Способ получения рассола

 

Изобретение относится к горному делу, в частности к технологии скважинной разработки месторождений каменной, калийной и других солей путем их растворения, и может быть использовано для интенсификации процесса насыщения растворителя в период эксплуатационного размыва камер. Технический результат - повышение скорости насыщения растворителя солью до кондиционного насыщения. Способ получения рассола включает бурение вертикальной скважины в массив отрабатываемой камеры, обсадку скважины, оборудование ее концентрически расположенными водоподающей, рассолоподъемной и эксплуатационной трубами. По межтрубному пространству между водоподающей трубой и рассолоподъемной трубой под давлением подают растворитель. По межтрубному пространству между водоподающей трубой и эксплуатационной трубой под давлением подают нерастворитель. Создают подготовительную выработку, затем воздействуют на соль в верхней части камеры по периметру тангенциально ориентированными струями растворителя и отбирают рассол по рассолоподъемной трубе. В растворитель после создания подготовительной выработки вводят инертный заполнитель - древесные опилки в количестве от 60 до 80% от массы растворителя. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к горному делу, в частности к технологии скважинной разработки месторождений каменной, калийной и других солей путем их растворения, и может быть использовано для интенсификации процесса насыщения растворителя в период эксплуатационного размыва камер.

Известен способ и устройство для добычи каменной соли с помощью одиночной камеры (патент США 1121225 "Способ и устройство для добычи каменной соли", 1914). Растворитель вводится в породу через затрубное пространство двух концентрических трубопроводов, а рассол выводится через внутренний трубопровод. Пар подается в камеру через отдельный трубопровод. Это обеспечивает повышение температуры в камере и дает возможность растворителю забирать в рассол большее количество соли. Насыщенный при высокой температуре откачиваемый рассол охлаждается, а соль осаждается. Обедненный рассол охлаждается, а соль осаждается. Обедненный рассол возвращается в камеру. Недостатком данного способа является высокая энергоемкость и большие потери тепла при подаче пара и выдаче нагретого рассола.

Известен способ и устройство для добычи каменной соли с помощью одиночной камеры (патент США 287909 "Устройство для получения рассола из пластов каменной соли", 1883), принятый за прототип. Растворитель вводится в породу через затрубное пространство двух концентрических трубопроводов. Вода подается в соляную породу через поворотное сопло или несколько сопл, а рассол откачивается вверх из дна камеры, которая принимает форму перевернутого конуса. Недостатком данного способа является низкая скорость насыщения растворителя до получения кондиционного рассола.

Задачей изобретения является ускорение процесса путем увеличения скорости насыщения растворителя за счет исключения из обмена значительных объемов ненасыщенных рассолов, находящихся в проектном контуре камеры растворения.

Задача решается тем, что в способе получения рассола, заключающемся в бурении вертикальной скважины в массив отрабатываемой камеры, обсадку скважины, оборудование ее концентрически расположенными водоподающей, рассолоподъемной и эксплуатационной трубами, подачу по межтрубному пространству между водоподающей трубой и рассолоподъемной трубой под давлением растворителя, подачу по межтрубному пространству между водоподающей трубой и эксплуатационной трубой под давлением нерастворителя, создание подготовительной выработки, затем воздействие на соль в верхней части камеры по периметру тангенциально ориентированными струями растворителя и отбор рассола по рассолоподъемной трубе, согласно изобретению в растворитель после создания подготовительной выработки вводят инертный заполнитель - древесные опилки в количестве от 60 до 80% от массы растворителя.

Применение способа по сравнению с прототипом позволяет повысить скорость насыщения растворителя солью до кондиционного насыщения.

Главной причиной низкого уровня конвективной скорости растворения стенки камеры подземного растворения является малая интенсивность пристеночных потоков, а следовательно, значительная толщина пограничного слоя с ламинарньм течением насыщенного рассола, через который медленный массоперенос осуществляется по механизму молекулярной диффузии (по закону Фика). Совершенствование технологии требует учитывать связь константы скорости растворения с коэффициентом диффузии и толщиной пограничного слоя. Отсюда следует, что для увеличения скорости растворения необходимо искать пути уменьшения толщины пограничного слоя, то есть увеличение скорости пристеночных потоков.

