Способ подземного выщелачивания металлов через систему технологических скважин

(51)72143/28,223/00 ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(72) Язиков Виктор Григорьевич Рогов Евгений Иванович Иванин Евгений Филатович Забазнов Владимир Львович Троценко Евгений Матвеевич Рогов Андрей Евгеньевич(73) Закрытое акционерное общество Национальная атомная компания Казатомпром(56) Мамилов В.А., Петров Р.П. и др. Добыча урана методом подземного выщелачивания. М. Атомиздат, 1980, с. 39, 115(54) СПОСОБ ПОДЗЕМНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ МЕТАЛЛОВ ЧЕРЕЗ СИСТЕМУ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СКВАЖИН(57) Изобретение относится к геотехнологии и может найти применение при добыче металлов подземным выщелачиванием на месторождениях инфильтрационного типа. Для сокращения времени подготовки запасов к отработке, снижения степени разубоживания продуктивных растворов, снижения расхода реагентов и повышения полноты извлечения металлов предлагается новый способ подземного выщелачивания металлов через систему технологических скважин, суть которого состоит в том, что в стадии подготовки запасов к отработке растворы реагента подают одновременно в откачные и закачные скважины, тем самым вытесняя пластовые воды из объема порового пространства отрабатываемой горнорудной массы. По прошествии времени Тв откачные скважины, которые были задействованы в качестве закачных, переводят в режим откачки и продолжают отработку блока в обычном режиме до критического снижения концентрации металла в продуктивном растворе, после чего останавливают подачу растворов в закачные скважины, а процесс откачки продуктивного раствора из откачных скважин продолжают в течение определенного времени откачки Тотк. После этого откачные скважины отключают и все закачные скважины вновь включаются в работу. Такой циклический процесс продолжается до полной отработки блока или участка, при этом Тв и Тотк. определяются гидродинамическими расчетами по предлагаемой методике. Изобретение относится к геотехнологии и может найти применение при добыче металлов подземным выщелачиванием на месторождениях инфильтрационного типа. Известные способы подземного скважинного выщелачивания металлов осуществляют последовательно операции закисления блоков, участков и их эксплуатацию. В этом случае общее время То отработки участка или блока выражается временем(1) ТоТзТэ, сут,где Тз, - время закисления, сут,Тэ - время эксплуатации, сут. С целью интенсификации процесса подземного выщелачивания существует много известных способов. Например, известен способ выщелачивания металлов на месте залегания руд, принятый в качестве прототипа (Мамилов В.А. Петров Р.П. и др. Добыча урана методом подземного выщелачивания М. Атомиздат, 1980, с. 115, с. 39), по которому подземное выщелачивание проводят растворами серной кислоты (10-30 г/л) и для предотвращения химической кольматации прискважинных зон откачных рядов применяют реверсирование потока реагента на стадии закисления пласта. При этом смену режима откачки на режим закачки проводят в тот момент, когда раствор прошел более половины расстояния между рядами технологических скважин, а в дальнейшем проводят отработку рудной залежи блока при постоянной подаче выщелачивающих растворов в пласт через закачные скважины и постоянной откачке продуктивных растворов через откачные скважины в режиме закачки-откачки. К недостаткам способа следует отнести сравнительно большое время отработки блока, наличие зон недостаточной проработки продуктивного горизонта,что обуславливает снижение степени извлечения металла в зонах пониженной интенсивности проработки, повышение расхода кислоты на выщелачивание за счет неэффективного расхода кислоты при фильтрации рабочих растворов через зоны интенсивной проработки, которые уже обеднены по металлу и разубоживание продуктивных растворов как за счет обедненных по металлу растворов из зон активной проработки, так и за счет подтягиваемых пластовых вод. Основной задачей предлагаемого нового технического решения является устранение отмеченных недостатков, в том числе снижение степени разубоживания продуктивных растворов, снижение расхода выщелачивающих реагентов, повышение полноты извлечения металлов. Реализация предложенного технического решения достигается тем, что в начале процесса отработки пласта растворы реагента подают одновременно в откачные и закачные скважины, тем самым вытесняя полностью или частично пластовые воды из объема порового пространства горнорудной массы. При этом время оптимального вытеснения Тв опре деляется с учетом фильтрационных свойств