Способ добычи полезных ископаемых подземным выщелачиванием

 

1. СПОСОБ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ПОДЗЕМНЫМ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕМ, вкл10чаю1ций вскрытие продуктивного пласта по меньшей мере одной скважиной , разделение области закачки по высоте скважины на интервалы, одновременную и раздельную по интервалам закачку в продуктивный пласт выщелачивающих растворов и вспомогательной жидкости и одновременную откачку , продуктивных растворов и вспомогательной жидкости, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат вьщелачивающего раствора и повышения концентрации полезного компонента в продуктивном растворе, производят разделение области откачки по высоте скважины на интервалы, откачку продуктивных растворов и вспомогательной жидкости производят раздельно по вьщеленным ин -ервалам, при этом по мере продвижения по - е рудному телу зоны выщелачивания изме няют соотношение производительности (Л закачки и откачки продуктивных растворов и вспомогательной жидкости. ,

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 E 21 В 43 28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3 18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и oTHpblTMA (2.1 ) 3518052/22-03 (22) 03.12.82 (46) 30.04.84. Бюл. Ф 16 (72) О.К. Барьпнников, Т.Атакулов, И.С. Глазунов, И.И. Фазлуллин, Л.И. Лунев, И.И. Крашин и Г.А. Шилов (53) 622.234.4(088.8) (56) 1. Патент США У 4102526, кл. 289-4, опублик. 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

У 836341, кл. Е 21 В 43/28, 1977. ($4) (57) 1. СПОСОБ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ

ИСКОПАЕМЫХ ПОДЗЕХНЫИ ВЪПЦЕЛАЧИВАНИЕМ, включающий вскрытие продуктивного пласта по меньшей мере одной скважиной, разделение области закачки по высоте скважины на интервалы, одновременную и раздельную по интервалам

„„SU„„1089243 закачку в продуктивный пласт вьпцелачивающих растворов и вспомогательной жидкости и одновременную откачку продуктивных растворов и вспомогательной жидкости, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью снижения затрат выщелачивающего раствора и повышения концентрации полезного компонента в продуктивном растворе, производят разделение области откачки по высоте скважины на интервалы, откачку продуктивных растворов и вспомогательной жидкости производят раздельно по вьщеленным интервалам, при этом по мере продвижения по рудному телу зоны выщелачивания изме- O няют соотношение производительности закачки и откачки продуктивных растворов и вспомогательной жидкости., 1089243

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве вспомогательной жидкости используют маточный раствор.

3. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что интервал закач1

Изобретение относится к горному делу, а именно к способаМ разработки месторождений полезных ископаемых подземным выщелачиваниеи (ПВ).

Известен способ добычи полезных ископаемых подземным вьнцелачиванием, базирующийся на использовании системы откачных и закачных скважин, обо- . рудованных фильтрами выше и ниже рудного тела. Рабочие растворы подаются в пласт через закачную сква"

1 жину, продуктивные растворы отбираются из откачной скважины. Этим созд тся вертикальный фильтрационный поток растворов через рудное тело 15 вкрест напластования пород (1g.

Недостатками известного способа являются существенное разубоживаиие продуктивных растворов подземными. водами в фильтре откачной скважины 2п начальной стадии отработки и непроизводительный расход растворителя в закюпочительной стадии через отработанную околоскважинную зону рудного тела, приводящий к снижению концентраб 35 ции полезного компонента в откачи". ваемых продуктивных растворах.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ до30

4 бычи полезных ископаемых подземным выщелачиванием, включавший вскрытие продуктивного пласта, по меньше мере одной скважиной разделение области закачки по высоте скважины на ин- 35 тервалы, одновременную и раздельную по интервалам закачку в продуктивный пласт выщелачивающих .растворов и вспомогательной жидкости и одно» временную откачку продуктивных раст- 411 воров и вспомогательной жидкости f2).

Недостатками известного способа являются низкая концентрация полезки вьяцелачивающего раствора разделяют на две и более зоны, в которые подают растворы с различной концентрацией растворителя, а концентрацию растворителя изменяют от начальной до концентрации вспомогательной жидкости

2 ного компонента в продуктивном растворе за счет его раэубоживания вспои гательных флюидов в интервале еовместной их откачки, а также невозможность использования данного способа при отработке комплексной минерализации, требующей одновременной раздельной закачки нескольких различных растворителей и вспомогательной жидкости, из-за их смещения в фильтре откачной скважины, приводящего к выпадению осадка.

Цель изобретения — существенное снижение затрат раствора выщелачивающего и повышение концентрации полезного компонента в продуктивных растворах.

