Устройство двухконтурной гидродинамической очистки скважин подземного выщелачивания металлических руд

(51) 21 37/00 (2009.01) 21 21/00 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ оборудования полиэтиленовое оснащение обсадочных труб, и предусматривает создание необходимого режима давления в зоне промывки,исключающего разрушение фильтрующих элементов и самих обсадочных труб. Устройство очистки скважин подземного выщелачивания, отличающееся тем, что разрушение отложений в скважинном пространстве, на поверхности фильтра,в перфорационных отверстиях фильтра и в прискважинной зоне рудного тела осуществляется в двухконтурной гидродинамической системе струями промывочной жидкости, подаваемой в зону промывки из контура большого давления (150-450 бар), истекающей из промывочных сопел вращающейся насадки с большим скоростным напором, при этом удаление продуктов промывки из зоны очистки осуществляется за счет циркуляции жидкости промывного контура низкого давления (0,5-1,0 МПа), обеспечивающего достаточный для удаления продуктов очистки гидродинамический напор восходящего по скважине потока. Техническим результатом является снижение трудоемкости операции восстановления дебита скважины,сокращение времени операции промывки, сохранение целостности обсадочных труб, перфорации фильтров, восстановление проницаемости прифильтрового пространства рудного тела.(76) Морозов Валерий Петрович Морозов Владимир Петрович Романенко Александр Филиппович Морозов Александр Валерьевич(56) Патент РФ 2072937 1, 63 59/08, В 63 В 59/06, 10.02.19975060725 ,29.10.199162640 1 (ЗАО ОКТОПУС), 27.04.20071320382 А 1 (С КБ ГИДРОИМПУЛЬСНОЙ ТЕХНИКИ СО АН СССР), 30.06.19873853176,10.12.1974(54) УСТРОЙСТВО ДВУХКОНТУРНОЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СКВАЖИН ПОДЗЕМНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РУД(57) Областью применения предлагаемого изобретения являются предприятия гидрометаллургической отрасли, занимающиеся извлечением металлов из рудных месторождений способом подземного выщелачивания. Изобретение относится к устройствам, позволяющим эффективно восстанавливать скважины технологических полигонов, подвергшиеся засорению в процессе эксплуатации. При этом применение предлагаемого устройства учитывает специфику скважинного 24448 Изобретение относится к технологии разработки месторождений металлических руд методами подземного выщелачивания и может быть применено при восстановлении скважин в случаях снижения их дебета из-за засорения, заиливания и кольматации как самого проходного сечения скважины и перфорации фильтрующих частей, так и прифильтрового пространства скважины со стороны рудного тела. Известны устройства очистки скважин и их фильтрующих элементов, использующие энергию ультразвуковых колебаний, электрогидравлического удара, пневмо-гидравлического удара, взрывной волны, струи воды или водного раствора. Особенностью современного состояния проблемы является тот фактор, что наряду с металлическими обсадочными трубами,формирующими ствол скважины, все более широко в процессах подземного выщелачивания используются пластмассовые (полиэтиленовые) трубы, на которых становятся неприемлемыми многие из перечисленных выше способов очистки и восстановления фильтрующих способностей скважины. Применение электрогидравлического удара может привести к физическому разрушению фильтрующих элементов и стенок самой обсадочной трубы. Тот же самый эффект наблюдается при использовании пневмогидравлического удара, поскольку давления,создаваемые при использовании этих устройств не поддаются контролю и управлению. Ультразвуковое устройство( 2298085,2007.04.27, Россия.), применяемое для очистки скважин от песчаных пробок обладает тем недостатком, что очистке подвергается лишь внутренняя полость скважины, а фильтр и прифильтровое пространство подвергаются весьма слабому воздействию. К недостаткам устройства необходимо отнести его малую производительность. