СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ ДОБЫЧИ НА МЕСТОРОЖДЕНИИ Российский патент 2015 года по МПК E21B21/06 E21B49/00 E21C39/00 

Изобретение относится к способу и устройству для повышения добычи на месторождении, содержащем породу, которая включает в себя по меньшей мере один раскрываемый путем размельчения породы минерал ценного материала и по меньшей мере один другой минерал, причем минерал ценного материала имеет более высокую плотность, чем по меньшей мере один другой минерал.

Для того чтобы эффективно эксплуатировать месторождение, нужно раскрывать и по возможности полностью отделять содержащийся в породе минерал ценного материала. В зависимости от величины зерен минерала ценного материала для его раскрытия требуются различные степени размельчения породы. Так порода с минералами с большой величиной зерна минерала для раскрытия минерала ценного материала должна размельчаться в меньшей степени, чем порода с минералами с меньшей величиной зерна минерала.

При этом под понятием «величина зерна минерала» для минерала ценного материала понимается не величина зерна кристаллитов этого минерала, а локальная пространственная протяженность фазы минерала ценного материала в породе.

До настоящего времени добытая порода размельчалась до средней величины зерна минерала, при этом первая часть породы, которая включает в себя минерал ценного материала с высокой величиной зерна минерала, размельчается излишне сильно, а вторая часть породы, которая включает в себя минерал ценного материала с меньшей величиной зерна минерала, размельчается в недостаточной степени. Излишне сильное измельчение первой части породы приводит к излишне высокому потреблению энергии для процесса размельчения. Напротив, недостаточное размельчение второй части породы приводит к недостаточному раскрытию и вследствие этого к недостаточной отделяемости минерала ценного материала и, тем самым, к неэффективной эксплуатации месторождения.

Величина зерна минерала и распределение минералов в породе до настоящего времени определяются высокими временными затратами за счет того, что в месторождении на различных местах берутся и анализируются пробы породы. Для этого на месторождениях собираются обломки породы величиной примерно с кулак и/или выполняются разведочные бурения в грубом растре, чтобы получить буровой керн для анализа. Эти пробы породы анализируются в лаборатории в отношении их минералогического и химического состава. В то время как химический анализ по существу определяет тип и объем содержащихся элементов, минералогический анализ определяет тип и объем содержащихся минералов, а также их пространственное расположение. Для определения пространственного расположения минералов пробы породы шлифуются в направлении определенных пространственных осей. За счет оптического анализа микрошлифа или аншлифа (полированного шлифа), например, под микроскопом можно узнать пространственное расположение и распределение минералов в породе. При пространственно широко распределенном расположении минералов имеют место меньшие величины зерна минералов, в то время как группирования минералов в определенных местах имеют место в случае бóльших величин зерна минералов.

В отношении структуры месторождения или пространственного распределения величин зерна минерала ценного материала в месторождении таким способом может быть предоставлено лишь немного информации и то со значительной временной задержкой.

Моделирование месторождения, то есть создание модели месторождения, включающей в себя трехмерную регистрацию слоев пород или формаций пород с различными величинами зерна минерала ценного материала, возможно лишь в ограниченной степени, ввиду незначительного располагаемого количества информации. Поэтому ориентированные на локально имеющуюся породу, то есть содержание в ней минерала ценного материала и характерную для нее величину зерна минерала, выемка и размельчение породы возможны лишь в ограниченной степени.

В WO 2010/000055 A1 описан способ и устройство для, в частности, непрерывного локального анализа буровой мелочи из бурового шлама. Отбирается проба буровой мелочи, которая является репрезентативной для пробуренной формации породы, и анализируется в отношении типа породы и химического состава. При необходимости параметры бурения, включая глубину бурения, эмиссии гамма-лучей и/или другие параметры, протоколируются, и выполняется их корреляция с результатами анализа пробы.

Задачей изобретения является создание способа и устройства, с помощью которых можно повысить добычу на месторождении.

