Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых из глубокозалегающих месторождений

 

Изобретение относится к горной промышленности , в частности к геотехнологическим способам разработки месторождений, и может быть использовано при добыче глубокозалегающих рыхлых, слабосцементированных полезных ископаемых. Сущность изобретения: в центре месторождения полезных ископаемых бурят до его почвы основную вертикальную скважину и обсаживают ее до кровли. Каждый горизонт вскрывают наклонными восходящими скважинами , добычным снарядом из вертикальной скважины, по меньшей мере в двух противоположных направлениях от нее, из точки пересечения почвы горизонта с вертикальной скважиной до точки пересечения кровли горизонта с границей месторождения по его простиранию. Количество наклонных скважин равно удвоенному количеству отрабатываемых горизонтов. Наклонные скважины бурят погоризонтно сверху вниз. Отработку горизонтов производят по падению месторождения сверху вниз с гидроразмывом полезных ископаемых в границах каждого горизонта из наклонных скважин параллельно оси вертикальной скважины и из вертикальной скважины параллельно границам горизонта . При вскрытии месторождения по наклон-, i ным скважинам извлекают полезные ископаемые, собирают в вертикальной скважине и поднимают по ней на поверхность в виде пульпы. 3 з.п. ф-лы, 2 ил. ел с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 С 45/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4921309/03 (22) 23.03.91 (46) 23.04.93. Бюл. N 15 (71) Институт проблем комплексного освоения недр А)4 СССР (72) ИЛО.Найденко, В,Н.Скуба, М,В.Чупахин и В.И.Шишкин (56) Патент США Nã 4415205, кл, 299-5, 1984. (54) СПОСОБ СКВАЖИН НОЙ ГИДРОДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ИЗ ГЛУБОКОЗАЛЕГА)ОЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ (57) Изобретение относится к горной промышленности, в частности к геотехйологическим способам разработки месторождений, и может быть использовано при добыче глубокозалегающих рыхлых, слабосцементированных полезных ископаемых. Сущность изобретения: в центре месторождения полезных ископаемых бурят до его почвы Основную вертикальную скважину и обсаживают ее до кровли, Каждый горизонт вскрывают наклонными восходящими сквас

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к геотехнологическим способом разработки месторождений, и может быть использовано при добыче глубокозалегающих рыхлых, слабосцементированных полезных ископаемых, например богатых железных руд, фосфоритоносных и бокситовых песков и т.д.

Цель изобретения — повышение эффективности скважинной гидродобычи путем снижения затрат на бурение и потерь полезных ископаемых за счет рационального расположения скважин.:.

„„Я „„1810549 А1 жинами, добычным снарядом из вертикальной скважины, по меньшей мере в двух противоположных направлениях от нее, из точки пересечения почвы горизонта с вертикальной скважиной до точки пересечения кровли горизонта с границей месторождения по его простиранию. Количество наклонных скважин равно удвоенному количеству отрабатываемых горизонтов, Наклонные скважины бурят погоризонтно сверху вниз. Отработку горизонтов производят по падению месторождения сверху вниз с гидрораэмывом полезных ископаемых в границах каждого горизонта из наклонных скважин параллельно оси вертикальной скважины и из вертикальной скважины параллельно границам горизонта, При вскрытии месторождения по наклонным скважинам извлекают полезные ископаемые, собирают в вертикальной скважине и поднимают по ней на поверхность в виде пульпы. 3 з,п, ф-лы, 2 ил.

° вЪ

Поставленная цель достигается тем. что в способе скважинной гидродобычи полезных ископаемых из глубокозалегающих месторождений, включающем вскрытие месторождения по его центру и до почвы основной вертикальной скважиной и наклон- О ными слепыми скважинами, пройденными из основной, по крайней мере, в обе стороны от нее, обсадку основной скважины до д кровли месторождения, отработку последнего погоризонтно гидрораэмывом полез ных ископаемых из основной вертикальной и наклонных скважин, и подьем пульпы на поверхность скважинными гидродобычны1810549 ми снарядами, каждый Горизонт вскрывают наклонной восходящей скважиной, пробуренной по диагонали горизонта из точки пересечения почвы горизонта с вертикальной скважиной.до точки пересечения кровли горизонта с границей месторождения по

его простиранию, количество горизонтов в месторождении определяют из выражения

10 где m< > — извлекаемая мощность месторождения, м;

Rm» — максимальный радиус гидрораэ- "5 мыва полезных ископаемых, м, минимальное количество наклонных скважин определяют из выражения п =2пг (2), а отработку горизонтов производят по падению месторождения сверху — вниз с 20 гидроразмывом полезных ископаемых в границах каждого горизонта из наклонных скважин параллельно оси вертикальной скважины и из вертикальной скважины параллельно границам горизонта, )наклон ые 25 восходящие скважины бурят погоризонтно сверху — вниз; полезные ископаемые, извлеченные при бурении .наклонных скважин, собирают в зумпфе вертикальной скважины и поднимают по ней на поверхность в виде 30 пульпы; забуривание наклонных скважин производят скважинным гидродобычным снарядом из вертикальной сква>кины; производят гидрозакладку отработанных горизонтов подачей через вертикальную скважину 35 хвостов обогащения пульпы и пустых пород, извлеченных при бурении вертикальной скважины, Следует отметить, что каждый отличительный признак в отдельности не может 40 способствовать достижению поставленной . цели, а приведенные в совокупности отличительные признаки не обнаружены в известных технических решениях, что позволяет считать данное техническое решение обла- 45 дающим существенными отличиями.

