithofacies and mineralogical and geochemical composition of ore-bearing strata of paleovalley-type deposits in the Vitim uranium ore region. Decomposition of clayey rocks and minerals (kaolinite, montmorillonite, calcite, magnesite, siderite, etc.) with sulfuric acid solution leads to chemical clogging of filters and the near-filter zone of technological wells. The process occurs in duration from several days to tens of years (Geotechnology of uranium (Russian experience). I.D. Akimova, A.S. Babkin, A.G. Ivanov et al. KDU, M. 2017, p. 150). Injection wells at production sites undergo clogging for 14-20 days and their injectivity drops from 2.5-3.0 m 3 /hour to 0.2-0.3 m 3 /hour. Therefore, the priority of treatment of injection wells is a priority.

Отличительный существенный признак «барботаж осуществляют газообразным окислителем в течение 1 часа», определяет временную достаточность перемешивания реагентов в фильтровой зоне газовоздушной смесью подаваемую компрессором через шланг диаметром 32 мм. Как показывает опыт, подача воздуха в течение часа позволяет полностью растворить кристаллы бифторида аммония и перемешать реагенты (бифторид аммония и раствор серной кислоты 50 г/л по реакции 2NH4HF2+H2SO4=(NH4)2SO4+4HF). Подача воздуха свыше 1 часа повлечет неоправданные расходы, в том числе и дизельного топлива.The distinctive essential feature "bubbling is carried out with a gaseous oxidizer for 1 hour" determines the temporary sufficiency of mixing the reagents in the filter zone with the gas-air mixture supplied by the compressor through a hose with a diameter of 32 mm. As experience shows, the supply of air for an hour allows you to completely dissolve the crystals of ammonium bifluoride and mix the reagents (ammonium bifluoride and sulfuric acid solution 50 g/l according to the reaction 2NH4HF2+H2SO4=(NH4)2SO4+4HF). Air supply for more than 1 hour will entail unjustified costs, including diesel fuel.

Отличительный существенный признак «в качестве газообразного окислителя используют кислород воздуха», позволяет обойтись наиболее экономичным газообразным окислителем, для достижения поставленной цели - растворения и перемешивание реагентов.The distinctive essential feature "air oxygen is used as a gaseous oxidizer" makes it possible to get by with the most economical gaseous oxidizer to achieve the goal - dissolution and mixing of the reagents.

Совокупность вышеперечисленных отличительных существенных признаков заявляемого технического решения позволяет увеличить межремонтный цикл технологических скважин до 72 суток и достичь заявленной цели в полной мере.The combination of the above distinctive essential features of the proposed technical solution allows you to increase the turnaround cycle of technological wells up to 72 days and achieve the stated goal in full.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Ниже приводятся сведения, подтверждающие осуществление предлагаемого изобретения и показана его эффективность по отношению к известным техническим решениям.The following is information confirming the implementation of the proposed invention and shows its effectiveness in relation to known technical solutions.

На схеме - Фиг. 2 показан пример осуществления заявляемого способа.On the diagram - Fig. 2 shows an example of the proposed method.

В технологическую скважину (1) через воронку (2) засыпают бифторид аммония (3) в кристаллическом виде 25 кг, который попадает в зону фильтра (4), затем по шлангу (5) в зону фильтра (4) подают сернокислотный раствор (6), концентрацией 50 г/л в количестве равном столбу жидкости скважины. Так при внутреннем диаметре скважины 0,124 м и высоте столба жидкости 70 м объем сернокислотного раствора составит: 3,14 × 0,0622 × 70 = 0,8 м3. Затем, по шлангу (5) осуществляют барботаж реагентов в фильтровой зоне (4) скважины подавая воздух (7) от компрессора, например, XRVS 336 фирмы «Atlas Сорсо» в течение 1 часа. Давление газовоздушной смеси устанавливают не больше давления столба жидкости в скважине. Например, уровень подземных вод (8) в скважине находится на глубине 130 м, при глубине скважины 200 м. Соответственно, столб жидкости равен 70 м, при этом давление, при подаче воздуха в фильтровую зону (4) скважины (1) составит 6 атмосфер. После выдержки раствора в течении 10 часов осуществляют эрлифтную прокачку скважины через шланг (5) с удалением механических и химических кольматанов из фильтровой зоны (4).Ammonium bifluoride (3) in crystalline form 25 kg is poured into the technological well (1) through a funnel (2), which enters the filter zone (4), then sulfuric acid solution (6) is fed through the hose (5) into the filter zone (4) , with a concentration of 50 g/l in an amount equal to the liquid column of the well. So with an inner diameter of the well of 0.124 m and a liquid column height of 70 m, the volume of the sulfuric acid solution will be: 3.14 × 0.062 2 × 70 = 0.8 m 3 . Then, the reagents are bubbling through the hose (5) in the filter zone (4) of the well, supplying air (7) from a compressor, for example, XRVS 336 from Atlas Copco for 1 hour. The pressure of the gas-air mixture is set no more than the pressure of the liquid column in the well. For example, the groundwater level (8) in the well is at a depth of 130 m, with a well depth of 200 m. Accordingly, the liquid column is 70 m, while the pressure when air is supplied to the filter zone (4) of the well (1) will be 6 atmospheres . After holding the solution for 10 hours, airlift pumping of the well through the hose (5) is carried out with the removal of mechanical and chemical colmatans from the filter zone (4).

