Способ декольматации фильтров и прифильтровой зоны скважин

Изобретение относится к области геотехнологии, а именно к способам восстановления приемистости технологических скважин при добыче полезных ископаемых скважинным подземным выщелачиванием на месторождениях инфильтрационного типа. Способ декольматации прифильтровой зоны скважин включает химическую обработку бифторидом аммония и серной кислотой, продавливание столба жидкости в скважине технологическим раствором и выдержку растворов в прифильтровой зоне скважины. Бифторид аммония используют в кристаллическом виде, а доставку в фильтровую зону осуществляют путем засыпки его через оголовок скважины. Перемешивание реагентов в прифильтровой зоне производят барботажем при давлении газовоздушной смеси выше атмосферного, но ниже столба жидкости в скважине. Выдержка раствора в скважине составляет не более 10 ч. Скважины являются предпочтительно закачными. Барботаж осуществляют газообразным окислителем в течение 1 ч. В качестве газообразного окислителя используют кислород воздуха. Технический результат - повышение эффективности добычи полезных ископаемых за счет увеличения межремонтного цикла и работоспособности скважин. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к области геотехнологии, а именно к способам восстановления приемистости технологических скважин при добыче полезных ископаемых скважинным подземным выщелачиванием на месторождениях инфильтрационного типа.

Предшествующий уровень техники

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).

Основными недостатками этих способов являются низкая степень очистки фильтров и непродолжительный период межремонтного цикла.

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.).

Основным недостатком известного способа является разубоживание раствора бифторида аммония пластовой жидкостью и длительность выдержки растворов в обрабатываемой скважине.

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.

Раскрытие изобретения

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.

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).

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.

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.

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.

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.

Отличительный существенный признак «в качестве газообразного окислителя используют кислород воздуха», позволяет обойтись наиболее экономичным газообразным окислителем, для достижения поставленной цели - растворения и перемешивание реагентов.

Совокупность вышеперечисленных отличительных существенных признаков заявляемого технического решения позволяет увеличить межремонтный цикл технологических скважин до 72 суток и достичь заявленной цели в полной мере.

Осуществление изобретения

Ниже приводятся сведения, подтверждающие осуществление предлагаемого изобретения и показана его эффективность по отношению к известным техническим решениям.

На схеме - Фиг. 2 показан пример осуществления заявляемого способа.

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).

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.

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.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выдержка раствора в скважине составляет не более 10 ч.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что скважины являются предпочтительно закачными.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что барботаж осуществляют газообразным окислителем в течение 1 ч.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что в качестве газообразного окислителя используют кислород воздуха.