Способ добычи урана и сопутствующих элементов по технологии подземного скважинного выщелачивания с плазменно-импульсным воздействием на гидросферу скважины.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и предназначено для интенсификации добычи урана и других полезных ископаемых методом подземного выщелачивания. Способ осуществляют путем плазменно-импульсного воздействия (ПИВ) на гидросферу скважин. При этом способ включает закачку в продуктивный пласт через систему распределенных в пространстве нагнетательных скважин растворов рабочего агента и откачку с помощью погружного насоса продуктов взаимодействия добываемых элементов с раствором рабочего агента через систему добывающих скважин. При этом останавливают работу нагнетательных и добывающих скважин и осуществляют последующее ПИВ на гидросферу нагнетательных и добывающих скважин. Указанное ПИВ осуществляют с помощью управляемого импульсами тока скважинного излучателя электрогидравлического - ПИВ, генерирующего импульсы давления упругого и электромагнитного поля с помощью инициирования электрогидравлического разряда калиброванным проводником в межэлектродном пространстве разрядника. При этом ПИВ на гидросферу скважин производят одновременно в нагнетательной и добывающей скважинах размещенными в них скважинными излучателями ПИВ, каждый из которых снабжают наземной индивидуальной компьютеризированной панелью управления. При этом запуск импульса синхронизации ПИВ осуществляют при помощи наземной компьютеризированной панели управления одного из указанных излучателей, соединенной линией связи с наземной компьютеризированной панелью управления другого излучателя. Техническим результатом является повышение эффективности ПИВ на гидросферу, а также снижение трудозатрат на осуществление технологии воздействия. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано для интенсификации добычи урана и сопутствующих элементов, редких и благородных металлов и других полезных ископаемых методом подземного скважинного выщелачивания, а также для восстановления дебита гидрогеологических скважин водозаборов, приемистости специальных скважин при закачке активных веществ.

Известен способ раскольматации призабойной зоны и межскважинного пространства технологических скважин для добычи редких металлов методом подземного выщелачивания, включающий удаление продуктов кольматации при периодическом воздействии на прискважинное и межскважинное пространство полем упругих колебаний с помощью одного или нескольких источников упругих колебаний. Перед воздействием анализируют гидродинамическую связь скважин с пластом и определяют гидропроводность пласта в межскважинном пространстве на основе гидродинамической, геологической, геофизической информации, а также анализа параметров скважин данного месторождения в процессе его эксплуатации. По результатам обработки данных отбирают те скважины, для которых снижение продуктивности обусловлено кольматацией призабойной зоны и межскважинного пространства. Для отобранных скважин задают режим воздействия полем упругих колебаний на прискважинную зону и межскважинное пространство, включающий амплитуду, частоту, длительность, очередность, синфазность. Воздействие на прискважинную зону и межскважинное пространство производят, возбуждая в них упругие колебания заданных режимов воздействия, контролируют скорость удаления кольматантов из прискважинной зоны, межскважинного пространства и скорость перевода металла в выщелачивающий раствор. По результатам контроля корректируют режимы воздействия и выдают рекомендации по оптимальным режимам эксплуатации скважин при новых значениях проницаемости призабойных зон и межскважинного пространства, полученных в результате воздействия полем упругих колебаний, затем все операции повторяют.

Каждый источник упругих колебаний содержит настраиваемые преобразователи электрических колебаний в акустические в диапазоне 5-200 кГц и энергией до 10 Вт/см² и возможностью работы в искусственном режиме с частотой импульсов до 5 кГц и средней энергией до 5 Вт/см² (пат. РФ №2162147, приор. 25.12.1998, публ. 20.01.2001).

Данный способ требует тщательной настройки при выборе частот акустического воздействия, так как на предлагаемых частотах поглощение акустических сигналов - значительно, поэтому требуется большая мощность источников - преобразователей электрических сигналов в акустические, что требует значительного расхода энергоресурсов.

Известен способ добычи редких металлов по технологии подземного скважинного выщелачивания (пат. РФ №2478780, приор. 21.11.2011 г., выбран в качестве прототипа).

