Способ обработки призабойной зоны скважины

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ СКВАЖИНЫ(57) Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при эксплуатации откачных скважин подземного, преимущественно сернокислотного выщелачивания. Использование изобретения позволяет увеличить эффективность обработки прифильтровой зоны скважин путем разрушения химических кольматитов, формирующихся в ней. Это достигается тем, что в способе обработки призабойной зоны откачной скважины подземного выщелачивания, включающем ее электрообработку в период эксплуатации, согласно изобретению,электрообработку осуществляют путем комплексного воздействия постоянным и переменным электрическими полями.(72) Рогов Евгений Иванович Язиков Виктор Григорьевич Тимохин Алексей Сергеевич Чернецов Глеб Евгеньевич(73) Дочернее государственное предприятие Институт горного дела им. Д.А. Кунаева Республиканского государственного предприятия Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан Министерства индустрии и торговли Республики(56) Кошкада К.Н. и др. Результаты опытноКазахстан промышленных испытаний метода увеличения дебита откачных технологических скважин переменным электрическим током низкого напряжения. 11430 Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при эксплуатации откачных скважин подземного, преимущественно сернокислотного выщелачивания руд. В процессе эксплуатации скважин фильтры, как правило, засоряются механическими частицами и зарастают соединениями кальция, магния, кремния,железа и др. солями, содержащимися в подземных водах. При подземном выщелачивании руд продуктивный раствор дополнительно обогащается рядом макропримесей, которые при определенных условиях могут выпадать в твердую фазу, кольматировать прифильтровую зону, фильтр скважины и тем самым снижать ее производительность. Таким образом, сохранение проектной производительности дебитных участков (водозаборов) требует либо сооружения новых скважин (что весьма дорого),либо выполнения ремонтновосстановительных или профилактических работ на старых. Известен электрогидравлический способ очистки фильтров, включающий разрушение кольматаитов при импульсном выделении электрической энергии в виде искрового разряда между электродами разрядника, устанавливаемого внутри фильтра скважины (Романенко В.А. Электрофизические способы восстановления производительности водозаборных скважин. Л. Недра, 1980). Недостаток известного способа - высокие удельные затраты на очистку фильтра вследствие сложности технического оформления способа, необходимости содержания квалифицированного персонала для его реализации, необходимости прекращения эксплуатации скважин в период их очистки. Известен также способ обработки прифильтровой зоны скважины, включающий ее непрерывную обработку переменным электрическим током во время эксплуатации (Кошкада К.Н. и др. Результаты опытно-промышленных испытаний метода увеличения дебита откачных технологических скважин переменным электрическим током низкого напряжения // Технический прогресс в атомной промышленности. Серия ГМП. 1987, вып. 5). По технической сущности данный способ является наиболее близким к заявленному изобретению и выбран в качестве прототипа. Согласно прототипу ввод электроэнергии в прифильтровую зону осуществляется посредством электродов, независимо подвешенных в фильтре скважин и подключенных к источнику электрического тока, находящемуся на поверхности. В процессе обработки прифильтровой зоны скважины под воздействием переменного электрического поля, генерируемого электродами, происходит оструктуривание пород пласта, увеличение их активной пористости и проницаемости за счет десорбции рыхлосвязанной воды капилляров и предотвращения набухания глинистых частиц продуктивного разреза на этапах закисления и отработки рудных интервалов. 2 Недостаток известного способа - низкая эффективность при развитии процессов постоянной химической кольматации (по терминологии Грабовникова В.А.), обусловленной, прежде всего, выпадением в твердую фазу сульфата кальция, имеющего весьма низкую растворимость. Подобная ситуация достаточно широко распространена, возможность ее реализации определяется карбонатностью продуктивного разреза. Так, по данным Белецкова В.А., при содержании карбоната кальция в рудном песчанике менее 0,5 проницаемость пласта в процессе выщелачивания лишь немного возрастает, а при содержании 1 она уменьшается до 85 от исходной (Белецкий В.А. и др. Об увеличении фильтрационных свойств пород при подземном выщелачивании урана раствором серной кислоты //Атомная энергия, 1971, т. 31, вып. 5). Исследованиями Грабовникова В.А. и др. установлено, что кольматируется в основном прифильтровая зона и сам фильтр. Объясняется это повышенным гидравлическим сопротивлением данной зоны (Грабовников В.