Способ разработки месторождений полезных ископаемых подземным выщелачиванием

-03 У 2 Таймасазлуллин Атакул И.И.К 088.8)быча пол щ выщелачинологическими 1981,8 (прототип) . ч а -ботки центра трационный г дают на всю точных зон, ной,3. Способ щийся т отличаюоризонтальныи о п., .чтогидрор экран создаю с последующи зрывом пласта заполнением трещи идооразрыва СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 3403226/2202.03.8215.01.85. Бюл.(56) 1. Калабин А.И, Дных ископаемых подземнванием и другими геотеметодами. М., Атомиздас. 68-78.2. Патент США410кл, 299-4, опублик. 19(54)(57) 1. СПОСОБ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ПОДЗЕМНЫМ ВЪЩЕЛАЧИВАНИЕМ, включающий вскрытие рудного тела по меньшей мереодной технологической скважиной,оборудование ее фильтрами выше и ниже рудного тела, отработку рудноготела подачей выщелачивающего раствора в один из фильтров с одновременным отбором продуктивного раствораиз другого фильтра, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью увеличения эффективности процесса извлечения путем снижения расхода выщЕелачивающего раствора и уменьшения времени отработки с одновременнповышением полноты извлечения полезного компонента, сначала отра батывают центральную зону с интенсивным процессом выщелачивания, прилегающую к технологической скважине, через которую фильтруется 25-507 " объема закачиваемого раствора, при достижении в указанной зоне 50-607. уровня извлечения полезного компонента создают противофильтрационный горизонтальный экран, перекрывающий эту зону, затем отрабатывают промежуточные зоны, эквивалентные центральной, с созданием противофильтрацион ного горизонтального экрана в каждой зоне до получения в периферийной зоне оптимального уровня извлечения,2. Способ по и. 1, о т л ию щ и й с я тем, что после отральной зоны противофильоризонтальный экран соз- протяженность промежуэквивалентных централь 1052011Изобретение относится к области горного дела, а именно к способам разработки месторождений полезных ископаемых подземным выщелачиванием.Известен способ разработки пластовых месторождений полезных ископае" мых подземным выщелачиванием, заключающийся во вскрытии рудного тела системой откачных и закачных сква - жин, оборудовании их Фильтрами, рас - 10 положенными в пределах рудного тела на одном уровне относительно друг друга с последующей подачей в пласт через закачные скважины выщелачивающего и откачкой через откачные скваг жины продуктивного раствора 1.Недостатками этого способа являются значительные утечки рабочих.растворов за пределы рудного телаво вмещающие породы, что приводит 20к непроизводительным потерям до 50 -702 дорогостоящего выщелачивающегореагентя, снижение концентрациипродуктивных растворов в откачныхскважинах,ф увеличение общего времени 25отработки и значительное загрязнениенедр.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результату является способ разработки месторож- З 0 дений полезных ископаемых подземным выщЕлачиваниемм, включающий вскрытие рудного тела по меньшей мере одной технологической скважиной, оборудование ее Фильтрами выше и ниже рудного тела, отработку рудного тела подачей вьшелачивающего раствора в один из фильтров с одновременным отбором продуктивного раствора из дру - гого Фильтра 2 .40В данном способе создается вертикальный гидродинамический поток раствора через рудное тело перпендикулярно направлению напластования пород. 45 1Недостатком способа являются значительная неравномерность проработки участка рудного тела,. приходящегося на каждую пару эксплуатационных скважин,так в случае совмещения 50 осей откачкой и закачкой скважины часть рудного тела вблизи скважин отрабатывается быстро, а время отработки более удаленных частей возрастает в несколько раз, при этом 55 растворы, идущие по уже выщелоченной центральной зонг, не участвуют в формировании полезной концентрации продуктивных растворов, а лишь разубоживают последние. Это ведет к огромным непроизводительным затратам выщелачивающего реагента, до70-80/ всего закяченного объема, изначительно увеличивает время полной отработки участка рудного тела, приходящегося на пару эксплуатационных скважин (откачная и закачная) .Если оси откачной и закачнойскважин разнесены на определенное расстояние то интенсивно прсрабатывается центральная часть участка, а части рудного тела, прилегающие к скважинам практически не вовлекаются в отработку, Таким образом и в этом случае снижается коэффициент извлечения и увеличивается обцее время отработки,Цель изобретения - увеличение эффективности процесса извлечения путем снижения расхода вышееааиваюющего раствора и уменьшения времени отработки с одновременным повышением полноты извлечения полезного компонента Цель достигается тем, что в способе разработки месторождений полезных ископаемых подземным выщЕлачиваанием, включающим вскрытие рудного тела по меньшей мере одной технологической скважиной, оборудование ее фильтрами выше и ниже рудного тела, отработку рудного тела подачей выщелачивающего раствора в один из фильтров с одновременным отборомпродуктивного раствора из другого Фильтра, сначала отрабатывают центральную зону с интенсивным процессом выщглачивания прилегающую к технологической скважине, через которую Фильтруется 25-507 объема закачиваемого раствора, при достюкении в указанной зоне 50-60 уровня извлечения полезного компонента, создают противофильтрационный горизонтальный экран, перекрывающий эту зону, затем отбрасывают промежуточные зоны, эквивалентные центральнсй, с созданием противофильтрационного горизонтального экрана в каждсй зоне до получения в периферийной зоне оптимального уровня извлечения.