Способ поясняется чертежом, где: 1 - проектный контур камеры растворения; 2 - инертный заполнитель, например древесные опилки; 3 - водоподающая труба; 4 - рассолоподъемная труба; 5 - подготовительная выработка; 6 - нерастворитель, например дизельное топливо; 7 - свободно вращающаяся насадка с поворотными соплами; 8 - земная поверхность; 9 - эксплуатационная труба.

Способ разработки залежи каменной соли осуществляется следующим образом: бурят вертикальную скважину в массив отрабатываемой камеры, ее обсадку, оборудование ее тремя концентрически расположенными трубами: водоподающей трубой 3, рассолоподъемной трубой 4, эксплуатационной трубой 9, причем для размыва подготовительной выработки 5 башмак рассолоподъемной трубы 4 принимает нижнее проектное положение (1-3 м от забоя скважины), а разница между башмаками труб 3 и 4 лежит в пределах от 5 до 15 м (в зависимости от необходимых геометрических размеров подготовительной выработки). Затем по зазору между трубами 3 и 4 под давлением подается растворитель (вода), а по зазору между трубами 3 и 9 подается под давлением нерастворитель. После размыва подготовительной выработки 5 водоподающую трубу 3 поднимают так, что разница между башмаками труб 3 и 4 составляет величину от 15 до 100 м (в зависимости от геометрических размеров камеры). На башмаке трубы 3 закрепляют свободно вращающуюся насадку 7 с поворотньми соплами. Растворение соли ведут вертикальными слоями в радиальном направлении от центра скважины. При подаче растворителя (воды) в зазоре между водоподающей трубой 3 и рассолоподъемной трубой 4 через свободно вращающающуюся насадку 7 с поворотными соплами возникает круговое вращение растворителя за счет реактивной силы. В процессе эксплуатационного размыва в растворитель на поверхности добавляется инертный заполнитель, например древесные опилки, в массе от 60 до 80% от массы растворителя (на основе исследований, проведенных методом моделирования, эффективный объем заполнителя лежит в пределах от 60 до 80%), который приобретает форму тела вращения и исключает из обмена значительные объемы ненасыщенных рассолов. При добавлении инертного заполнителя более 80% от массы раствора процесс нагнетания раствора в скважину затрудняется, средняя радиальная скорость растворения каменной соли снижается (см. таблицу), при добавлении инертного заполнителя менее 60% из оборота исключаются недостаточные объемы воды, средняя радиальная скорость растворения каменной соли равна средней радиальной скорости растворения каменной соли в пресной воде (см. таблицу). Управление процессом формообразования камеры производится с помощью нерастворителя 6 (например, дизельное топливо), подаваемого в зазоре между водоподающей трубой 3 и эксплуатационной трубой 9.

Применение данного способа разработки залежей каменной соли обеспечивает следующие преимущества:
ускорение процессов насыщения растворителя солью до кондиционного насыщения;
снижение затрат энергии за счет уменьшения числа циклов насыщения.

Формула изобретения

Способ получения рассола, заключающийся в бурении вертикальной скважины в массив отрабатываемой камеры, обсадку скважины, оборудование ее концентрически расположенными водоподающей, рассолоподъемной и эксплуатационной трубами, подачу по межтрубному пространству между водоподающей трубой и рассолоподъемной трубой под давлением растворителя, подачу по межтрубному пространству между водоподающей трубой и эксплуатационной трубой под давлением нерастворителя, создание подготовительной выработки, затем воздействие на соль в верхней части камеры по периметру тангенциально ориентированными струями растворителя и отбор рассола по рассолоподъемной трубе, отличающийся тем, что в растворитель после создания подготовительной выработки вводят инертный заполнитель - древесные опилки, в количестве 60-80% от массы растворителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2