А. Геотехнологические исследования при разведке металлов. М. Недра, 1983). Использование изобретения позволит увеличить эффективность обработки прифильтровой зоны скважин путем разрушения химических кольматаитов, формирующихся в ней. Поставленная цель достигается тем, что обработка прифильтровой зоны скважины осуществляется в процессе ее эксплуатации комплексным воздействием переменного и постоянного электрического поля, причем период обработки постоянным электрическим током определяется скоростью (интенсивностью) кольматации прифильтровой зоны химическими осадками. Обработка прифильтровой зоны переменным электрическим полем препятствует снижению активной пористости разреза за счет предотвращения набухания глинистых минералов в кислом растворе. При этом периодически, по мере формирования химических кольматаитов (например, гипсовых корочек) производится обработка прифильтровой зоны постоянным электрическим током, реализующим в фильтре скважины эффект нагрева катода в электролите (эффект Яногорского), каковым по сути является и продуктивный раствор ПВ. При прохождении постоянного электрического тока через электролит между катодом и анодом интенсивно выделяется водород, разогревается катод и испаряется с его поверхности электролит. При этом между катодом и жидкостью возникают электрические разряды. Паровая оболочка оттесняет электролит от катода, сила тока снижается, уменьшается тепловыделение, пары жидкости конденсируются с образованием кавитации. Далее процесс повторяется в той же последовательности. Кольматирующие отложения при этом разрушаются. Способ обработки призабойной зоны скважины осуществляется следующим образом. В фильтр скважины 1 на изолированных кабельтросах 2 опускаются электроды 3 (в простейшем 11430 случае обрезки металлических труб в коррозийностойком исполнении). На поверхности электроды коммутируются с источниками переменного и постоянного электрического тока 4 и 5, как указано на схеме. После монтажа раствороподъемного оборудования в электрическую цепь пропускается переменный электрический ток и скважина переводится в эксплуатационный режим. Переменное электрическое поле способствует сохранению естественной проницаемости пласта за счет профилактики набухания глинистых частиц в прифильтровой зоне. В процессе постоянного развития химической кольматации происходит осаждение кольматанта в прифильтровой зоне и фильтре скважины, соответственно начинает снижаться ее производительность. Момент существенного проявления процесса кольматации может быть установлен по факту уменьшения удельного дебита скважины вследствие увеличения общих гидродинамических сопротивлений, т.е. при понижении динамического уровня при неизменном статическом уровне и общем дебите(Киселев Повышение срока эксплуатации водозаборных скважин. М., 1975). В этот момент прекращается обработка скважины переменным электрическим током и электрическая цепь запитывается от источника постоянного тока в режиме генерации эффекта нагрева катода. Под действием электрических разрядов, колебаний жидкости и кавитации сопровождающих эффект, кольматирующие отложения разрушаются,диспергируются и выносятся из скважины совместно с продуктивным раствором. После восстановления производительности скважин обработка ее прифильтровой зоны производится вновь переменным током. Заявляемое техническое решение было опробовано на фильтрационном стенде, моделирующем фрагмент прифильтровой зоны песчано-глинистого пласта, оборудованного секцией фильтра типа КДФ 140. При фильтрации насыщенного сульфатом кальция сернокислого раствора в течение 3-х суток коэффициент фильтрации без наложения электрических полей составлял 0,25 от исходного и 0,4 от исходного при обработке прифильтровой зоны по прототипу, 0,9 от исходного при обработке согласно заявленному техническому решению. Использование заявляемого способа обработки прифильтровой зоны скважин позволяет сохранить ее производительность в условиях развития кольматационных процессов, обусловленных как набуханием глинистых минералов (глинизация прифильтровой зоны), так и переотложением малорастворимых компонентов продуктивного раствора на гидродинамическом барьере прифильтровая зона фильтр. Способ отличается простотой технического исполнения, незначительной трудоемкостью и стоимостью реализации. Его применение дает возможность существенно сократить объемы ремонтновосстановительных работ на технологических откачных скважинах и связанные с ними материальные затраты. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ обработки призабойной зоны откачной скважины подземного выщелачивания, включающий ее электрообработку в период эксплуатации,отличающийся тем, что электрообработку осуществляют путем комплексного воздействия постоянным и переменным электрическими полями, при этом сначала воздействуют переменным электрическим током, а затем постоянным.