Задача решается способом для повышения добычи на месторождении, содержащем породу, которая включает в себя по меньшей мере один раскрываемый посредством размельчения породы минерал ценного материала и по меньшей мере один другой материал, причем минерал ценного материала имеет более высокую плотность, чем по меньшей мере один другой минерал, при этом способ содержит следующие этапы:

выполнение процесса бурения посредством буровой установки для выемки породы, при этом создается буровая мелочь,

образование аэрозоля, включающего в себя буровую мелочь и газовый поток,

перенос аэрозоля от буровой установки к по меньшей мере одному воздушному сепаратору,

выполнение классификации в потоке, причем образуются по меньшей мере две фракции, включающие в себя частицы соответствующей равнопадаемости буровой мелочи, и

определение свойства по меньшей мере одной из фракций, которое применяется как мера для установления оптимальной степени размельчения породы.

Задача также решается устройством для осуществления соответствующего изобретению способа, содержащим

по меньшей мере один агрегат размельчения для размельчения породы, причем степень размельчения породы является изменяемой,

по меньшей мере один блок управления и/или регулирования для установки оптимальной степени размельчения на по меньшей мере одном агрегате размельчения,

по меньшей мере одну буровую установку,

по меньшей мере одно устройство для обеспечения газового потока, которое через по меньшей мере один газопровод соединено с по меньшей мере одной буровой установкой,

по меньшей мере один воздушный сепаратор на каждую буровую установку, который соединен с по меньшей мере одной буровой установкой через по меньшей мере один аэрозольный трубопровод,

по меньшей мере одно устройство для определения по меньшей мере одного свойства фракций и

по меньшей мере один вычислительный блок для определения по меньшей мере одного определенного свойства фракций, которое применяется как мера для определения оптимальной степени размельчения породы и при необходимости для передачи по меньшей мере одного определенного на основе этой меры регулирующего воздействия на по меньшей мере один блок управления и/или регулирования для установки оптимальной степени размельчения на по меньшей мере одном агрегате размельчения.

Изобретение использует знание о том, что свойства буровой мелочи, которая создается буровой установкой во время процесса бурения, находятся в непосредственной связи с величиной зерна минералов, которые имеются в пробуриваемой породе. Целенаправленная оценка классифицированных в потоке фракций буровой мелочи позволяет неожиданным образом сделать достаточно точные выводы о величинах зерна минералов, имеющихся в пробуриваемой породе, и обеспечивает возможность быстрого и несложного определения и установления оптимальной степени размельчения пробуриваемой породы. В качестве оптимальной степени размельчения породы при этом рассматривается степень размельчения для соответствующей породы, при которой размельчение производится до раскрытия по меньшей мере одного содержащегося в ней минерала ценного материала, но не выше этого.

Способ и устройство обеспечивают возможность особенно быстрого и достаточно точного согласования степени размельчения с локально имеющейся величиной зерна минерала ценного материала в породе. Ассоциирование оптимальной степени размельчения с пробуриваемой породой осуществляется во время процесса бурения, так что данные для каждой скважины предоставляются в зависимости от глубины погружения и актуальным образом. Вместо оценки бурового керна, получаемого при колонковом бурении, для определения соответствующей структуры породы, можно при разведке месторождения просто лишь анализировать буровую мелочь. Число скважин может быть заметно увеличено, так как больше не требуются затратные лабораторные анализы буровых кернов. В частности, могут теперь использоваться также взрывные скважины (шпуры) для определения соответствующей структуры породы, которые размещаются в более тесном растре, чем разведывательные скважины. Взрывные скважины проходятся в типовом случае с горизонтальным расстоянием от 2 до 5 м, причем данные могут предоставляться с разрешением по вертикали в дм-диапазоне. Таким способом возможно особенно быстрое и точное моделирование месторождения и, как следствие, особенно эффективная разработка месторождения.

Так как между возникновением буровой мелочи и оценкой свойств классифицированных в потоке фракций буровой мелочи, прежде всего из-за имеющегося расстояния транспортировки аэрозоля между буровым долотом и воздушным сепаратором, существует незначительная разность по времени, она должна, разумеется, учитываться при создании модели, чтобы иметь возможность локально ассоциировать с породой корректную величину зерна минерала и, как следствие, оптимальную степень размельчения.

В предпочтительном выполнении способа осуществляется определение свойства таким образом, что выполняется анализ величины частиц на частицах фракций с равнопадаемостью, причем по меньшей мере в одной из фракций получают две фракции частиц с различными средними величинами частиц, которые за счет прерывистого гранулометрического состава разделяются друг от друга, причем величины d частиц первой фракции частиц пропорциональны локальной величине зерна минерала для минерала ценного материала в породе и применяются в качестве меры для установки оптимальной степени размельчения породы.

