Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых и устройство для его осуществления

(51) 4 Е 21 С 45/00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВ Н 57) 1. Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающий бурение скважины, монтаж технологических колонн, откачку гидросмеси и подачу в скважину на размыв в качестве рабочего агента части гидро- смеси, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности добычи за счет .управления свойствами рабочего агента путем изменения его консистенции, из скважины отбирают пластовую жидкость и смешивают ее с гидросмесью, которую предварительно осветляют, при этом при большом содержании полезного компонента в гидросмеси консистенцию рабочего агента повышают, а при н ком - снижают. тво СС1971.о СССР 1956.из ис,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ) СПОСОБ СКВАЖИННОЙ ГИДРОДОБЫЧЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ И УСТРОЙСТВО ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ2. Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающее пульповыдачной механизм, напорный став с гидромонитором и подводящим трубопроводом, о т л и ч аю щ е е с я тем, что оно снабжено дополнительной трубой с перфорированным наконечником, размещенным над гидромонитором, и средством 122 1357создания напорного потока жидкости, всасывающий патрубок которого сообщен с дополнительной трубой, а напорный - с подводящим трубопроводом. 3. Устройство по и. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в качестве дополнительной трубы использована обсадная колонна.Изобретение относится к горной промьппленности и предназначено для подачи слабосцементированных песчаных пород через скважины путем гидроразмыва на месте залегания и откачки на поверхность в виде гидро- смеси.Известен способ гидродобычи полезных ископаемых, согласно которому для повьппения производительности установки при разрушении используют струю гидросмеси, содержащу 1 р как диспергированный, так и кусковой материал Щ .Известен способ гидравлической добычи полезных ископаемых, по которому для повьппения эффективности воздействия на полезное ископаемое в напорную воду вводят добавку водорастворимых полимеров молекулярного васа 10 и более, напоимео полиокси"ьэтилена в количестве 0,0050,1 мас.Е 12Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ гидро- добычи полезных ископаемых, согласно которому для повышения производитель" ности установки в качестве рабочего агента используют часть гидросмеси, откачиваемой из забоя 31 .Однако способ не обеспечивает управления свойствами рабочего агента.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающее пульповыдачной механизм, напорный став с гидромонитором и подводящим трубопроводом 31 .Однако устройство также не обеспечивает управления свойствами рабочего агента. Цель изобретения - повышение эффективности добычи за счет управлениясвойствами рабочего агента путем изменения его консистенции.5 Поставленная цель достигается тем,что.по способу скважиной гидродобычи,включающему бурение скважины, монтажтехнологических колонн, откачку гидросмеси и подачу в скважину на размыв10 в качестве рабочего агента части гидросмеси, из скважины отбирают пластовую жидкость и смешивают ее с гидросмесью, которую предварительно осветляют, при этом при большом содержа 15 нии полезного компонента в гидросмеси консистенцию рабочего агента повышают, а при низком - снижают.Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающее20 пульповыдачной механизм, напорныйстав с гидромонитором и подводящимтрубопроводом, снабжено дополнительной трубой с перфорированным наконечником, размещенным над гидромонито 25 ром, и средством создания напорногопотока жидкости, всасывающий патрубоккоторого сообщен с дополнительнойтрубой, а напорный - с подводящимтрубопроводом,30 "На фиг. 1 приведено устройство,используемое для глубин залеганияразрабатываемых песков с глинистымипрослойками 100-150 м, на фиг. 2 поверхностная часть устройства дляЗ 5 глубин до 100 м; на фиг. 3 - забойная часть устройства для глубин добыци песчано-гравийной смеси 150-200 мфна фиг. 4 - устройство для глубин 200300 м в условиях многолетнемерзлых40 пород, разрез, при обсадке скважиныи коаксиальном расположении техноло45 50 55 гических трубопроводов, на фиг. 5 -устройство по фиг, 2 в обсаженнойскважине, на фиг. 6 - устройство пофиг. 3 в обсаженной скважине,На фиг. 2 приведен пример выполнения устройства при использованиигидроэлеватора в качестве дополнительного средства для создания напорного поиска рабочего агента. Нафиг. 3 показана забойная часть устройства с размещением гидроэлеватора в скважине в интервале разрабатываемых пород.