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является применяемое в настоящее время на месторождениях устройство промывки скважин,использующее энергию потока воды или промывного раствора,циркулирующего в одноконтурной системе насос - промываемое пространство скважины под давлением в 2,5-4,0 МПа. (Ограничивается прочностью полиэтиленовых труб). При этом промывка внутрискважинного пространства осуществляется в основном за счет взмучивания отложений, скопившихся в отстойной части, внутри зоны фильтрации и зоны обсадных труб с помощью струй, истекающих из отверстий насадки. Скоростной напор струй вытекающих из сопел насадки под указанным выше давлением недостаточен для разрушения плотных отложений внутри скважины и фильтрационной зоны. Промывка отверстий фильтрующей зоны происходит за счет давления, создаваемого насосом в промывочной зоне. Взмученный жидкостью,поступающей из сопел насадки, промываемый материал, как правило отличающийся рыхлой консистенцией,подхватывается промывочной 2 жидкостью и выносится на поверхность через межтрубное пространство скважины и нагнетающей трубы. Недостатками применяемого устройства являются Невозможность разрушения монолитных сталагмитообразных кольматантных отложений,ввиду малой удельной энергии, подводимой из сопла насадки струи промывочной жидкости. Повышение гидродинамического напора размывающих струй требует повышения давления промывающей жидкости,что приведет к повышению Внутрискважинного давления и разрушению стенок скважины ввиду недостаточной их прочности. Поэтому удаление кольматантных образований требует применения в данном случае либо химических методов, либо каких-то других более жестких - вплоть до разбуривания скважины методов воздействия на отложения. Иногда применяется электрогидравлический способ очистки, но это связано с возможностью разрушения стенок скважины и фильтра. При благоприятных условиях (рыхлое состояние породы,забившей проходные отверстия фильтрующей части скважины) происходит частичная промывка фильтрующей поверхности. Под влиянием избыточного давления в зоне фильтрации,создаваемого нагнетающим промывочным насосом,начинается отток промывочной жидкости через промытые фильтрующие отверстия в пластовое пространство. При этом происходит выравнивание внутрискважинного и пластового давлений и промывка оставшейся невосстановленной части фильтра прекращается. Промытой оказывается 1015 поверхности фильтра. Задачей изобретения является создание устройства восстановления дебита скважин,позволяющего совместить процесс разрушения отложений в элементах скважины без увеличения внутрискважинного давления с обеспечением одновременной транспортировки продуктов очистки из скважинного пространства. Аналог 2072937,10.02.1997, Россия. Техническим результатом является снижение трудоемкости операции восстановления дебита скважины, сокращение времени операции промывки,сохранение целостности обсадочных труб,перфорации фильтров,восстановление проницаемости прифильтрового пространства рудного тела. Указанный технический результат достигается тем, что разрушение отложений в скважинном пространстве,на поверхности фильтра,в перфорационных отверстиях фильтра и в прискважинной зоне рудного тела осуществляется в двухконтурной гидродинамической системе струями промывочной жидкости, подаваемой в зону промывки из контура большого давления (150-450 бар) с малым дебитом промывочной жидкости,истекающей из промывочных сопел вращающейся насадки с большим скоростным напором, при этом удаление продуктов промывки из зоны очистки осуществляется за счет циркуляции жидкости 24448 промывного контура низкого давления (0,5-1,0 МПа), обеспечивающей достаточный для удаления продуктов очистки гидродинамический напор восходящего по скважине потока и стабилизирующей внутрискважинное статическое давление. Сущность изобретения поясняется схемой фиг. 1. 1 - Насос высокого давления. 2 - Вращающаяся насадка на трубе высокого давления. 3 - Зона фильтрации 4 - Насос низкого давления 5 - Поток низкого давления 6 - Поток высокого давления 7 - Труба высокого давления 8 - Труба низкого давления 9 - Обсадная труба 10 - Отстойная зона 11 - Поток отработанной жидкости Внутри скважины создаются два контура потоков - контур высокого давления, в котором поддерживается давление 150-450 бар и наложенный на него контур низкого давления в 0,5 1,0 МПа. Контур высокого давления питается насосом высокого давления 1 (см. фиг. 1) с параметрами в пределах указанных выше и отличается малой производительностью по расходу жидкости. Назначением контура (см. фиг. 1, 1-2) высокого давления является воздействие энергомкой струи высокой скорости на отложения как внутри скважины и в отверстиях фильтра, так и на отложения в пластовой зоне, прилегающей к фильтровой части скважины. При