Кроме того, после отработки центральной зоны противофильтрационный горизонтальный экран создают на всюпротяженность промежуточных зон,эквивалентных центральной.10520При этом горизонтальный экран создают гидроразрывом пласта с последующим заполнением трещин гидро- разрыва.На Фиг.1 схематически показан 5 один из возможных вариантов реализации предлагаемого способа на фиг.2 - характер взаимодействия фильтров технологических скважин, расположенных на одной оси без прони О цаемого экрана на фиг.3 - то же, с экраном в рудном теле между фильтрами, на Фиг,4 - графики, отражающие зависимость времени отработки сечений рудного тела, отстоящих от оси 15 взаимодействующих Фильтров на разном расстоянии при наличии в средней части пласта горизонтального непроницаемого экрана.Разработка месторождений предло- Ю женным способом производится следующим образом.Технологическаяскважина 1 (фиг.1) бурится до кровли рудного тела 2 и закрепляется обсадными трубками 3, 25 После вскрытия рудного тела 2 и создания фильтра 4 в засойной части производится углубление технологической скважины 1 в почвенную часть рудного тела, Пробуренный интервал рудного тела закрепляется вторым ставом обсадных труб 5 с последующим вскрытием рудного тела 2 и образованием фильтра 6. Вьпцелачивающий раствор подают по межтрубному пространству 7 в верхний фильтр 4, откуда он, продвигаясь по рудному телу 2, вьпцелачивает полезный компонент и через нижний фильтр 6 выдается на поверхность в виде продуктивного 4 раствора. После отработки до уровня извлечения 50-603 полезного компонента зоны рудного тела 2, в пределах которой Фильтруется 25-503 закачиваемых растворов, процесс вьпцелачивания осТанавливается. Время остановки процесса и величина зоны определяются по данным моделирования применительно к конкретным гидрогеологическим условиям месторождения. Сква О жина оборудуется пакерующим устройством 8, опускаемым.на бурильных трубах 9, устанавливаемым в центральной части рудного тела 2, Проводится операция гидроразрыва и в образованную трещину нагнетается изолирующая смесь в количестве, достаточном для образования непроницаемого экра-. 11 Ана 10, целиком перекрывающего прора" ботанную зону. Затем пакетирующее устройство извлекается и продолжается процесс после вьпцелачивания. После последующих проработок зон, в пределах которых Фильтруется 25-35 7 закаченных растворов, до уровня извлечения 50 - 60 Х возможно периодическое наращивание непроницаемого экрана на величину этой зоны. Процесс вьпцелачивания чередуется с операциями по созданию непроницаемых экранов до полной отработки участка рудного тела, приходящегося на одну скважину.Бремя проведения операций по созданию непроницаемых экранов и их, размеры определяются, исходя из конкретных условий месторождения и выбранного режима эксплуатации, по данным моделирования. Для определения этиххарактеристик по результатам моделирования отстраивается графическая зависимость вида=фкоторая показывает зависимость времени . отработки определенной точки рудного тела до заданного уровня извлечения от ее расстояния К до оси эксплуатационной скважины при наличии непроницаемого экрана определенного радиуса ККроме того, для определения указанных параметров используется зависимость величины извлечения от времени для данного типа руд видаЕ 1 ф которая получается путем анализа результатов лабораторных химических исследований руд.На каждом последующем этапе создания непроницаемого экрана радиус его увеличивается на определеййую величину Д, , которая представляет собой ширину зоны, отработанной до определенной степени извлечения при наличии экрана радиа ; . Для того, чтобы не происходило непроизводительной потери растворов, фильтрующихся через данную зону Ь, , необходимо,чтобы извлечение в ее пределах не достигало проектной величины (8 3-907). Поэтому за критерий провед=ния операций по созданию непроницаемых экранов 8; 1 берется время отработки до уровня 50-607 зоны, через которую фильтруется 25-503 всех закаченных растворов. Величинаэтой зоны определяется по данныммоделирования (фиг.2,З),где к - радиус экрана,- расстояние между соседнимипарами взаимодействующихскважин,п - мощность рудного тела,п - мощность рудовмещающихпород.