Способ добычи солей из соляных залежей

 

Изобретение относится к технологии добычи ископаемых солей подземным растворением в недрах, главным образом к горно-химической промышленности, и может быть использовано также в других отраслях промышленности, производящих добычу рассолов через буровые скважины. Техническим результатом изобретения является повышение извлечения соли при эксплуатационной отработке запасов камер растворения, а также постоянное уменьшение объема камер растворения. Способ включает бурение двух или более скважин, их обсадку, оборудование рабочими трубами, подачу в залежь растворителя и нерастворителя, откачку рассола, образование подготовительных выработок, размыв камеры. При бурении скважин измеряют составляющие напряжений в залежи. Размыв камеры осуществляют под потолочиной, расположенной на глубине, где составляющие напряжений равны. Отношение расстояния между осями камер растворения и диаметром камер растворения определяют из где В - расстояние между осями камер растворения, м; D - диаметр камер растворения, м. Расход нерастворителя поддерживают пропорционально изменению объема камеры. На устьевой арматуре скважин создают противодавление для управления скоростью изменения объемов камер. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к технологии добычи ископаемых солей подземным растворением в недрах, главным образом к горно-химической промышленности, и может быть использовано также в других отраслях промышленности, производящих добычу рассолов через буровые скважины.

Известен способ подземного выщелачивания хлористого калия. При подземном выщелачивании сильвина из сильвинитовых месторождений, таких как пласты в провинции Саскачеван, в подстилающем пласте с высоким содержанием галита образуется камера, обрушается залегающий выше пласт с высоким содержанием сильвина, обрушенный материал растворяется под давлением и рассол с высоким содержанием хлористого калия откачивается на поверхность и извлекается. Недостатком данного способа является низкое извлечение соли при эксплуатационной отработке запасов камеры растворения, а также увеличение объема камер растворения (патент США №3148000 "Подземное выщелачивание хлористого калия", 1964 г.).

Известен способ добычи солей из соляных залежей, принятый за прототип.

Способ включает бурение двух или более скважин, их обсадку, оборудование рабочими трубами, подачу в залежь растворителя и нерастворителя, откачку рассолов, образование подготовительных выработок, размыв камеры. Недостатком данного способа является низкое извлечение соли при эксплуатационной отработке запасов камеры растворения, а также увеличение объема камер растворения (а.с. СССР №1488466, кл. Е 21 В 43/28, опубл. 23.06.1989 г.).

Техническим результатом изобретения является повышение извлечения соли при эксплуатационной отработке запасов камер растворения, а также постоянное уменьшение объема камер растворения.

Технический результат достигается тем, что в способе добычи солей из соляных залежей, включающем бурение двух или более скважин, их обсадку, оборудование рабочими трубами, подачу в залежь растворителя и нерастворителя, откачку рассолов, образование подготовительных выработок, размыв камеры, согласно изобретению при бурении скважин измеряют составляющие напряжений в залежи и размыв камеры осуществляют под потолочиной, расположенной на глубине, где составляющие напряжений равны, при этом отношение расстояния между осями камер и диаметром камер определяют из неравенства

где В - расстояние между осями камер, м;

D - диаметр камер, м,

расход нерастворителя поддерживают пропорционально изменению объема камеры, а на устьевой арматуре скважин создают противодавление для управления скоростью изменения объемов камер.

Применение предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволит повысить извлечение соли при эксплуатационной отработке запасов камер растворения и при этом обеспечить постоянное уменьшение объема камер растворения.

Способ добычи солей из соляных залежей поясняется схемой, где:

1 - обсадная труба;

2 - рассолоподъемная труба;

3 - нерастворитель;

4 - водоподающая труба;

5 - камера растворения;

6 - соляная залежь;

D - пролет (диаметр) камер растворения, м;

Н - глубина отработки соляной залежи, м;

В - расстояние между осями камер растворения, м.