Лоставленная цель достигается тем, что в .способе добычи полезных ископаемых подземным выщелачиванием, включающем вскрытие продуктивного пласта, по меньше мере, одной скважиной, разделение области закачки по высоте скважины на интервалы, одновременную и раздельную по интервалам закачку в продуктивный пласт выщела-. чивающих растворов и вспомогательйой жидкости и одновременную откачку продуктивных растворов и вспомогательной живости, производят разделение области откачки по высоте скважины на интервалы, откачку продуктивных растворов и вспомогательной жидкости производят раздельно по выделенным интервалам, при этом по мере продвижения по рудному телу зоны выщелачивания изменяют производительности закачки и откачки продуктивных растворов и вспомогательной жидкости.

В качестве вспомогательной жидкости используют маточный раствор.

Интервал закачки выщелачивающего раствора разделяют на две и более зо3 10892 ны, в которые подают растворы с различной концентрацией растворителя, а концентрацию растворителя изменяют от начальной до концентрации вспомогательной жидкости.

На чертеже схематически показан один из вариантов реализации.

Технологическая скважина 1, вскрывающая продуктивный горизонт 2, обсаживается фильтровой колонной 3 с,фильтрами 4 и 5, расположенными соответственно выше и ниже рудного тела 6. В фильтровую колонну опускаются коакеиальные колонны труб 7-9 с установленными на них пакерами

10-12. Пакер 10 уплотняется и через верхний фильтр 4 по колонне 7 производится закачка рабочего раствора, который после фильтрации через рудное тело 6 попадает в нижний фильтр 5 и извлекается на поверхность через колонну 8 и/или 9. После появления первых порций полезного компонента (ПК) в откачиваемом растворе уплотняется пакер 11, и нижний фильтр 5 разделяется на два изолированных интервала. Растворы откачиваются из верхнего и нижнего интервалов данного фильтра, раздельного через колонны

8 и 9 соответственно. Производительность интервала по откачке регулируется так, чтобы продуктивные растворы, т.е. содержащие ПК, попадали,в верхний интервал фильтра, в пласто г вые воды, вытесняемые, выщелачивающими растворами и фильтрующиеся по перифе.рийной области технологической ячейки, в нижний. Граница раздела растворов и пластовых вод 13 постепенно

4 . перемещается по продуктивному горизонту 2 в направлении от скважины

1 к границам ячейки, т.е. объем растворов, содержащих ПК, а следова- . тельно и производительность верхнего

"J интервала фильтра 5 увеличивается, а производительность нижнего интервала уменьшается.

Наличие в растворах, откачивае«1 мых через колонну 9, полезного компонента постоянно контролируется оперативными прямыми методами, и в соответствии с результатами контроля изменяется отношение производительностей откачки иэ интервалов фильтра 5. >

При проработке околоскважинной зоны до проектного уровня извлечения (807) становится непроизводительным

43 4 фильтровать через эту зону концентрированные выщелачивающие растворы. К этому времени производительность нижнего интервала фильтра 5 составляет около 10-20Х от общей производительности фильтра и, расходы растворов в колоннах 8 и 9.устанавливаются равными соответствующими расходам на момент времени уплотнения пакера

11 (т.е. верхний интервал — минимальный расход, нижний — максимальный).

Зона, в которой достигнут проектный уровень извлечения, постоянно расширяется, и граница 13 между непродуктивными (внутренняя зона ячейки) и продуктивными (периферийная эона ячейки) растворами перемещается от скважины к границам ячейки. Поэтому после приведения производительностей интервалов нижнего фильтра к первоначальному соотношению контроль содержания ПК ниже минимального промышленного осуществляется по растворам, поступающим из верхнего интервала откачного фильтра и транспортируемым на поверхность по колонне 8.

После установления первоначальных производительностей их интервалов фильтра 5 производится уплотнение пакера 12 и в нижний интервал эакач-. ного фильтра 4 подается маточный раствор, а в верхний интервал — выщелачивающий раствор прежней концентрации с производительностями, равными производительностям соответствующих интервалов (околорудный и отстоящий от руды) откачного фильтра 5.

В соответствии с результатами контроля за содержанием ПК в растворах, откачиваемых через колонну 8, изменяется производительность интервалов откачного, а следовательно, и закачного фильтров так, чтобы содержание

ПК в контролируемых растворах не превышало минимально промышленного. Таким образом, формируется двухслойный фильтрационный поток двух несмешивающихся растворов: рабочего — внешняя зона потока (ZZ), маточного — внутренняя зона потока (I), граница 13 между которыми перемещается от скважины к границам ячейки.