Радиус нового экрана будет равенК;=169,Так определяется необходимое количество циклов тампонированияи величина экрана, создаваемая накаждом цикле, Зная величины 1,Ь 11, ииспользуя зависимость вида Г = Флегко можно по существующим методикам рассчитать время проведениякаждого цикла тампонирования и общее 2 Овремя отработки участка рудного тела,приходящегося на одну эксплуатационнуюю с кваж ин у,Возможна отработка рудного тела.по предлагаемому способу с проведе- днием всего одной операции по созданию непроницаемого экрана определенного радиуса, При этом время проведения,операции определяется так же,как и в случае многократного создания экранов, но его размер иной.Радиус экрана должен быть такимчтобы распределение расхода раствора,идущего через свободное сечение рудного тела 1.2- (Фиг.З), было как35можно более равномерным. Результатымоделирования показывают, ч-о этогоможно добиться при условии, что радиус экрана будет перекрывать зонувокруг скважины, через которую Фильтруется 70-903 объема закаченныхрастворов. В этом случае точка рудного тела, находящегося на концеэкрана, будет к моменту его сооружения отработана до уровня извлечения15-207, При использовании одного экрана определенного радиуса непроизводительные потери реагента будутиметь место, но величина этих потерь незначительная по сравнению спрототипом.Фиг,2 иллюстрирует характер взаимодействии откачного и закачного фильтров, совмещенных по оси, расположенных в пласте мощностью М с непроницаемой кровлей и подошвой.Линии ЙК и Й К - нейтральные линии тока, ограничивающие участок рудного тела и объем рудовмещаюшего пласта, приходящийся на каждую скважину. Линия К1 К ограничивает ес.;иничную гидродинамическую ячейку.Центральные линии тока значительно короче краевых, кроме того скорости Фильтрации подсчитанные по кратчайшей и самой длинной линиям показывают, что растворы в центральной части рудного тела в пределах ячейки движутся значительно быстрее, чем в краевой. Это приводит к быстрой проработке центральных частей р одного тела по сравнению с краевыми (зона при прочих равных условиях о грабатывается в десятки раз быстрее чем зона 11) . Таким образом растворы, фильтрующиеся через зону 1, после полной ее переработки не несут в себе полезной концентрации и лиигь разубоживают растворы, проходящие к откачному фильтру по другим, бо - лее удаленным линиям тока. Зона полной обработки участка залежи в пределах ячейки расширяется от оси скважины, постепенно перемещаясь к линиям ЙК и М К, и все большее число линий тока захватывается уже проработанной зоной и, следовательно, возрастает объем растворов не участвующих ь вьппелачивании поле"-ного компонента и разубоживающих гродуктивные растворы в откачном фильтре.фиг,3 иллюстрирует структуру гидродинамического потока между двумя взаимодействующими Фильтрами, совме 1щенными по оси 00 при налички в)центральной части рудного тела непроницаемого экрана радиуса 3; распределение линий тока наглядно по - казывает, что все рабочие растворы Фильтруются через руцное телс в пределах интервала шириной 1,/2 - 8 практически не поступая в проработанную зону, перекрытую экраном, Этс приводит к значительному возрастанию скоростей фильтрации растворов и, следовательно, снижает время отработки. Кроме того, это повьппает коэффициент использования растворов до 1.Ленты тока отрисованы таким образом, что расход раствора в пределах каждой из них равен одной величине /4, где- расход фильтра в пределах данного сечения, Из этого сле-дует, что в пределах первых двух лент тока фильтруется 507. всех закаченных растворов, Ширина этой зо 1052011ны Е, как видно на чертеже, легко определяется по результатам моделирования. После отработки зоны Едо 507 извлечения создается новый непроницаемый экран с радиусом, 5 равным.На фиг.4 представлено семейство кривых, отражающих зависимость времени отработки сечения рудного тела, отстоящего от оси скважины на расстояние М при наличии в средней части пласта непроницаемого экрана радиуса 8 вида т, = 1 х,1); Каждая кривая соответствует определенному радиусу экрана. Кривая, огибающая 15 кривые семейства 1 =1 х,к 1 представляет собой частный случай той же самой зависимости при у=1 , т.е. соот - ветствует времени, отработки сечения рудного тела, находящегося непосред ственно у непроницаемого экрана. Са мая первая кривая также представляет собой частный случай зависимости при Я =О, т.е. непроницаемый экран отсутствует. Из приведенного графика видно, как значительно снижается время отработки сечения рудного тела при наличии в пласте непроницаемого экрана. Точка рудного тела, находяшаяся на расстоянии 20 м от оси скважины, при отсутствии экрана выщЕлаачивается до расчетного уровня извлечения (80 Х) за 4 года. При наличии экранов с радиусом 5,8, 14 м время вьппелачивания сокращается соответственно до 2,5, 1,25, 0,5 лет,Область эффективного применения способа практически че ограничена глубиной залегания и горно-геологическими условиями.(зад) 0 оставитель ехред З.Палий К тор Г цетн едактор Л.Письма аказ 98 Н ос ла по 3035, оскв Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектна ю2 з гдюгв7 О ираж 540 Подписноественного комитета 1.ССРобретений и открытийЖ, Раушская наб., д. 4/5