Известный способ, включающий закачку в продуктивный пласт через систему распределенных в пространстве нагнетательных скважин растворов рабочего агента и откачку с помощью погружного насоса продуктов взаимодействия редких металлов с раствором рабочего агента через систему добывающих скважин, воздействие полем упругих колебаний на прискважинное и межскважинное пространство с помощью источников упругих колебаний, предусматривает остановку на время 3-4 часа работы добывающей скважины, извлечение погружного насоса и спуск в скважину на одножильном геофизическом кабеле скважинного источника упругих колебаний. При этом в качестве скважинного источника упругих колебаний используют излучатель электрогидравлического (плазменно-импульсного) воздействия, управляемый импульсами постоянного тока, и который снабжают умножителем напряжения и наземным блоком питания переменным током с частотой 300-1000 Гц. Указанный излучатель генерирует импульсы давления (сжатия и разряжения) упругого поля со спектром частот в диапазоне от нескольких герц до нескольких килогерц, серией импульсов в диапазоне 10÷30 с периодической последовательностью 2÷3 импульса в минуту и энергией упругих импульсов в диапазоне 1.0÷1.2 кДж с помощью инициирования электрогидравлического разряда калиброванным проводником в межэлектродном пространстве разрядника.

При минерализации скважинного флюида 5-30 г/л производят обработку указанным излучателем без инициирования электрогидравлического разряда калиброванным проводником.

В процессе обработки указанный излучатель перемещают с шагом 0.5÷1.0 м по всему интервалу фильтра скважины, а после обработки его извлекают из скважины, вновь спускают погружной насос и восстанавливают работу добывающей скважины.

Кроме того, производят плазменно-импульсную обработку нагнетательных скважин.

Эффективность плазменно-импульсного воздействия определяют по данным измерений дебита скважины до и после обработки, при этом измеряют дебиты и приемистость реагирующих на воздействие скважин, расположенных на расстоянии до 300÷400 м. Для оценки эффективности плазменно-импульсного воздействия производят измерения концентрации растворов рабочего агента до воздействия и после воздействия, регулярно во времени - посуточно, еженедельно, ежемесячно.

Недостаток известного способа заключается в том, что он не предусматривает одновременное плазменно-импульсное воздействие на гидросферу сразу в нескольких нагнетательных и/или добывающих скважинах, что снижает эффективность воздействия, особенно в низкопроницаемых продуктивных пластах.

В известном способе процесс контроля параметров и управления режимом осуществления технологии воздействия на пласт скважинным источником упругих колебаний (электрогидравлического излучателя плазменно-импульсного воздействия) осуществляется в «ручном режиме» (не автоматизирован), и не позволяет синхронизировать во времени одновременное плазменно-импульсное воздействие на гидросферу сразу в нескольких скважинах.

Кроме того, известный способ предусматривает использование специального наземного блока питания переменного тока с частотой 300-1000 Гц, что приводит к дополнительным непроизводительным расходам, так как в условиях скважин используют постоянный или переменный ток промышленной частоты 50 Гц.

Задачей изобретения является повышение эффективности плазменно-импульсного воздействия на гидросферу, осуществляемого одновременно в нескольких нагнетательных и/или добывающих скважин, а также снижение трудозатрат на осуществление технологии воздействия.

Указанная задача решается тем, что способ добычи урана и сопутствующих элементов по технологии подземного скважинного выщелачивания с плазменно-импульсным воздействием на гидросферу скважин, включающий закачку в продуктивный пласт через систему распределенных в пространстве нагнетательных скважин растворов рабочего агента и откачку с помощью погружного насоса продуктов взаимодействия добываемых элементов с раствором рабочего агента через систему добывающих скважин, предусматривающий остановку работы нагнетательных и добывающих скважин, и последующее плазменно-импульсное воздействие на гидросферу нагнетательных и добывающих скважин с помощью управляемого импульсами тока скважинного излучателя электрогидравлического (плазменно-импульсного) воздействия, генерирующего импульсы давления (сжатия и разряжения) упругого поля с помощью инициирования электрогидравлического разряда калиброванным проводником в межэлектродном пространстве разрядника, в отличие от известного, предусматривает плазменно-импульсное воздействие (ПИВ) на гидросферу скважин одновременно в нагнетательной и добывающей скважинах, размещенными в них скважинными излучателями ПИВ, каждый из которых снабжют наземной индивидуальной компьютеризированной панелью управления, при этом запуск импульса синхронизации ПИВ осуществляют при помощи наземной компьютеризированной панели управления одного из указанных излучателей, соединенной линией связи с наземной компьютеризированной панелью управления другого излучателя, при этом управление скважинным излучателем ПИВ производят импульсами цифровой последовательности от наземной компьютеризированной панели управления, а питание указанных излучателей осуществляют постоянным или переменным током промышленной частоты 50 Гц.

В качестве скважинных источников упругих и электромагнитных колебаний используют скважинные излучатели ПИВ, которые генерируют в межскважинное пространство гидросферы скважин импульсы давления упругого и электромагнитного поля со спектром частот в диапазоне от нескольких герц до нескольких килогерц, серией в диапазоне 10-30 импульсов с периодичностью 1-2 импульса в минуту и энергией упругих и электромагнитных импульсов в диапазоне 1.0-1.5 кДж, а в процессе обработки скважин указанные излучатели перемещают с шагом 0.25-1.0 м по всему интервалу фильтра скважины.