Вскрытие каждого горизонта наклонной восходящей скважиной, пробуренной по диагонали горизонта из точки пересече ния почвы горизонта с вертикальной скважи- 50 ной до точки пересечения кровли горизонта с границей месторождения по его простиранию позволяет при оптимальной длине наклонной скважины охватить ее рабочей зоной весь горизонт и тем самым не допу-. 55 стить потерь полезных ископаемых при его

СГД, а также достичь минимальных энергозатрат на гидротранспортирование размытого полезного ископаемого по восходящей наклонной скважине к основной вертикальной скважине, что снижает общие затраты на СГД и повышает ее эффективность, Количество горизонтов по зависимости (1) является оптимальным для отработки месторождения без существенных потерь полезных ископаемых, т.к. в ее знаменателе стоит величина максимального радиуса размыва полезных ископаемых, определяющего величину рабочих зон скважинных гидродобычных снарядов (СГС) и в целом наклонных скважин.

Минимальное количество наклонных скважин по зависимости (2) является рациональным также с позиций максимального извлечения полезных ископаемых при рациональных количествах и сетке добычных скважин, что также позволяет снизить затраты на бурение и добычу за счет охвата

СГС всего обьема горизонта из наклонной скважины и частично из вертикальной при формировании днища горизонта для транспорта пульпы, Отработка горизонтов по падению месторождения сверху- вниз с гидрораэмывом полезных ископаемых в границах каждого горизонта из наклонных скважин парал-. лельно оси вертикальной скважины и из вертикальной скважины параллельно границам горизонта снижают в совокупности энергозатраты на функционирование СГС и добычу в целом за счет сочетания в процессе гидроразмыва попутно-встречных схем -и схем с боковым забоем, что позволяет достичь как оптимального измельчения руды в пульпе, что позволит избежать аварийных ситуаций в скважинах при транспортировке пульпы, так и предотвращает преждевременное обрушение пород кровли и предупреждает аварийность скважин в горизонтах, т.к, в совокупности все это повышает эффективность СГД, Вышеизло>кенное следует рассматривать именно в совокупности, т.к. каждый последующий признак вытекает из предыдущего, а вместе они и способствуют достижению поставленной в изобретении цели.

На фиг.1 представлена принципиальная схема выполнения способа в вертикальном разрезе по падению месторождения; на фиг.2 — то же, по простиранию месторождения.

Месторождение 1 вскрыто с поверхности основной вертикальной скважиной 2 и разделено по падению на горизонты 3 (фиг.1). Из скважины 2 в горизонты 3 пройдены наклонные скважины 4 (фиг,1). Отработку горизонтов проводят гидроразмывом заходками 5 и 6 из скважин 2 и 4 (фиг,2).

1810549

Последовательность технологических операций по данному способу следующая, Пробуренную с поверхности до почвы месторождения 1 основную вертикальную скважину 2 обса>кивают до кровли месторождения 1, затем согласно планово-маркшейдерским скважинным замерам проходят из точки пересечения почвы каждого горизонта

3 со скважиной 2 наклонные восходящие скважины 4 в каждом горизонте 3 до точки

10 пересечения его кровли с границей месторождения 1 по его простиранию (фиг. 1, 2).

Бурение производят по падению месторождения 1 сверху-вниз, а после проходки скважин 4 размещают в скважине 2 и первой, самой верхней, наклонной скважине 4 СГС

15 и производят отработку первого, самого верхнего, горизонта 3 с гидроразмывом полезных ископаемых в нем из наклонной

20 скважины 4 параллельно оси скважины 2, а иэ скважины 2 — параллельно почвы и кровли отрабатываемого горизонта эаходками 5

2 и одновременно ведут гидроразмыв сбоечной заходки 6 из скважины 2 (фиг.2).

Транспортирование пульпы в -скважину 2 производят самотеком и обратными насадками СГС (на фиг. не показан) из скважины

4 с первоначальной, до сбойки,транспортировкой пульпы по ней к скважине 2. После верхнего горизонта аналогично отрабатывают нижележащие горизонты.

Забуривание наклонных скважин 4 на

35 начальной стадии их проходки может осуществляться СГС из скважины 2 путем формирования в ней на уровне почвы каждого горизонта зоны расширения для манипулирования в дальнейшем СГС, например на 40 гибком шланге, для проходки скважин 4..