Количество интервалов, на которые разделяются откачной и закачной фильтры, может быть увеличено. Процесс выщелачивания в этом случае протекает таким образом, что каждая зона рудного тела, отстоящая на растакже их раздельного отбора могут быть применены серийно выпускаемые установки для раздельной закачки и откачки жидкости в два, три и более пласта (ннтервала фильтра) например:

УВК-ЗР, АКБ Р2, А-54-00-00 ТАГНИИ и др.; устройства, позволяющие осуществлять многократную посадку пакеров, изменять производительность закачки по каждому интервалу без извлечения оборудования из скважины с регулирьванием расхода закачивае мых жидкостей. Могут быть применены и более простые конструкции, состоящие нэ коаксиальных или параллельных

1 колонн для транспортировки. растворов с установленными на них пакерующими эгементами.

Для определения начального момента времени дифференцированной подачи реагента в различные зоны рудного тела, прогноза перемещения границы зоны выщелачивания с определенным уровнем извлечения ПК используются результаты лабораторных работ, а также результаты моделирования применительно к конкретным условиям месторождения.

Лабораторные исследования образцов пород позволяют определить следующее: зависимость степени извлечения ПК от времени выщелачивания f =f(t), что позволяет осуществить расчет продолжительности отработки каждой зоны рудного тела до определенного уровня извлечения и служит для определения времени установки пакера и времени его перемещения в интервале фильтра, зависимость оптимальной концентрации растворителя cf(E) для зоны рудного тела, характеризующейся определенной степенью извлечения ПК на давний момент времени.

Использование этой информации позволяет определять режим изменения концентрации растворителя во времени и ио длине фильтра .

Результаты математического моделирования позволяют получить: зависимость распределения расхода фильтрационного потока растворов через рудное тело в пределах технологической ячейки Q-"f(x) для каждой зоны рудного тела (где x — - радиус этой зоны); зависимость продолжительности отработки зоны рудного тела to p==f(x) радиусом х до проектного уровня извлечения.

Ф 1089243

I стоянии х от скважины, находится на определенном уровне извлечения в за, висимости от времени. Известно, что для любого типа руд существует кон,центрация реагента в рабочем растворе, которая является оптимальной для данного уровня извлечения, приводящая к минимальному расходу растворителя для максимально полного извлечения ПК. Следствие того, что в про- 1Î цессе эксплуатации ячейки на каждый момент времени зоны рудного тела находятся на различных уровнях извлечения ПК, появляется необходимость дифференцированной подачи растворов }5 с различной концентрацией растворителя в эти зоны. Целесообразным для технической реализации является выделение конечного числа зон по степени извлечения и соответственно раз- 2и деления фильтров на изолированные интервалы. Минимальное количество таких интервалов — два, определяет двухслойное строение фильтрационного потока. При увеличении колнчест- 25 ва интервалов возрастает количество областей в области фильтрации, раз.личающихся концентрацией реагента.

Возможно осуществлять подачу и отбор всех растворов и вспомогательных жидкостей под постоянным давлениеь1 в пределах каждого фильтра. При этом положении границы раздела между зонами фильтрационного потока осуществляется изменением длин интервалов фильтра, в пределах которых подают или отбирают определенный раствор. В этом случае возможно использование "скользящих" пакерующих устройств, которые перемещаются, 4р во времени по длине фильтровой колонны вверх и вниз от рудного тела соответственно в верхнем и нижнем фильтре. Пакеры перемещаются в соответствии с перемещением границы зо- 4> къ выщелачивания ПК по рудному телу, Зффективно использовать предлагаемый способ можно применяя автоматическое дозирующее устройство, устанавливаемое в закачной скважине и осуществляющее дифференцированную во времени и по длине фильтра подачу реагента в закачиваемый в скважину маточный раствор. Применение подобного устройства позволяет оптимизироЯ вать режим подачи и отбора растворов.

Для дифференцированной поинтервальной подачи выщелачивающего раствора и вспомогательной жидкости, а

7 1089243

Применение предлагаемого способа подземного выцелачивания позволяет значительно повысить концентрацию продуктивных растворов эа счет отсутствия пх раэубоживания, получить 5 экономию за счет уменьшения объема растворов, транспортируемых на сорбционный предел и перерабатыва-. емых на сорбционных .установках.

Заказ 2890/29. Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Н. Руденко

Редактор Е. Лушникова Техред H.Метелева Корректор А. Ференц