При освоении скважин, выходящих из бурения и требующих повышенной степени очистки фильтра и прискважинной зоны от глинистых частиц, производят плазменно-импульсное воздействие по всему интервалу фильтра через каждые 0,25-0.5 м в количестве 10-15 импульсов на каждой точке и осуществляют промывку ствола скважины объемом жидкости в 3-5 объема скважины, контролируя на устье в промывочном растворе содержание твердых частиц, не допуская его содержание более 50 мг\л.

При закислении технологических скважин ячейки для ускорения химических процессов в пласте и перехода урана в подвижную форму и повышения выхода урана и сопутствующих металлов производят обработку плазменно-импульсным воздействием всех нагнетательных и добывающих скважин ячейки.

По показаниям прибора нейтронного каротажа определяют интервал фильтра с повышенным содержания урана и сопутствующих элементов в пласте, затем в остановленной добывающей скважине производят обработку пласта серией импульсов плазменно-импульсного воздействия в этом интервале фильтра.

После обработки фильтра нагнетательной или добывающейи скважины плазменно-импульсным воздействием, скважинный прибор с излучателем упругого и электромагнитного поля на основе электрогидравлического разряда в гидросфере поднимают на 2-3 м выше фильтра и производят серию импульсов ПИВ на продуктивный пласт через обсадную колонну в низкопроницаемой части продуктивного пласта ниже кровли.

Плазменно-импульсное воздействие на гидросферу в скважинном пространстве производят из разных скважин, расположенных в определенном азимутальном направлении.

Осуществляют контроль за эффективностью воздействия ПИВ в добывающих скважинах путем сравнения данных измерений их дебита и определения содержания металла в пробах рабочего агента, отбираемого на устье скважин регулярно во времени - посуточно, еженедельно, ежемесячно до воздействия ПИВ и после воздействия регулярно во времени - посуточно, еженедельно, ежемесячно за весь период повышенного дебита добывающих скважины, при этом измеряют дебиты и приемистость реагирующих на воздействие ПИВ скважин, расположенных на расстоянии до 300 м.

На фиг. 1 представлен график режима работы откачной скважины №30-6-4 в период с 1.01.2016 г по 25.12.2016 г. на месторождении Инкай.

На фиг. 2 представлен сравнительный график содержания металла в скважинах №81-6-3 с обработкой ПИВ и в скважине и №81-4-1 без обработки.

Суть способа.

Практика разработки месторождений урана, ванадия и др. методом подземного скважинного выщелачивания (ПСВ) показывает, что производительность технологических скважин снижается вследствие кольматации фильтров и прискважинных зон. Этот процесс неизбежен и скорость его зависит от многочисленных факторов: геологического строения рудного тела, способа бурения, конструкции скважин и фильтра, способа установки фильтра, способа и сроков освоения скважин после установки фильтра, гидрохимического состава подземных вод, типа раствороподъемного оборудования, типа рабочего реагента, применяемого для режима закисления пласта и других факторов (А.А. Калошин, Л.И. Евтеева).

Каждое месторождение, разрабатываемое с применением рабочих агентов (вода, рассолы и др.) нужно рассматривать, как сложную многофакторную нелинейную динамическую систему, в которой происходят постоянные изменения. Чаще всего в результате длительной эксплуатации залежи, постоянного техногенного вмешательства в процесс добычи полезного ископаемого необходимо оперативно применять способы и технические средства для оптимального управления физико-химическими процессами в пласте.

Поиски новых решений использования энергии продуктивного пласта и более внимательное рассмотрение свойств геологического разреза с характерными для каждого пласта массой, плотностью, скоростью распространения упругих колебаний (продольные, поперечные и другие типы волн) натолкнули на мысль, что затухание упругих колебаний разных частот в разрезе, сложенном породами с различными физическими параметрами, включая пористые среды, отличающиеся параметрами пористости, проницаемости, содержания глинистого материала, заполненные различными флюидами, должно быть различным.

Каждый насыщенный пласт имеет свою собственную резонансную (доминантную) частоту, в продуктивной залежи постоянно идет процесс неупорядоченных колебаний за счет закачиваемого в пласт рабочего агента для создания перепада давления в пласте и энергии, поступающей извне (приливы-отливы, природные и техногенные землетрясения и т.д.).

Такие явления характерны для неравновесных упругих автоколебательных систем. В каждой комплексной системе коэффициенты отражения, преломления и поглощения упругих колебаний меняют свои параметры и характеристики.