Кроме того, с целью обеспечения полноты отработки месторождения 1 возможна гидрозакладка отработанных горизонтов хвостами обогащения и пустыми породами, подаваемыми в выработанное пространство в виде пульпы СГС из скважины 2 (фиг.1, 2), Пример. Месторождение рыхлых богатых железных руд, залегающее в виде линзы мощностью около 50 м на глубине 700 м и имеющее по простиранию длину около

300 м и по падению 80 м, обводнено. В связи с этим принято решение об его отработке способом СГД. Для этого в центральной части залежи бурят вертикальную скважину на глубину 700 м, обсаживают ее до глубины

650 м трубами 273 мм. По геофизическим замерам залежь по мощности разбивают на

3 горизонта высотой 16-17 м (Rm„-,,=-8 м) каждый, Затем из вертикальной скважины из и 6 (фиг.1, 2). При этом из скважины 4 производят гидроразмыв заходок 5 в отходящем порядке от краев горизонта к скважине 25 точки с глубины 667 м бурят в о6е стороны от скважины две разнонаправленные восходящие скважины длиной до 150-160 м до отметки 650 м. Угол наклона оси этих сква17м жин составляет а=агс19 =-6-7 град. . 150M

Для этого в вертикальной скважине монтируют СГС диаметром 219 мм и его скважинным гидромонитором на отметке 667 м производят расширение скважины до диаметра 1,2-1,5 м для вывода из основной скважины СГС на гибком шланге для проходки наклонных скважин. После их проходки одновременно производят гидроразмыв посредством СГС из наклонных скважин на радиусе размыва от их оси 7-8 м и из вертикальной по кругу с радиусом 20-30 м, На начальной стадии размыва из наклонных скважин пульпа идет самотеком пО ним же в вертикальную. а после сбойки — также самотеком и обратными насадками СГС на гибком шланге по почве отрабатываемого горизонта опять же в зумпф вертикальной скважины, откуда эрлифтом поднимается на поверхность. После отработки верхнего горизонта приступают к забуриванию и проходке наклснных скважин в нижележащем смежном горизонте по описанной выше схеме и т.д, При этом в процессе проявлений горного давления по формированию свода и мульды обрушения налегающих пород в виде полости расслоения происходит частичная закладка выработанного прострайства первого, верхнего горизонта, которое дополнительно может быть заложено еще и подачей гидрозакладки через вертикальную скважину.

За счет применения данного способа вовлечены в отработку дополнительно около 100 тыс. т рыхлых руд, а затраты. на вскрытие залежи по сравнению с традиционным способом СГД с вертикальными скважинами (3 скважины глубиной по 700 м— 2100 пог, м), а по новому 1 скв. х 700 м+ 6 скв. llo 150 м = 1600 пог, м) дает экономию по бурению в 500 пог, м.

Применение предложенного способа

СГД полезных ископаемых из глубокозалегающих месторождений позволит получить положительный эффект в виде; — снижения потерь полезных ископаемых; — снижения объемов и затрат на бурение; — уменьшение времени отработки эа счет сокращения подготовительных и вскрышных работ.

Формула изобретения

1, Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых иэ глубокозалегающих

1810549 месторождений, включающий вскрытие месторождения по центру вертикальной скважиной с обсадкой ее до кровли и наклонными скважинами, пройденными из вертикальной по меньшей мере в двух противоположных направлениях от нее, отработку месторождения погоризонтно подачей рабочего агента под давлением и подъем отработанного агента совместно с полезным ископаемым на поверхность, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности скважинной гидродобычи путем снижения затрат на бурение и потерь полезного ископаемого за счет рационального расположения скважин, наклонными скважинами в количестве, определяемом из выражения пскв= 2 пг, где лг — количество горизонтов отработки, %отр

2 Вмвкс

mpip — отрабатываемая мощность месторождения, м;

Вмакс — максимальный радиус гидроразмыва полезных ископаемых, м, вскрывают месторождение из точки пересечения почвы горизонта с вертикальной

5 скважиной до точки пересечения кровли горизонта с границей месторождения по его простиранию и отработку горизонтов производят по падению месторождения сверху вниз с гидроразмывом полезных ископае-.

10 мых из наклонных скважин параллельно оси. вертикальной скважины и из вертикальной скважины параллельна границам горизон-. та.

2, Способ по и 1, о т л и ч э ю шийся

15 тем, что наклонные восходящие. скважины бурят погоризонтно сверху вниз..

3; Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч à ю щ ий с я тем, что при вскрытии месторождения наклонными скважинами извлекают полез20 ные ископаемые, которйе собирают в вертикальной скважине и поднимают по ней на поверхность в виде. пульпы.

4, Способ по пп. 1-3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что наклонные скважины забурива25 ют гидродобычным снарядом.

1810549

Составитель А.Басиев

Техред M.Ìîðãåíòàë

Редактор

Корректор В.Петраш

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина, 101

Заказ 1429 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытияМ при ГКНТ СССР

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