Скважинная фильтровая колонна

(51) 21 43/08 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых подземным скважинным выщелачиванием металлов. Техническим результатом изобретения является сокращение сроков выщелачивания блоков и равномерная по времени обработка растворами продуктивного пласта. Это достигается тем, что в известной фильтровой колонне для подачи выщелачивающего раствора в продуктивный пласт, содержащей наружную перфорированную трубу, состоящую из секций и внутреннюю трубу, согласно изобретению,секции наружной трубы выполнены одинаковой длины, не менее одного метра, с отверстиями,размер которых возрастает снизу вверх с возможностью обеспечить увеличение скважности в пределах каждой секции от 0,1 до 0,22 м 2.(72) Джакишев Мухтар Еркынович Рогов Евгений Иванович Язиков Виктор Григорьевич Рогов Андрей Евгеньевич Кених Михаил Вячеславович Сушко Сергей Михайлович(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Горнорудная компания(56)2160360 С 2, 10.12.2000 Дубровский Б.В. и др., Справочник по бурению и оборудованию скважин на воду,Москва, Недра, 1964, с. 391, 396, 3973450207 А, 17.06.19692131019 С 1, 27.05.1999 15036 Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых подземным скважинным выщелачиванием металлов. В практике подземного скважинного выщелачивания (ПСВ) металлов известны различные конструкции фильтров, содержащих трубу с отверстиями,разнообразие которых огромно(Справочник по геотехнологии урана. М. Атомиздат,1998, с. 632 Язиков В.Г., Забазнов В.Л., Петров Н.Н.,Рогов Е.И., Рогов А.Е. Геотехнология урана на месторождениях Казахстана. Алматы, 2001, с.442 Комплексы подземного выщелачивания /Под редакцией д.т.н. Кедровского О.Л., М. Недра, 1992,с.40-48, 58-61). Главнейшими показателями фильтров являются его длина и скважность. Скважностью фильтра называется суммарная площадь отверстий в стенках фильтровой колонны, измеряемая в м 2 или в см 2. А коэффициентом скважности фильтра называется отношение суммарной площади отверстий в стенках фильтровой колонны к полной площади стенок колонны, величина безразмерная. Однако при всем разнообразии конструкций фильтров, все они имеют одинаковую по длине скважность. Известно также,что чем длиннее фильтр, тем он хуже работает с глубиной, причем независимо от его скважности. Неравномерная и уменьшающаяся с глубиной подача выщелачивающих растворов через фильтры с постоянной скважностью приводит к увеличению сроков отработки блоков и, следовательно, к удорожанию добываемого металла. Известен также скважинный фильтр, содержащий основную трубу, имеющую сетчатую секцию,внутреннюю трубу, установленную внутри основной трубы и идущую по длине основной трубы, и средство обеспечения жидкостного сообщения внутренней трубы с внешней частью скважинного фильтра, при этом внутренняя труба идет насквозь по длине основной трубы и выполнена шунтирующей,для чего средство жидкостного сообщения внутренней части трубы с внешней частью скважинного фильтра имеет каналы для подведения пульпы с гравием к различным уровням в кольцевом пространстве, охватывающем фильтр (Патент 2160360, кл. Е 21 В 43/08, 43/26, 2000). Недостатком этого фильтра является также то,что он работает с постоянной скважностью. Это приводит к неравномерной подаче раствора по всей его длине и увеличению сроков выщелачивания. Раствор для проработки всего рудного тела подается сверху вниз, что увеличивает сроки отработки блоков продуктивного пласта. Задачей изобретения является создание скважинной фильтровой колонны, позволяющей осуществлять равномерную подачу раствора по всей ее длине и сократить сроки выщелачивания. Техническим результатом изобретения является сокращение сроков выщелачивания и достижение равномерной по времени проработки растворами продуктивного пласта. Это достигается тем, что в известной фильтровой колонне для подачи выщелачивающего раствора в продуктивный пласт, содержащей наружную перфорированную трубу, состоящую из секций и внутреннюю трубу, согласно изобретению, секции наружной трубы выполнены одинаковой длины, не менее одного метра, с отверстиями, размер которых возрастает снизу вверх с возможностью обеспечить увеличение скважности в пределах каждой секции от 0,1 до 0,22 м 2. Технический результат достигается тем, что предлагаемое конструктивное решение фильтровой колонны позволяет осуществлять распределение выщелачивающих растворов равномерно по всей ее длине с переменной скважностью при подаче их в пласт снизу вверх. При этом каждая секция имеет свою расчетную скважность. На фиг. 1 схематично представлена предлагаемая скважинная фильтровая колонна на фиг. 2 изображены эпюры нагрузок в процессе работы скважинной фильтровой колонны с подачей раствора снизу вверх. Скважинная фильтровая колонна содержит трубу 1 с отверстиями 2 (на чертеже не показано) состоящую из отдельных секций 3, в которую вставлена труба 4 для подачи раствора в пласт снизу вверх. На чертежах также показаны закачная скважина 5, верхний и нижний водоупоры 6, 7 соответственно, продуктивный пласт 8. На эпюре 9 отображено изменение давлений на стенки скважинной фильтровой