Теория самоорганизации показывает, что траектория в фазовом пространстве, описывающая эволюцию системы со сложно организованной внутренней структурой, оказывается очень чувствительной к малым возмущениям, обладая многими точками бифуркации (самоорганизации) открытых систем, их переходу от хаоса к порядку и наоборот.

В такой ситуации резко возрастает роль малых величин и эффектов, которые будучи задействованы вовремя, позволяют управлять процессами самоорганизации, направляя их желательным образом. Малые эффекты играют роль спускового крючка, запуская в действие скрытые резервы систем.

Важным фактором является то, что сама продуктивная залежь слоиста, и каждый слой, несмотря на анизотропию пласта, имеет свою собственную резонансную частоту. В самой залежи постоянно идут незатухающие колебания, поддерживаемые внешними источниками энергии флюидопотоков, обеспечивающих закачкой рабочего агента (воды с реагентами) через нагнетательные (закачные) скважины, а также за счет лунно-солнечной активности, приливов-отливов, природных и техногенных землетрясений и т.д. Все это происходит в нелинейной диссипативной системе, вид и свойства колебаний которой определяются самой системой (автоколебательный режим - А.А. Андронов, 1929 г.).

Так, понимая сложность процессов, происходящих в продуктивном пласте, надо рассматривать продуктивную залежь как совокупность колебательных систем (нелинейный осциллятор в неравновесной упругой среде), на которую можно воздействовать путем внешних вынужденных колебаний. Важнейшей особенностью неравновесной среды является то, что даже небольшая возмущающая сила может привести к непропорционально большому эффекту (триггерный эффект). Для возбуждения такой среды и декольматации прискважинной зоны необходимо иметь идеальный нелинейный источник внешних вынужденных колебаний.

Таким источником упругих импульсов является электрогидравлический (плазменно-импульсный) источник. В нем накопленная в высоковольтных конденсаторах большой емкости энергия (более 1,0-1.5 кДж) при электрическом разряде в жидкости создает плазменный канал, сопровождаемый мощным упругим импульсом с широким частотным спектром (пат. РФ №2478780, пат. РФ на ПМ №174106).

Этот импульс формирует ударную волну, которая через лабиринт отверстий в фильтре распространяется в пласт.

Высокочастотные составляющие импульса возбуждения расходуются на разогрев прискважинной зоны пласта, ее очистку от загрязнений механическими частицами при первичном и при вторичном вскрытии пласта, отложений солей, низкочастотные составляющие проникают далеко в пласт, возбуждая пласт на резонансных (доминантных) частотах (А.А. Молчанов, М.К. Рогачев, 2007).

Особенностью предлагаемой технологии скважинного электрогидравлического (плазменно-импульсного) воздействия является воздействие не только на прискважинную зону, но и на пласт в целом благодаря глубокому проникновению сейсмоакустической волны в пласт и созданию в пласте резонансных процессов.

Для поддержания в пласте незатухающих колебаний необходимо, чтобы каждый последующий импульс «накачки» был в фазе с резонансными колебаниями в пласте, создавая «триггерный » эффект.

Необходимое количество периодических импульсов «накачки» зависит от горно-геологических, фильтрационно-емкостных и других особенностей залежи, свойств пластовых флюидов и рассчитывается по специальной методике. Чем больше инициируется импульсов через равные промежутки времени определенного давления, тем дальше проникает ударная волна, которая в упругой среде вызывает упругие колебания во всей газожидкостной поровой системе.

Благодаря широкому диапазону частот в спектре (от нескольких герц до нескольких килогерц) пласт сам выбирает свою резонансную частоту для поддержания незатухающих колебаний.

Дальность действия электрогидравлического (плазменно-импульсного) воздействия на пласт составляет в терригенном разрезе до 100-150 м и более. Поэтому скважины, находящиеся на обрабатываемом пласте, воспринимают это воздействие. За счет очистки пор коллектора, образования новых каналов, лучшей подвижности полезного компонента, увеличивается дебит добываемой продукции обрабатываемой и реагирующих скважин.

Технология осуществления настоящего способа предусматривает останавку работы нагнетательной скважины, затем извлекают погружной насос, шаблонируют скважину шаблоном диаметром 52 мм или 42 мм длиной не более 3 м для определения целостности обсадной колонны, чистоты пространства фильтра и отстойника, выполняют токовый каротаж (ТК), затем спускают в скважину аппаратуру ПИВ, и перемещая ее через каждый 0.25-1 м по всему интервалу фильтра сверху-вниз, производят в каждой точке по 10-30 импульсов скважинным генератором ПИВ акустическим и электромагнитным полем с интервалом 1-2 импульса в минуту и после этого поднимают скважинный прибор ПИВ. Проводят ТК на этом же геофизическом кабеле и осуществляют промывку технической водой фильтра всей скважины в размере 3-5 объемов скважины, затем извлекают из скважины технологическое оборудование, подсоединяют насос и запускают скважину вновь в эксплуатацию. Эффективность декольматации фильтра нагнетательной (закачной) и добывающей (откачной) скважины определяют по разнице показаний глубины погружения прибора токового каротажа (ТК) в фильтре или отстойнике скважины до и после измерений.

