Способ бесшахтной добычи полезных ископаемых

 

Изобретение относится к геотехнологии и может быть использовано при выщелачивании полезных ископаемых (ПИ). Цель - повышение эффективности добычи ПИ за счет снижения потерь полезного компонента при одновременной интенсификации процессов добычи. Продуктивный горизонт (ПГ), представленный породами с различной проницаемостью, вскрывают эксплуатационными нагнетательными и откачными скважинами (С). Последние оборудуются фильтрами или осуществляется перфорация колонн, размещенных в С. В породы нижнего водоупора ПГ бурят дополнительные С малого диаметра, которые обсаживают и цементируют затрубное пространство. Из этих С на расстоянии от ПГ, исключающем возможность фильтрации жидкости или разрушения пород водоупора, образуют трещины гидроразрыва. Их располагают параллельно ПГ. После формирования направляющей трещины гидроразрыва приступают к добыче ПГ методом выщелачивания. Для этого в нагнетательные С закачивают рабочий флюид, например растворы серной кислоты. Из откачных С откачивают продуктивный флюид с полезным компонентом. В процессе закачки и откачки флюида периодически производят циклы раскрытия и смыкания трещин гидроразрыва в импульсном режиме. Размыкание трещины осуществляют путем нагнетания жидкости в трещины, а смыкание - путем сброса давления в стояке С. При размыкании трещин на заданную величину и ее смыкании в пределах ПГ возникают сжимающие и растягивающие напряжения, направленные по всей площади ПГ. 1 з.п. ф-лы.

„„SU„„1550110

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51)5 E 21 В 43/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 Р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "„.,„

H А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4416638/23-03 (22) 27.04.88 (46) 15.03.90., Бюл; N 10 (71) Московский геолого-разведочный и нститут им ..Сер го Орджони кидз е (72) И.Г.Абдульманов, М.М.Смирнов, В.В.Кадет и В.P.Áóÿíîâ (53) 622.234,4 (088.8) (56) Луценко И.К. и др. Бесшахтная разработка рудных месторождений. М.:

Недра, 1986, с. 105-108.

Авторское свидетельство СССР

И 105754 кл. E 21 В 43/28. (54) СПОСОБ БЕСШАХТНОЙ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ (57) Изобретение относится к геотехнологии и м.б. использовано при выщелачивании полезных ископаемых (ПИ).

Цель - повышение эффективности добычи

ПИ за счет снижения потерь полезного компонента при одновременной интенсификации процессов добычи. Продуктивный горизонт (ПГ), представленный породами с различной проницаемостью, вскрывают эксплуатационными нагнета" тельными и откачными скважинами (С) .

Последние оборудуются фильтрами или осуществляется перфорация колонн, Изобретение относится к геотехнологии и может быть использовано при выщелачивании полезных ископаемых, при добыче вязких нефтей и битумов, а также иных полезных ископаемых.

Цель изобретения - повышение эффективности добычи полезных ископаемых эа счет снижения потерь полезного компонента при одновременной интенсификации процессов добычи, 2 .размещенных в С. В породы нижнего водоупора ПГ бурят дополнительные С малого диаметра, которые обсаживают и цементируют затрубное пространство.

Из этих С на расстоянии от ПГ, исключающем возможность фильтрации жидкости или разрушения пород водоупора, I образуют трещины гидроразрыва. Их располагают параллельно ПГ. После формирования направляющей трещины гидроразрыва приступают к добыче ПГ методом выщелачивания. Для этого в нагнетательные С эакачивают рабочий флюид, например растворы серной кислоты. Из откачных С откачивают продуктивный флюид с полезным компонен- д том. В процессе закачки и откачки флюида периодически производят циклы раскрытия и смыкания трещин гидроразрыва в импульсном режиме. Размь кание трещины осуществляют путем нагнетания жидкости в трещины, а смыкание - Д путем сброса давления- в стояке С .

При размыкании трещин на заданную

И 4 величину и ее смыкании в пределах ПГ возникают сжимающие и растягивающие CA напряжения, направленные по всей пЛо- (...) ,щади ПГ. 1 э.п. Ф-лы. Ф б ь аь

Способ заключается в следующем.

Продуктивный горизонт, представленный породами с различной проницаемостью, вскрывают эксплуатационными нагнетательными и откачными скважинами, которые оборудуются фильтрами, или осуществляют перфорацию колонн, размещенных в этих скважинах.