руд и вмещающих пород, количество скважин в блоке,динамического напора в закачных скважинах, расстояния между откачной и закачной скважинами,радиуса скважины по формуле где б - площадь блока или участка, м 2 К П - коэффициент эффективной пористости пласта о - радиус элементарной ячейки - линейный размер области действия откачной скважины, м с - радиус технологической скважины, м- общее количество технологических скважин, шт. ф - средний коэффициент фильтрации, м/сут н - динамический напор на закачных скважинах, м. вод. столба 1,157 - постоянный безразмерный коэффициент. По прошествии времени Тв откачные скважины,которые были задействованы в качестве закачных,переводят в режим откачки и продолжают отработку блока в обычном режиме откачки-закачки до заметного снижения концентрации металла в продуктивном растворе, после чего останавливают подачу растворов в закачные скважины, а процесс откачки продуктивного раствора из откачных скважин продолжают в течение определенного времени Тотк.,которое определяется по формуле где б - площадь блока или участка, м 2 Мэ - эффективная мощность продуктивного пласта, м- дебит (производительность) откачных скважин, м 3/час- число откачных скважин в блоке, шт К П - коэффициент эффективной пористости пласта. После прошествия времени Тотк откачные скважины отключают и всетехнологических скважин вновь работают в режиме закачки, т.е. цикл смены вышеописанных режимов работы закачных и откачных скважин повторяется. И такой циклический процесс продолжается до полной отработки блока или участка. В предлагаемом техническом решении на начальной стадии процесса выщелачивания, на стадии закисления рабочие растворы реагента подают одновременно с закачными и в откачные скважины,обеспечивая ускоренное и более полное объемное вытеснение пластовых вод из порового пространства и тем самым вовлекая в геотехнологический процесс 2 11745 больший объем горнорудной массы эксплуатационного блока, по сравнению со способом - прототипом. Предложенные нами уравнения для определения времени вытеснения пластовых вод Тв и откачки растворов Тотк на стадии подтягивания растворов,которые могли быть вытеснены вслед за пластовыми водами, обеспечивают проведение геотехнологического процесса в оптимальном временном режиме. Равномерная структура плоскорадиального фильтрационного потока растворов реагента, формируемая в зонах откачных и закачных скважин после включения в работу всех скважин в качестве закач ных, позволяет более равномерно прорабатывать объем продуктивного пласта, обеспечивая более полное извлечение металла. Пример Отработка одного из блоков месторождения Мынкудук обычным способом в режиме закачкиоткачки и параллельно с ним, соседнего блока, на том же участке, с большим объемом горнорудной массы, предложенным способом в течение 16 месяцев, показывает рост извлечения металла (урана) при меньшем расходе раствора выщелачивающего реагента (серной кислоты). Таблица Объем ГРМ, т.т. Запасы, т Сеть скважин Время отработки, месяцев ЖТ, м 3/Т Извлечение,Средняя концентрация в продуктивном растворе, мг/л Скорость извлечения,за 1 мес. Расход кислоты, кг/кг ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ подземного выщелачивания металлов через систему технологических скважин, включающий вскрытие и отработку рудной залежи системой откачных и закачных скважин, реверсирование фильтрационного потока раствора реагента в зоне откачных скважин на начальной стадии отработки,отличающийся тем, что в начальной стадии отработки растворы реагента подают одновременно в откачные и закачные скважины в течение времени оптимального вытеснения Тв пластовых вод, затем откачные скважины переводят в режим откачки и продолжают отработку блока в режиме закачкиоткачки до критического снижения концентрации металла в продуктивном растворе, после чего останавливают подачу растворов в закачные скважины,а процесс откачки продуктивного раствора из откачных скважин продолжают в течение времени Ттк.,после прошествия которого откачные скважины и все закачные скважины вновь включают в работу в режиме закачки - такой циклический процесс продолжают до полной отработки блока или участка,при этом Тв и Тотк определяют по формулам К П - средний коэффициент эффективной пористости пласта о - радиус ячейки, м с - радиус скважины, м- число технологических скважин, шт. ф - средний коэффициент фильтрации, м/сут н - динамический напор на закачных скважинах, м Мэ - эффективная мощность продуктивного пласта, м- дебит (производительность) откачных скважин, м 3/час ос - число откачных скважин в блоке, шт 24 - число часов в сутках, час/сут.