При этом создаваемые в гидросфере скважины упругие импульсы сжатия и разряжения достигают давления до 1.0-5-1.5-10 МПа, а температура превышает 20-5-40-10 градусов Цельсия. Регулярно посылаемые в пласт импульсы с периодом 1-2 импульса в минуту создают параметрический резонанс в системе «скважина-пласт», благодаря этому происходит декольматация фильтра и прискважинной зоны. Импульсы, распространяясь в пласт, создают дополнительные каналы в пласте, повышая проницаемость продуктивного пласта, ускоряя движение флюида и переход урана и сопутствующих элементов в подвижную форму.

После обработки фильтра добывающих или нагнетательных скважин плазменно-импульсным воздействием скважинный прибор с указанным излучателем поднимают на 2-3 м выше фильтра и производят серию импульсов 10-20 импульсов воздействия на продуктивный пласт через обсадную колонну.

Аналогичным образом обрабатывают другие откачные или закачные скважины с пониженным дебитом или приемистостью.

При низкой приемистости нагнетательных скважин производят отключение скважин от сети магистрального трубопровода, осуществляют шаблонирование скважин, выполняют токовый каротаж для проверки целостности обсадной колонны и чистоты фильтра и отстойника, и после уточнения глубин установки фильтра производят серию из 20-50 импульсов на каждой точке в заданном интервале глубин фильтра через каждые 0.25-0.5 м, а после извлечения аппаратуры ПИВ из скважин, вновь проводят токовый каротаж, прокачивают фильтр и промывают скважины в течении суток или одной рабочей смены, затем подключают скважины к магистрали.

При освоении скважин, выходящих из бурения, с целью повышения степени очистки фильтра и прискважинной зоны пласта от глинистых частиц, производят плазменно-импульсное воздействие по всему интервалу фильтра через каждые 0.25-0.5 м в количестве 20-50 импульсов в каждой точке.

При закислении технологических скважин ячейки для ускорения химических процессов в пласте и перехода урана в подвижную форму и повышения выхода урана и сопутствующих металлов производят обработку плазменно-импульсным воздействием всех нагнетательных и добывающих скважин ячейки.

В добывающей скважине по показаниям прибора нейтронного каротажа определяют интервал фильтра с повышенным содержания урана и сопутствующих элементов в пласте, затем в остановленной добывающей скважине производят обработку пласта серией импульсов плазменно-импульсного воздействия в этом интервале фильтра.

Указанная технология реализуется использованием устройства для генерирования упругих и электромагнитных импульсов в гидросфере скважины по патенту РФ на полезную модель №174106, приор. 04.04.2017, опубл. 02.10.2017.

Особенностью известного устройства является то, что наземный блок управления и контроля подключен к источнику переменного тока от промышленной сети и содержит портативный персональный компьютер с компьютизированной панелью, с помощью которой осуществляют процесс ПИВ в автоматическом режиме.

Кроме того, в блок-схему скважинного прибора введен контроллер, который предназначен как для управления функциональными блоками устройства, так и для контроля параметров осуществления технологического процесса, влияющих на эффективность воздействия на пласт. Контроллер обеспечивает режим подачи калиброванного проводника в межэлектродное пространство излучателя и контроль соединения высоковольтного и низковольтного электродов, установление необходимого напряжения заряда, измерение его величины при помощи датчика напряжения, управление электрическим разрядником, что обеспечивает более точный контроль параметров проведения технологического процесса, влияющих на эффективность воздействия на пласт, путем автоматизации контроля параметров и управления режимом осуществления технологии воздействия на пласт скважинным источником упругих колебаний.

Такая особенность позволяет осуществить технологию обработки пласта с двумя (и более) излучателями плазменно-импульсного воздействия (ПИВ) в двух (и более) скважинах одновременно.

Один генератор ПИВ после извлечения погружного насоса из откачной скважины спускается на каротажном кабеле в фильтр откачной скважины, в которой импульсами сжатия - разряжения производится очищение фильтра и прискважинного пространства от кольматантов, перемещая прибор в интервале фильтра, при этом несколько ослабленные импульсы распространяются далее в пласт на 50-75 м, улучшая подвижность рабочего агента и вспособствуя ускорению химических реакций по переходу урана в подвижную форму, увеличивает выход металла в отбираемых пробах на устье откачных скважин.