На чертежах показаны скважина 1,обсадная колонна 2, пульповыдачноймеханизм, состоящий из пульпоподъемной колонны 3 и воздухоподающей трубы 4, гидромонитор 5, подводящийтрубопровод 6, слив 7 гидросмеси,осветительный бассейн 8, насос 9 осветленной воды, дополнительная труба 10, перфорированный хвостовик 11,дополнительное средство 12 для создания напорного потока жидкости,всас 13 и выход 14 дополнительногосредства для создания напорного потока жидкости, рабочая насадка 15гидроэлеватора, рабочие насадки 16гидромонитора, пульпоприемное отверстие 17, заглушка-опора 18, пески 19,суглинки 20, глина 21 и гравий 22,зона 23 сбора отмытого гравийногоматериала, зона 34 циркуляции разрабатываемых пород в потоке отработанного рабочего агента, в которой происходит отмывка гравия и песка отглины, наработка глинистого раствора,в процессе добычи или его разбавлениеисходной водой, зона 25 плотногоглинистого раствора и границы 26 зоны его разбавления. Способ осуществляют следующим образом.В скважине 1 монтируют технологические колонны 3, 4 и 5 путем одновременного или поочередного (фиг. 4) спуска. Монтируют насосы 9 и 12 с устьевой обвязкой и арматурой. Включают компрессор (не показан) и по трубам 4 подают сжатый воздух на эрлифтирование гидросмеси. Затем включают насос 9 и по шарнирному подводящему трубопроводу 6 подают в скважину исходную напорную воду. Струи гидромониторных рабочих насадок 16 разрушают породы, образуют гидросмесь, которая через отверстие 17 поступает в пульпоподъемную колонну 3 эрлифта 5 10 15 20 25 30 35 40 и выдается на поверхность, Затем включают в работу насос 12, с помощью которого из зоны разрабатываемого пласта по дополнительной трубе 10тбирают глинистый раствор, подаютго в подводящий трубопровод 6 и образовавшуюся смесь нагнетают в пласт, При этом осветление отработанной воды в отстойнике 8 ведут до выпадения твердых частиц крупностью не менее 0,01 мм, т.е. глинистые частицы не высаживают при осветлении, для чего скорость горизонтального движения в прудке-отстойнике должна быть не ниже 0,5 м/с.При реализации способа осуществляют отбор иэ верхней части разрабатываемой камеры отработанной напор,ной воды со значительным содержанием глинистых частиц (т.е. глинистого раствора). Поэтому смешение ее с исходной отсветленной водой позволяет образовывать рабочий агент с регулируемым содержанием глинистых частиц, обеспечивается стабилизация его качества и улучшение технологических свойств, т.е. регулируется устойчивость стенок камеры: при низкой консистенции раствора происходит обрушение стенки (от обрушения до окончания откачки) камеры, а при высокой раствор удерживает стенки от обрушения до окончания откачки ранее обрушенного песка.В добычной камере рабочий агент, размывая и разжижая породу, движется вверх через слой обрушенных пород к трубе 10 и дополнительно промывает полезное ископаемое в зоне 24 циркуляции. Промытый песок и гравий поступают из зоны 23 и откачиваются на поверхность. Благодаря повышенной плотности рабочей жидкости улучшается работа эрлифта по подъему галечниковых и гравелистых частиц.Сущность способа состоит в регулировании свойств рабочей жидкости и промывке песка и гравия перед откачкой на поверхность. Кроме того, в подземной камере при откачке находится плотный и вязкий глинистый раст" вор, который удерживает стенки камеры от обрушения. При смешивании глинистого раствора с исходной рабочей водой в зоне 24 в границах 26 его плотность уменьшается, удерживающая способность глинистого раствора сни1221 3жается, стенки камеры обрушаются (по границам ЕЕ, ЕЕЕ, фиг. 5, 6) и ведется промывка и откачка продукции на поверхность. В процессе промывки нарабатывается новый объем глинистого раствора, удерживающий стенки скважины от дальнейшего обрушения.Таким образом, способ обеспечивает управляемое обрушение стенок скважины, улучшает свойства рабочей жидкос ти и повышает качество полезного ископаемого.Отбор отработанной воды в верхней части камеры обеспечивает регулирова- ние качества рабочего агента и промыв 15 ку внутри пласта полезного ископаемого, отбор глинистрго раствора - в процессе работы содержание глинистых частиц в отработанной воде увеличивается - обеспечивает снижение 20 удерживающего действия его на разрабатываемые песчаные породы, т.е.повышается эффективность разработки в целом.Для осуществления способа необ ходимы дополнительные трубы для от 357 Ьбора отработанного рабочего агента и насос для смешивания его с осветленной оборотной водой.Перфорированный хвостовик 11 трубы 10 необходим для отбора пластовой жидкости в условиях завала скважины обрушенными породами.В качестве дополнительного насоса можно применить гидроэлеватор 12, рабочая насадка 15 которого соединена с подводящим трубопроводом 6, а всасывающая труба 13 - с дополнительной трубой 10.Согласно другому варианту устройства гидроэлеватор размещен в скважине в интервале разрабатываемых пород. В этом случае всасывающий хвостовик с перфорацией 11 дополнительной трубы 10 является одновременно всасывающей трубой гидроэлеватора.Изобретение повышает эффективность добычи слабосцементированных пород за счет регулирования устойчивости стенок камеры путем изменения свойств рабочего агента.фская Патент", г,Ужгород, ул.Проектная, 4 филиа О ТиражНИИПИ Государственногопо делам изобретении13035, Москва, Ж, Р Подта СССРрытийнаб.,д.