этом определяются три вида процессов протекающих одновременно в контуре промывки насоса высокого давления Промывка рыхлых осаждений осуществляется в основном за счет взмучивания их струй жидкости,выбрасываемой из сопла торцевой части насадки (2). Промывка отложений на стенках скважины и внутренней поверхности зоны фильтрации осуществляется струями жидкости, выбрасываемой из сопел насадки, расположенных перпендикулярно оси зоны фильтрации и под углом к ней. При этом происходит разрушение отложений на поверхности труб скважины и поверхности фильтрующей части высокоэнергетичной струей с высоким скоростным напором. Промывка перфорации зоны фильтра (3) осуществляется струями жидкости, выбрасываемой из сопел насадки, расположенных перпендикулярно оси зоны фильтрации. При этом конструкция насадки предусматривает максимально возможное приближение сопел к поверхности фильтра для уменьшения потерь скоростного напора. При совпадении положения отверстия сопла с отверстием перфорации фильтра в процессе промывки струя промывочной жидкости попадает в отверстие перфорации и за счет запаса гидродинамического напора пробивает закупоренное отверстие. Протекание этого процесса практически не зависит от разницы внутрискважинного и пластового давлений. Для обеспечения промывки перфорационной зоны фильтра по всей е поверхности осуществляется вращение насадки вокруг оси и перемещение е вдоль оси скважины совместно с нижним торцом трубопровода низкого давления. Восстановление проницаемости околофильтрового пласта (Забойного пространства) осуществляется после восстановления перфорационной поверхности фильтра. Струя контура высокого давления за счет запаса гидродинамического напора прорывается через отверстия фильтра в прилежащее пространство пласта и разрушают уплотненные его структуры,улучшая тем самым проницаемость забойного пространства. Контур низкого давления (4-5) создатся насосом низкого давления (4) и служит, в основном, для удаления продуктов промывки из скважины. Применение его в схеме обусловлено тем фактором,что производительность насоса высокого давления как правило ограничена и дебит его восходящего внутрискважинного потока не может обеспечить должного скоростного напора для выноса осадков на верхний торец скважины. Таким образом контур низкого давления выполняет чисто транспортные функции в процессе восстановления скважины. Соответственно снижаются его стоимостные и энергетические характеристики. Таким образом,становится видна принципиальная разница между описанными устройствами промывки скважин. В предлагаемом способе давление на поверхности отложений и кромке перфорации фильтрующей части скважины определяется в основном гидродинамическим(скоростным) напором струи контура высокого давления и не зависит от перепада внутрискважинного и внутрипластового давлений. Поэтому промывка и восстановление фильтрующих элементов скважины могут быть осуществлены по всей их высоте на 100. Изобретение может быть реализовано на месторождениях подземного выщелачивания полиметаллических руд, золотоносных и урановых месторождениях. Ближайшие аналоги заявленного устройства, отличающиеся указанными выше недостатками,используются на урановых месторождениях Казахстана. В разделе, содержащем критику прототипов,датся описание одноконтурной системы промывки скважин, в которой используются конструктивные материалы аналогичные материалам,используемым в предлагаемом устройстве. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство двухконтурной гидродинамической очистки скважин подземного выщелачивания металлических руд, отличающееся тем, что разрушение отложений в скважинном пространстве,на поверхности фильтра в перфорационных отверстиях фильтра и в прискважинной зоне рудного тела осуществляется в двухконтурной 3 24448 гидродинамической системе струями промывочной жидкости, подаваемой в зону промывки из контура большого давления в предела 150-450 бар с малым дебитом промывочной жидкости, истекающей из промывочных сопел вращающейся насадки с большим скоростным напором, при этом удаление продуктов промывки из зоны очистки осуществляется за счет циркуляции жидкости промывного контура низкого давления в пределах 0,5-1,0 МПа, обеспечивающей достаточный для удаления продуктов очистки гидродинамический напор восходящего по скважине потока и стабилизирующей внутрискважинное статическое давление.