Такой же излучатель ПИВ спускается в закачную скважину, отключив подачу в нее продуктивного раствора от магистрали, в ней также проводится обработка ПИВ при перемещении скважинного прибора ПИВ в интервале фильтра, при этом запуск импульсов этого генератора автоматически синхронизируют с запуском импульсов первого генератора.

Каждый скважинный излучатель ПИВ снабжен наземной индивидуальной компьютеризированной панелью управления, соединенные между собой линией связи, которая позволяет синхронизировать подачу импульсов запуска действия излучателей ПИВ при помощи наземной компьютеризированной панели управления одного из указанных излучателей.

При этом управление скважинным излучателем ПИВ производят импульсами цифровой последовательности от наземной компьютеризированной панели управления, а питание указанных излучателей осуществляют постоянным или переменным током промышленной частоты 50 Гц.

Таким образом, мощность воздействия на гидросферу ячейки возрастает в два раза, увеличивается дальность воздействия на фильтры, прискважинное пространства и продуктивный пласт в целом, включая соседние ячейки. Эффект воздействия на пласт от ПИВ возрастает за счет возбуждения пласта в режиме собственного резонанса на доминантных частотах.

Такую обработку можно производить с любыми скважинами (откачными или закачными) в заданном азимутальном направлении, регулируя необходимое направление потоков рабочего агента, например, при закислении, в ячейках с невыработанным запасом металла и др.

При минерализации скважинного флюида 5-30 г/л производят обработку пласта указанными излучателями без инициирования электрогидравлического разряда калиброванным проводником.

Эффективность плазменно-импульсного воздействия определяют по данным измерений дебита откачных или приемистости закачных скважин наземными контрольно-измерительными приборами до и после обработки, при этом измеряют дебиты и приемистость реагирующих на воздействие скважин, расположенных на расстоянии до 100÷300 м. Эффект воздействия составляет 3-6 месяцев и зависит от состояния скважины и режима отработки залежи. Для оценки эффективности плазменно-импульсного воздействия производят измерения концентрации рабочего агента до воздействия, и после воздействия регулярно во времени - посуточно, еженедельно, ежемесячно.

Примеры реализации способа.

На фиг. 1 представлен график режима работы откачной скважины №30-6-4 в период с 1.01.2016 г по 25.12.2016 г. на месторождении Инкай.

Сплошной линией показан дебит скважины в куб. м, линией с точками - содержание металла в отбираемых пробах на устье скважины в мг/л. На графике отмечен период времени проведения ПИВ - 11.05.1016 г., в результате которого дебит скважины увеличился скачкообразно, а выход металла плавно увеличивался несколько месяцев.

На фиг. 2 представлен сравнительный график содержания металла в скважинах №81-6-3 с обработкой ПИВ и в скважине и №81-4-1 без обработки. Откачная скважина 81-6-3 была обработана ПИВ при закислении в ноябре 2016 г., выход металла начался 09.12 2016 г и стабилизировался на уровне 266 мг/л. Такой режим наблюдался более 240 дней. Выход металла контрольной скважины 81-4-1 без ПИВ начался 21.12.2016 г. и стабилизировался лишь на уровне 174.4 мг/л.

Последовательность операций при обработке откачных и закачных скважин.

По закачным скважинам:

1. Изучаются материалы по режиму работы скважины, параметры продуктивного пласта, профиль приемистости, объемы закачиваемой жидкости (приемистость).

2. Измеряется приемистость скважины до обработки. Затем скважина отключается от питающей магистрали.

3. Скважинный прибор ПИВ спускается на каротажном кабеле в зону фильтра (лучше привязать данные глубины по электрическому (токовому) каротажу) и с установленным шагом перемещения скважинного прибора проводится обработка по всей длине фильтра серией импульсов в каждой точке в автоматическом или ручном режимах.

4. После извлечения скважинного прибора из скважины вновь подключают скважину к магистрали, измеряют приемистость скважины после обработки ПИВ. Повышение приемистости свидетельствует о результативности обработки.

5. Устанавливается контроль над режимом работы скважины. Результаты измерений поступают Заказчику и направляются Исполнителю для анализа. При обработке ПИВ закачной скважины могут улучшаться режимы работы других скважин (закачных и откачных). Эти изменения необходимо также регистрировать для анализа.

По откачным скважинам:

1. Изучаются материалы по режиму работы скважин ячейки, блока с момента освоения скважины, результаты по объемам добываемой жидкости после очередных ремонтов (очистке фильтров) во времени, текущие показатели, строятся кривые спада добычи.

