Способ кислотной обработки горного массива
Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение эффективности кислотной обработки путем увеличения проницаемости горного массива и увеличение скорости фильтрации растворов за счет выщелачивания полезных компонентов из горного массива. Спо- ,соб осуществляют следуюп им образом. Первоначально массив обрабатывают 3-5%-ным раствором хлористого аммония , в результате чего происходит разложение карбонатных пород и выделение из пласта газов СО и NHj. При последующей промывке массива раствором фосфорной кислоты концентрации 0,1-0,2% происходит вымывание ионов металлов (кальция, магния), осевших на стенках трещин и пор при обработке раствором хлористого аммония. При обработке массива раствором, содержащим 10-15% серной и 1-3% фосфорной кислот, вслед за промьвкой раствором фосфорной кислоты происходит выщелачивание ионов металлов, являющихся активными катионами кристаллической решетки силикатов. В процессе обработки в первую очередь происходит замещение ионов калия, натрия, железа, затем ионов магния, алюминия . i (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1364703 A 1
mI 4 Е 21 В 43/28
5
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ мЛАСТЕ .. Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4075243/22-03 (22) 05.05.86 (46) 07.01.88. Бюл. Ф 1 (71) Институт горного дела АН КазССР (72) Ш.А. Алтаев, Б.Ш. Карпыкбаева, Г.N. Черний, А.А. Титов, В.Е. Кнапп, Г.И. Дубровская и Г.A. Елпашев (53) 622.234.4(088.8) (56) Патент США Ф 3889753, кл. 29917, опублик. 1975.
Авторское свидетельство СССР
Ф 953191, кл. Е 21 В 43/27, 1979. (54) СПОСОБ КИСЛОТНОЙ ОБРАБОТКИ ГОРНОГО МАССИВА (57) Изобретение относится к горному делу. Цель — повышение эффективности кислотной обработки путем увеличения проницаемости горного массива и увеличение скорости фильтрации растворов за счет выщелачивания полезных компонентов из горного массива. Спо,соб осуществляют следующим образом.
Первоначально массив обрабатывают
3-5%-ным раствором хлористого аммо— ния, в результате чего происходит разложение карбонатных пород и выделение из пласта газов СО и NH . При последующей промывке массива раствором фосфорной кислоты концентрации
0 1-0,2% происходит вымывание ионов металлов (кальция, магния), осевших на стенках трещин и пор при обработке раствором хлористого аммония.
При обработке массива раствором, содержащим 10-15% серной и 1-3% фосфорной кислот, вслед за промывкой раствором фосфорной кислоты происходит выщелачивание ионов металлов, являющихся активными катионами кристаллической решетки силикатов. В процессе обработки в первую очередь происходит замещение ионов калия, натрия, железа, затем ионов магния, алюминия.
1364703
Изобретение относится к горному
) делу, может быть использовано при ослаблении слаботрещиноватого горного, массива, сложенного габбродиабазовыми породами, включающими карбонатные минералы, а также для ослабления других горных пород с коэффициентами крепости 8-14 по шкале Протодьяконова, кроме того, может быть использо- 10 вано при подземном выщелачивании полезных компонентов и разрыве пласта при нефтегазодобыче.
Целью изобретения является повышение эффективности кислотной обработки путем увеличения проницаемости горного массива и увеличение скорости фильтрации растворов за счет выщелачивания полезных компонентов из горного массива. 20
Способ осуществляют следующим об— разом.
Первоначально массив обрабатывают 3-5Х-ным раствором хлористого аммония, в результате чего происходит разложение карбонатных пород. Концентрация 3-5Х взята из расчета стехиометрического соотношения требуемого по реакции взаимодействия хлористого аммония с карбонатами. Раствор хло- З0 ристого аммдния 3-5Х-ной концентрации, имея вязкость 1,1 сПа/с, обладает "îëüøîé проникающей способностью, близкой к воде, и при обработке массива 3-5X — ным раствором хлорис- Зг, того аммония он в первую очередь реагирует с карбонатами, так как энергия кристаллической решетки карбонатов ниже, чем у силикатных минералов.