В породы нижнего водоупора продуктивного горизонта, например аргиллислучае его эффективность резко падает.

При размыкании трещины на заданную величину и ее смыкании в пределах продуктивного горизонта возникают сжимающие и растягивающие напряжения, направленные по вертикали по всей площади продуктивного горизонта в силу сплошности и большой площади трещины гидроразрыва. Знакопеременные вертикальные напряжения, возникающие в породах продуктивного горизонта при раскрытии и смыкании трещин, способствуют проникновению рабочего флюида в слабопроницаемые породы горизонта и интенсифицируют процесс выщелачивания, при этом существенно уменьшаются непроизводительные расходы рабочего флюида, которым в известном способе обрабатываются только хорошо проницаемые породы с низким содержанием полезного компонента.

Следует отметить, что при раскрытии трещины имеет место временное повышение пластового давления жидкости в продуктивном горизонте с последующим его резким понижением при смы" кании трещины, что также интенсифицирует процесс выщелачивания.

Еще больший эффект в определенных гидрогеологических условий от реализации предлагаемого способа имеет место при импульсном раскрытии и смыкании трещины. Для обеспечения импульсного раскрытия и смыкания забойную часть скважины могут герметизировать пакером и в подпакерной зоне импульсно повышать давление жидкости, например, с помощью пневмопушки или взрыванием заряда взрывчатого вещества. Количество импульсов в цикле определяют на основе проведения опытных испытаний на участке выщелачивания.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет существенно интенсифицировать процесс выщелачивания, снизить потери полезного компонента и непроизводительные расходы рабочего

Флюида.

Формула изобретения з 1550110 ты, алевролиты и т.д., буря дополнительные скважины малого диаметра, оторые обсаживают и цементируют затубное пространство. Из этих скважин на расстоянии от продуктивного гори" зонта, исключающем возможность фильтрации жидкости или разрушения пород водоупора, образуют трещины гидроразрыва, располагаемые параллельно продуктивному горизонту. Трещины формируют известными методами в основном без их заполнения материалом с созданием направляющей трещины, обеспечивающей последующее ее раскрытие и

Смыкание в заранее заданных пределах и направлении. В том случае, если существует опасность раскрытия новых

1 трещин вне заданного направления при ,аскрытии основной, первичную трещину 0 гидроразрыва можно частично заполнить

Каким-либо материалом с повышенной проницаемостью, который в дальнейшем

Исключит возникновение новых. трещин.

После Формирования направляющей g5 трещины гидроразрыва приступают к добыче полезного ископаемого, например, методом выщелачивания. Для этого в

Нагнетательные скважины закачивают рабочий Флюид, например растворы сер- 30 ной кислоты, карбонатов и т.д., а из откачных скважин откачивают продук" тивный флюид с полезным компонентом. г

В процессе закачки и откачки флюида периодически производят циклы рас- 35

Крытия и смыкания трещины гидрораз« рыва. Периодичность циклов и время обработки горизонта размыканием и смыканием трещины устанавливают на основании проведения опытных экспериментов. Размыкание трещины осуществ" ляют путем нагнетания жидкости в трещину, а смыкание - путем сброса давЛения в стояке скважины. Величину размыкания трещины определяют на ос" нове проведения модельных, а затем и натурных экспериментов в каждом конкретном случае для тех или иных горногеологических условий с обеспечением передачи сжимающих и растягивающих

50 напряжений на всю мощность продуктивного горизонта, т.е,, размыкание трещины гидроразрыва должно вызывать перераспределение напряжений в породах продуктивного горизонта по всей мощности последнего. Это является важным условием эффективности реализации способа, так как в противном

1. Способ бесшахтной добычи полезных ископаемых, включающий вскрытие продуктивного горизонта скважинами с заглублением их в подстилающие породы, Формирование в подстилающих

15501

Составитель Н.Руденко

Редактор А.Долинич Техред Л. Сердюкова Корректор,. 8. Каба ций

Заказ 253 Тираж 478 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 породах трещины гидроразрыва и ее .периодическое раскрытие и смыкание, подачу рабочего флюида и откачку продуктивного раствора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью интенсификации процессов добычи путем создания дополнительной трещиноватости продуктивного горизонта, раокрытие

70 6 трещины гидрораэрыва осуществляют до формирования в породах продуктивного горизонта по всей его мощности сжимающих и растягивающих напряжений.

2. Способ по п.7 о т л и ч а юшийся тем, что раскрытие и смыкание трещины осуществляют в импульсном режиме.