2. После отключения погружного насоса и его извлечения из скважины измеряется статический уровень жидкости в скважине при отсутствии самоизлива. С целью контроля целостности обсадной колонны и фильтра проводится токовый каротаж.

3. Затем в скважину в интервал фильтра спускается прибор ПИВ и по точкам снизу вверх производится обработка серией импульсов. Если при снятии дебитограммы до обработки скважины выявлены интервалы, не дающие притока, количество импульсов на этих интервалах рекомендуется увеличить до 30-50.

4. После извлечения из скважины скважинного прибора, повторно измеряются: статический уровень жидкости в скважинах без самоизлива и дебитограмма по длине фильтра. Это позволяет уточнить работающие интервалы. После установки погружного насоса и пуска скважины в эксплуатацию регулярно измеряется дебит и содержание металла в отбираемых на устье пробах рабочего агента.

5. Во время обработки и после обработки откачной скважины необходимо следить за параметрами, связанных с ней закачных скважин, определяющих эффективность ее обработки.

6. После обработки откачной скважины устанавливается контроль за изменениями режимов ее работы. Результаты измерений поступают Заказчику и направляются Исполнителю для анализа. Регистрация результатов наблюдений ведутся за весь период рентабельной работы скважины (продолжительность и эффективность воздействия, изменение содержания извлекаемого полезного продукта).

Решаемые задачи предлагаемым способом:

- увеличение проницаемости прифильтровой зоны пласта, очистка фильтров от механических кольматантов и других песчано-глинистых отложений;

- развитие систем каналов в продуктивном пласте;

- увеличение подвижности рассолов и ускорение процессов перехода урана в подвижную форму в т.ч. в сложных терригенных и песчано-глинистых коллекторах.

Преимущества способа:

- повышение дебита откачных и приемистости закачных скважин в 2-8 раз и более;

- увеличение извлекаемых запасов урана и других металлов на 15-20% и более за счет ускорения процессов перехода металла в подвижную форму;

- минимальные затраты материальных средств;

- уменьшение расхода реагентов (кислоты);

- увеличение межремонтного срока эксплуатации скважин в 3 и более раз в сравнении с существующими методами;

- сокращение количества проводимых ремонтно-восстановительных работ.

Заявленную технологию ПИВ применяют:

- при освоении скважин, выходящих из бурения, с целью повышения степени очистки фильтра и прискважинной зоны от глинистых частиц и выхода скважин на запланированный регламент дебита или приемистости, при этом производят ПИВ по всему интервалу фильтра.

- при закислении скважин, в которых с целью ускорения химических процессов в пласте и перевода урана в подвижную форму, повышения степени извлечения урана, сокращения сроков отработки залежи после завершения этапа закисления, производится обработка всех технологических (закачных и откачных) скважин по регламенту технологии ПИВ,

- с целью дополнительного воздействия на пласт для создания резонансных явлений в продуктивном пласте на доминантных частотах, производится обработка проницаемой части пласта набором импульсов плазменно-импульсного воздействия выше фильтра откачных скважин в низкопроницаемой части продуктивного пласта,

- при недостаточной кислотности продуктивного пласта производится химическая обработка фильтра откачных скважин и обработка ПИВ с последующей промывкой и прокачкой скважин,

- при регистрации повышенного содержания урана, сопутствующих элементов или других редких металлов в пласте производится обработка скважины ПИВ в этом интервале фильтра.

1. Способ добычи урана и сопутствующих элементов по технологии подземного скважинного выщелачивания с плазменно-импульсным воздействием на гидросферу скважин, включающий закачку в продуктивный пласт через систему распределенных в пространстве нагнетательных скважин растворов рабочего агента и откачку с помощью погружного насоса продуктов взаимодействия добываемых элементов с раствором рабочего агента через систему добывающих скважин, предусматривающий остановку работы нагнетательных и добывающих скважин и последующее плазменно-импульсное воздействие - ПИВ на гидросферу нагнетательных и добывающих скважин с помощью управляемого импульсами тока скважинного излучателя электрогидравлического - плазменно-импульсного воздействия, генерирующего импульсы давления упругого и электромагнитного поля с помощью инициирования электрогидравлического разряда калиброванным проводником в межэлектродном пространстве разрядника, отличающийся тем, что плазменно-импульсное воздействие на гидросферу скважин производят одновременно в нагнетательной и добывающей скважинах размещенными в них скважинными излучателями ПИВ, каждый из которых снабжают наземной индивидуальной компьютеризированной панелью управления, при этом запуск импульса синхронизации ПИВ осуществляют при помощи наземной компьютеризированной панели управления одного из указанных излучателей, соединенной линией связи с наземной компьютеризированной панелью управления другого излучателя.