Эффективность использования заявляемого изобретения заключается в сокращении времени обработки технологических скважин при проведении РВР и увеличении добытого металла. Так, например, при дебите скважины в 6 м3/час и содержании в продуктивном растворе 90 мг/л металла и сокращении времени выстойки скважины под реагентной обработкой с 24 часов до 10 часов получим, что за 14 часов будет добыто 7,5 кг металла с одной скважины дополнительно. А откачных скважин на аналогичных месторождениях порядка 250-300 штук. Соответственно это составит 1,8 - 2,2 тонны металла, что в денежном эквиваленте будет не менее 7,5-9,0 млн. руб.The efficiency of using the claimed invention lies in reducing the processing time of technological wells during RWR and increasing the extracted metal. So, for example, with a well flow rate of 6 m 3 / h and a content of 90 mg/l of metal in the productive solution and a reduction in the time of well standing under reagent treatment from 24 hours to 10 hours, we get that 7.5 kg of metal will be produced in 14 hours from one well additionally. And there are about 250-300 pumping wells in similar fields. Accordingly, this will amount to 1.8 - 2.2 tons of metal, which in monetary terms will be at least 7.5-9.0 million rubles.

Claims (5)

1. Способ декольматации прифильтровой зоны скважин, включающий химическую обработку бифторидом аммония и серной кислотой, продавливание столба жидкости в скважине технологическим раствором и выдержку растворов в прифильтровой зоне скважины, отличающийся тем, что бифторид аммония используют в кристаллическом виде, а доставку в фильтровую зону осуществляют путем засыпки его через оголовок скважины, при этом перемешивание реагентов в прифильтровой зоне производят барботажем при давлении газовоздушной смеси выше атмосферного, но ниже столба жидкости в скважине.1. The method of decolmatation of the filter zone of wells, including chemical treatment with ammonium bifluoride and sulfuric acid, forcing the liquid column in the well with a process solution and keeping the solutions in the filter zone of the well, characterized in that ammonium bifluoride is used in crystalline form, and delivery to the filter zone is carried out by backfilling it through the head of the well, while the mixing of the reagents in the near-filter zone is carried out by bubbling at a pressure of the gas-air mixture above atmospheric, but below the liquid column in the well. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выдержка раствора в скважине составляет не более 10 ч.2. The method according to p. 1, characterized in that the exposure of the solution in the well is no more than 10 hours. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что скважины являются предпочтительно закачными.3. The method according to p. 1, characterized in that the wells are preferably injection. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что барботаж осуществляют газообразным окислителем в течение 1 ч.4. The method according to p. 1, characterized in that sparging is carried out with a gaseous oxidizer for 1 hour. 5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что в качестве газообразного окислителя используют кислород воздуха.5. The method according to p. 4, characterized in that air oxygen is used as a gaseous oxidizer.
RU2022115413A 2022-06-07 Method for decolmating filters and well pre-filter zone RU2789772C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2789772C1 true RU2789772C1 (en) 2023-02-09

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1728778A1 (en) * 1990-01-03 1992-04-23 Научно-Исследовательский Институт Строительных Конструкций Device for monitoring strength characteristics of ferromagnetic articles
RU2373385C1 (en) * 2008-02-01 2009-11-20 Виктор Николаевич Гусаков Method for treatment of well bottom zones of production wells
RU2724833C1 (en) * 2019-04-29 2020-06-25 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" Treatment method of bottomhole formation zone with terrigenous type of reservoir

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1728778A1 (en) * 1990-01-03 1992-04-23 Научно-Исследовательский Институт Строительных Конструкций Device for monitoring strength characteristics of ferromagnetic articles
RU2373385C1 (en) * 2008-02-01 2009-11-20 Виктор Николаевич Гусаков Method for treatment of well bottom zones of production wells
RU2724833C1 (en) * 2019-04-29 2020-06-25 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" Treatment method of bottomhole formation zone with terrigenous type of reservoir

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ДЖАКУПОВ Д.А. "Повышение эффективности различных схем скважинного подземного выщелачивания при разработке сложных гидрогенных месторождений", Диссертация на соискание ученой степени доктора философии, Алматы, 2019, с.81-85. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4155982A (en) In situ carbonate leaching and recovery of uranium from ore deposits
CA1098029A (en) Process for recovery of mineral values from underground formations
US3860289A (en) Process for leaching mineral values from underground formations in situ
US6648551B1 (en) Method for stabilizing and reducing permeability of geologic or waste materials
US4358158A (en) Solution mining process
RU2789772C1 (en) Method for decolmating filters and well pre-filter zone
US4243638A (en) Iron EDTA chelate catalyzed oxidation of uranium
US3896879A (en) Stimulation of recovery from underground deposits
RU2361077C1 (en) Method of combined development of ore
RU2272897C1 (en) Well development method
US3915499A (en) Acid pre-treatment method for in situ ore leaching
RU2550764C1 (en) Method of metal extraction from ores
US4358157A (en) Solution mining process
US3865435A (en) Stimulation of recovery from underground deposits
Rakishev et al. Increasing of filtration characteristics of ore bodies in borehole uranium mining
US4342484A (en) Well stimulation for solution mining
RU2497962C1 (en) Method to extract dispersed gold from refractory ores
RU2261323C1 (en) Treatment method for bottomhole area of terrigenous bed of gas well under abnormal low pressure
RU2246002C1 (en) Method for extracting gold from ores in place of deposition thereof
SU1074990A1 (en) Method of acid treatment of well
US20230407737A1 (en) Sandstone stimulation
CN115506768B (en) Sandstone type uranium ore supercritical CO2Fracturing-in-situ leaching mining and CO2Sealing and storing integrated method
Liao et al. Oxygen Used as an Oxidizer in Acid In-Situ Leach Uranium: From Theory to Practice
SU1113553A1 (en) Method of hole hydraulic winning of useful minerals
RU2173773C1 (en) Method of treating reservoir containing carbonate component