Сложность управления процессом подземного растворения соляных залежей состоит в том, что камеры растворения постоянно увеличиваются в объеме. По мере увеличения объема камер средняя радиальная скорость растворения камеры снижается (см. таблицу.).

Для сохранения производительности камер по кондиционному рассолу необходимо постоянно увеличивать расход растворителя. При сохранении камерой "постоянно" уменьшающегося объема средняя радиальная скорость растворения камеры останется практически неизменной, расход растворителя можно поддерживать на одном уровне. Скоростью уменьшения объема камеры можно управлять путем создания противодавления на устьевой арматуре скважин. При создании противодавления действие сил горного давления на уменьшение объема камеры будет снижаться, таким образом можно регулировать скорость изменения объема камеры.

Способ подземного растворения соляных залежей осуществляется следующим образом: соляную залежь 6 вскрывают скважинами. При бурении скважин измеряют составляющие напряжений: σ_z - вертикальную составляющую напряжений; σ_х - горизонтальную составляющую напряжений по оси х; σ_y - горизонтальную составляющую напряжений по оси y в соляной залежи 6. Скважины обсаживают, оборудуют рабочими трубами: обсадной трубой 1, водоподающей трубой 4 и рассолоподъемной трубой 2. По зазору между водоподающей трубой 4 и рассолоподъемной трубой 2 подают растворитель (например, воду), а по пространству между обсадной трубой 1 и водоподающей трубой 4 в камеру подают нерастворитель (например, дизельное топливо), который растекаясь под кровлей камер 5 образует защитную "пленку". Отрабатывают запасы камер растворения 5.

При равенстве составляющих напряжений, возникающей на достаточно большой глубине Н, размыв камер растворения 5 осуществляют под потолочиной, расположенной на глубине Н. При этом будет происходить постоянное уменьшение объема камеры, обусловленное горным давлением. При равенстве составляющих напряжений σ_z=σ_x=σ_y соль находится в гидростатическом состоянии и ее деформируемость в большей степени зависит от ее ползучести. Таким образом в этих условиях под действием сил горного давления размеры камеры будут постоянно уменьшаться. На основании вышеизложенного представляется возможным производить размыв при непрерывно уменьшающихся размерах камеры. Отношение расстояния между осями камер растворения и диаметром камер растворения задают неравенством , где В - расстояние между осями камер растворения, м; D - диаметр камер растворения. Расход растворителя пропорционален изменению объема камеры. Целик между камерами при этом будет раздавливаться, способствуя более интенсивному уменьшению объема камер растворения. Расход растворителя подают пропорционально количеству соли, "выдавленной" в объем камеры растворения, обеспечивая приблизительно одинаковую поверхность массообмена для обеспечения постоянного расхода растворителя.

Скоростью уменьшения объема камеры управляют путем создания противодавления на устьевой арматуре скважин. При создании противодавления действие сил горного давления на уменьшение объема камеры будет снижаться, скорость уменьшения объема камеры будет понижаться.

Применение данного способа подземного растворения соляных залежей обеспечивает следующие преимущества:

- позволяет нормировать максимально возможное извлечение по предельно допустимым оседаниям земной поверхности;

- позволяет повысить извлечение соли при эксплуатационной отработке запасов камеры растворения;

- обеспечивает постоянное уменьшение объема камер растворения.

Формула изобретения

Способ добычи солей из соляных залежей, включающий бурение двух или более скважин, их обсадку, оборудование рабочими трубами, подачу в залежь растворителя и нерастворителя, откачку рассолов, образование подготовительных выработок, размыв камеры, отличающийся тем, что при бурении скважин измеряют составляющие напряжений в залежи и размыв камеры осуществляют под потолочиной, расположенной на глубине, где составляющие напряжений равны, при этом отношение расстояния между осями камер и диаметром камер определяют из неравенства

где В - расстояние между осями камер, м;

D - диаметр камер, м,

расход нерастворителя поддерживают пропорционально изменению объема камеры, а на устьевой арматуре скважин создают противодавление для управления скоростью изменения объемов камер.

РИСУНКИРисунок 1