2. Способ добычи урана и сопутствующих элементов по технологии подземного скважинного выщелачивания с плазменно-импульсным воздействием на гидросферу скважин по п. 1, отличающийся тем, что управление скважинным излучателем ПИВ производят импульсами цифровой последовательности от наземной компьютеризованной панели управления.

3. Способ добычи урана и сопутствующих элементов по технологии подземного скважинного выщелачивания с плазменно-импульсным воздействием на гидросферу скважин по п. 1, отличающийся тем, что питание указанных излучателей осуществляют постоянным или переменным током промышленной частоты 50 Гц.

4. Способ добычи урана и сопутствующих элементов по технологии подземного скважинного выщелачивания с плазменно-импульсным воздействием на гидросферу скважин по п. 1, отличающийся тем, что в качестве скважинных источников упругих и электромагнитных колебаний используют скважинные излучатели ПИВ, которые генерируют в межскважинное пространство гидросферы скважин импульсы давления упругого и электромагнитного поля серией в диапазоне 10-30 импульсов с периодичностью 1-2 импульса в минуту и энергией упругих и электромагнитных импульсов в диапазоне 1.0-1.5 кДж, а в процессе обработки скважин указанные излучатели перемещают с шагом 0.25-1.0 м по всему интервалу фильтра скважины.

5. Способ добычи урана и сопутствующих элементов по технологии подземного скважинного выщелачивания с плазменно-импульсным воздействием на гидросферу скважин по п. 1, отличающийся тем, что при освоении скважин, выходящих из бурения и требующих повышенной степени очистки фильтра и прискважинной зоны от глинистых частиц, производят плазменно-импульсное воздействие по всему интервалу фильтра через каждые 0,25-0.5 м в количестве 10-50 импульсов на каждой точке и осуществляют промывку ствола скважины объемом жидкости в 3-5 объема скважины, контролируя на устье в промывочном растворе содержание твердых частиц, не допуская его содержания более 50 мг/л.

6. Способ добычи урана и сопутствующих элементов по технологии подземного скважинного выщелачивания с плазменно-импульсным воздействием на гидросферу скважин по п. 1, отличающийся тем, что при закислении технологических скважин ячейки для ускорения химических процессов в пласте и перехода урана в подвижную форму и повышения выхода урана и сопутствующих металлов производят обработку плазменно-импульсным воздействием всех нагнетательных и добывающих скважин ячейки.

7. Способ добычи урана и сопутствующих элементов по технологии подземного скважинного выщелачивания с плазменно-импульсным воздействием на гидросферу скважин по п. 1, отличающийся тем, что по показаниям прибора каротажа деления быстрых нейтронов определяют интервал фильтра с повышенным содержания урана и сопутствующих элементов в пласте, затем в остановленной добывающей скважине производят обработку пласта серией импульсов плазменно-импульсного воздействия в этом интервале фильтра.

8. Способ добычи урана и сопутствующих элементов по технологии подземного скважинного выщелачивания с плазменно-импульсным воздействием на гидросферу скважин по п. 1, отличающийся тем, что плазменно-импульсное воздействие на гидросферу в скважинном пространстве производят из разных скважин, расположенных в определенном азимутальном направлении.

9. Способ добычи урана и сопутствующих элементов по технологии подземного скважинного выщелачивания с плазменно-импульсным воздействием на гидросферу скважин по п. 1, отличающийся тем, что после обработки фильтра нагнетательной или добывающей скважины плазменно-импульсным воздействием скважинный прибор с излучателем упругого и электромагнитного поля на основе электрогидравлического разряда в гидросфере поднимают на 2-3 м выше фильтра и производят серию импульсов ПИВ на продуктивный пласт через обсадную колонну в низкопроницаемой части продуктивного пласта ниже кровли.

10. Способ добычи урана и сопутствующих элементов по технологии подземного скважинного выщелачивания с плазменно-импульсным воздействием на гидросферу скважин по п. 1, отличающийся тем, что осуществляют контроль за эффективностью воздействия ПИВ в добывающих скважинах путем сравнения данных измерений их дебита и определения содержания металла в пробах рабочего агента, отбираемого на устье скважин регулярно во времени - посуточно, еженедельно, ежемесячно до воздействия ПИВ и после воздействия регулярно во времени - посуточно, еженедельно, ежемесячно за весь период повышенного дебита добывающих скважины, при этом измеряют дебиты и приемистость реагирующих на воздействие ПИВ скважин, расположенных на расстоянии до 300 м.