При взаимодействии хлористого аммо- 40 ния с карбонатами происходит необратимая реакция, связанная с выделением из пласта газов СО и NH . При выделении газов из пласта коэффициент фильтрации увеличивается и повышает- 45 ся пористость массива на 3 — 4Х от исходной. На увеличение открытой пористости также влияет выщелачивание из карбонатов магния и кальция в раствор. Первоначальная обработка 50 пласта 3-5Х-ным раствором хлористого аммония также снижает кислотоемкость пласта в 1,5 раза.
Концентрация хлористого аммония в растворе ниже ЗХ нецелесообразна, так как в этом случае количество требуемого по реакции реагента недостаточно и, следовательно, разложение карбонатов будет не полным. Увеличение концентрации хлористого аммония выше 5 приводит к повышению вязкости раствора, а следовательно, к снижению его проникающей способности.
При последующей промывке массива раствором фосфорной кислоты концентрации 0,1-0,2Х.происходит вымывание ионов металлов (кальция, магния), которые при первоначальной обработке раствором хлористого аммония диссоциируют и оседают на стенках трещин и пор. Все эти металлы образуют с фосфорной кислотой хорошо растворимые соли. Кроме того, структурное строение иона фосфорной кислоты близко к структуре иона (SiO Концентрация фосфорной кислоты 0,1-0,2Х обеспечивает достаточную кислотность для растворения ионов металлов. При более низкой концентрации возможно подщелачивание раствора и образование основных солей, выпадающих в осадок. Содержание фосфорной кислоты выше 0,2 ведет к неоправданно повышенному ее расходу. При обработке массива раствором, содержащим 10-15 серной и 1-З фосфорной кислот, вслед за промывкой 0,1-0,2 -ным раствором фосфорной кислоты происходит выщелачивание ионов . металлов (К, Mg, Fe, Al), являющихся активными катионами кристаллической решетки силикатов. При этом происходит замещение металлических катионов в решетке минерала на ионы водорода и образование промежуточных минеральных форм в виде чешуйчатых агрегатов. В процессе обработки в первую очередь происходит замещение ионов калия, натрия, железа, затем ионов магния, алюминия. Вследствие происходящих процессов наблюдается разрушение в краевых частях листочков (минералов) с образованием мелкочешуйчатых бесцветных агрегатов и увеличение пористости пласта, а следовательно, его проницаемости, фильтрации и в целом происходит ослабление массива. Использование для обработки пласта смеси дву 64703 формула и з о б р е т е н и я Составитель M. Руденко Редактор Л. Лангаэо Техред Г1.Дидык Корректор В. Гирняк Заказ 6593/23 Тираж 530 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 з 13 кислот позволяет интенсифицировать процесс вьпцелачивания металлов из кристаллической решетки силикатных минералов, так как в присутствии фосфорной кислоты активность серной кислоты и ее энергия гидратации значительно возрастают. Применяемая для обработки пласта концентрация серной кислоты 107 принята из расчета стехиометрического соотношения, необходимого для вьпцелачивания содержащихся в породе метал,лов (калия, натрия, магния, железа, алюминия и др.). Увеличение содержания серной кислоты выше !57 ведет к частичному растворению силикатов. Содержание фосфорной кислоты концентрации 17. обеспечивает поляризующее действие на силикаты, поддерживает необходимую ионную силу. Увеличение содержания фосфорной кислоты свьцпе 37. ведет к неоправданному перерасходу реагента. Способ кислотной обработки горного массива, включающий вскрытие участка горного массива скважинами, воздействие на него растворами серной кислоты и солями сильных кислот, извлечение полезных компонентов из про10 дуктивных растворов, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повьппения эффективности обработки путем увеличения проницаемости горного массива и увеличения скорости фильтрации 15 растборов за счет вьпцелачивания полезных компонентов из горного массива, последний первоначально обрабатывают 3-57.-ным раствором хлористого аммония, затем промывают 0,1 — 0,27.-ным 20 раствором фосфорной кислоты, а воздействие серной кислотой производят в смеси с фосфорной кислотой, при этом используют 10-157-ную серную и 1 — 37.-ную фосфорную кислоты.