колонны и на массив продуктивного пласта в м. вод. ст. при подаче раствора снизу вверх. На эпюре 10 представлено графическое отображение увеличения показателя скин - эффекта от безразмерной величины ко до к. На эпюре 11 графически отображено изменение по высоте скважности фильтровой колонны от ко до к в относительных единицах. Скважинная фильтровая колонна работает следующим образом. При подаче раствора в скважину по внутренней трубе 4 под давлением - н в первую нижнюю секцию, она пропускает количество раствора 1,м 3/час или м 3/сут. Так как по длине первой секции происходит потеря напора, то на второй секции вследствие увеличенных диаметров отверстий и скважности при меньшем давлении, дебит второй секции 2 сохраняется примерно равным 1. Последующие, третья, четвертая и т.д. секции фильтра работают по принципу второй секции. В результате достигается выравнивание расходов раствора, подаваемого в пласт по всемсекциям. Кроме того, давление н передается на уровень нижнего водоупора, т.е. на величину эффективной мощности рудного тела - Мэ ниже, чем в известных колоннах. Для обоснования новой конструкции рассмотрим работу фильтров на закачной скважине в зависимости от глубины скважин и длины фильтра. 15036 При этом следует иметь в виду, что любой блок при подземном скважинном выщелачивании урана состоит из элементарных ячеек,которые описываются прорабатываемой площадью пласта,приходящейся на одну откачную скважину. Каждая ячейка имеет главный параметр - радиус ячейки ,который характеризует кратчайшее расстояние между откачной и закачной скважиной в ячейке. Параметр (Ж) характеризует отношение массы прокачиваемого через любую ячейку или блок выщелачивающего раствора (ВР) к массе закисленной, (обработанной) горной породы, за любой период времени. Эта величина безразмерная. Параметр- отношение средней скорости выщелачивания в к средней скорости фильтрации ф раствора по любой линии тока, является основной кинетической характеристикой подземного скважинного выщелачивания металлов. фильтровой колонны, к 0,1 м 2 скважность вверху фильтровой колонны, к 0,22 м 2. Приведем обоснование экономической эффективности работы нового фильтра в условиях месторождения Мынкудук. Для условий Мынкудука имеем параметры отрабатываемого блока Кф 9,8 м/сут 50 м с 0,08 м н 75 м 6 м. Суточные эксплуатационные затраты по руднику - Сэ 2860/сут, сеть скважин гексагональная, п 0,27 п 2,5 п 1,7 т/м 32,8 Мэ 12 м р 1 т/м 3. Определим время отработки рудного тела блока по нашей формуле (Язиков В.Г., Забазнов В.Л.,Петров Н.Н. и др. Геотехнология урана на месторождениях Казахстана. Алматы, 2001) для новой конструкции фильтровой колонны с внутренней трубой при подаче раствора снизу вверх 2 160 п Скин-эффектом к прифильтровой области технологических скважин называется безразмерная величина, характеризующая гидродинамическое сопротивление прифильтровой области. Эта величина называется показателем скин-эффекта и определяется по формуле Кф коэффициент фильтрации где Кф продуктивного пласта, м/сут Кф 1 - коэффициент фильтрации прифильтровой области радиусом 1- радиус скважины, м. Рассматривая эпюру нагрузок на стенки фильтра можно записать(1) 02 - 1,где 0 - напряжения на стенке скважины,2(н - э)р , тс/м 2(3) 0(н - э)рМэр , тс/м 2 где р - плотность раствора, т/м 3 н - напор раствора в - плотность воды Мэ - эффективная мощность рудного тела, м. Для практических расчетов можно принять р 1 т/м 3, тогда из (3) получим(4) 0 н. Простейшее уравнение (4) показывает, что по всей высоте продуктивного горизонта будет достигнуто равномерное давление при подаче выщелачивающего раствора в пласт. Следовательно,расходы раствора по секциям колонны будут одинаковые и необходимый эффект будет достигнут. Рассмотрим практический пример для усредненных условий месторождения Мынкудук. Для закачных скважин (ЗС) дано скин - эффект,к 2 длина фильтра, ф 8 м скважность внизу- оптимальный радиус ячейки, м п - плотность пород продуктивного горизонта,т/м 3- параметр Ж Т- параметр, равный 0,675 Кф - средняя по рудному телу скорость фильтрации раствора, м/сут н и- компрессия и депрессия на технологических скважинах, м- радиус скважины, м числа закачных скважин зс к числу откачных скважинр - плотность раствора, т/м 3. Т э 1 При известной конструкции фильтров срок отработки составит Т э 2 При новой конструкции фильтра с правильным его оформлением скважности по длине срок блока уменьшится на величину Т Т 1935 - 1634301 суток. Однако, с увеличением дебита закачных скважин возрастает пропорционально некоторой величинепоказатель скин-эффекта и несколько снизится приемистость закачных скважин на величину При этом реальное значение Т 1(1-0,18)301244 суток. 15036 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Скважинная фильтровая колонна, содержащая наружную перфорированную трубу, состоящую из секций, и внутреннюю трубу, отличающаяся тем,что секции наружной трубы выполнены одинаковой длины, не более одного метра, с отверстиями, размер которых выполнен с возрастанием снизу вверх и с возрастанием скважности в пределах каждой секции от 0,1 м 2 до 0,22 м 2.