Распределение величин частиц в классифицированных в потоке фракциях буровой мелочи находится в прямой взаимосвязи с величиной зерна минерала для минералов, которые имеются в пробуриваемой породе. Целенаправленная оценка, в частности, распределения величин частиц классифицированной в потоке фракции буровой мелочи позволяет неожиданным образом делать достаточно точные выводы относительно величин зерна минералов, имеющихся в пробуриваемой породе.

В случае когда анализ величин частиц по меньшей мере двух фракций показывает прерывистый гранулометрический состав, та первая фракция частиц применяется в качестве меры, которая получена из фракции, для которой прерывистый гранулометрический состав является наибольшим, или у которой расстояние между средними величинами частиц фракций частиц является наибольшим.

В общем случае в настоящее время для способа рассматривается в качестве требуемого то, что минерал ценного материала в породе имеет плотность, составляющую по меньшей мере 1,5 плотности других минералов. При меньших различиях по плотности при анализе величин частиц одной из полученных после классификации в потоке фракций буровой мелочи получаются не различимые или не оцениваемые однозначно друг от друга фракции частиц.

Предпочтительным образом в качестве минерала ценного материала раскрывается рудный материал посредством размельчения породы. В качестве «руды» обозначаются природные минеральные агрегаты, представляющие хозяйственный интерес, из которых посредством обработки может выделяться один или более ценных материалов. Чаще всего это материалы, которые содержат больше или меньше металлических компонентов, таких как, например, железо, медь, никель, олово, цинк, серебро, золото и т.д.

В особенно предпочтительном выполнении способа анализ величин частиц выбранной фракции осуществляется автоматически посредством оптического анализа, особенно предпочтительно посредством лазерной дифракции. При этом частицы выбранной фракции оптически подсчитываются и измеряются. В частности, производится оптический анализ частиц с равнопадаемостью для выбранной фракции непрерывно во время их падения, например, непосредственно на соответствующем отводном канале для фракции на воздушном сепараторе. Таким образом, результат анализа находится в особенно тесной временной взаимосвязи с бурением в определенном местоположении в породе и может простым способом учитываться в вычислениях при знании скорости транспортировки буровой мелочи от бурового долота к воздушному сепаратору и к оптическому анализу. В качестве альтернативы, например, также возможен ситовый анализ классифицированной в потоке фракции буровой мелочи, чтобы выполнить анализ величин частиц. В общем случае этот способ действий является заметно более медленным.

Является предпочтительным, если во время процесса бурения определяются глубина погружения бурового долота бурильной установки и/или данные местоположения для местоположения бурильной установки в месторождении и логически связываются с определенной на этом месте мерой для установки оптимальной степени размельчения породы, и что добываемая на этом месте порода размельчается в соответствии с определенной мерой.

При знании имеющего место по всем трем размерностям месторождения распределения величин зерна минералов для по меньшей мере одного минерала ценного материала в месторождении возможно очень точное моделирование месторождения, как уже пояснялось ранее. Для того чтобы по возможности точно определять текущее местоположение буровой установки в течение бурения в месторождении, в частности, измеряется наклон скважины и местоположение точки приложения сил при бурении, предпочтительно с помощью по меньшей мере одного блока GPS.

Устройство предпочтительным образом содержит, кроме того, выемочное (добычное) оборудование для выемки породы и/или для добычи уже грубо предварительно размельченной при подрыве породы, которое также имеет по меньшей мере один блок GPS.

Данные местоположения выемочного оборудования передаются, в частности, посредством передачи данных через радиосвязь на по меньшей мере один вычислительный блок. Выемочное оборудование для выемки породы может быть образовано экскаватором периодического действия, в частности, одноковшовым экскаватором или грейдером или экскаватором непрерывного действия, таким как роторный экскаватор или многоковшовый (цепной) экскаватор или т.п.

Выемочное оборудование для транспортировки уже грубо предварительно размельченной посредством подрыва породы может быть образовано колесным погрузчиком. Отделенной или подорванной породой обычно распоряжаются посредством системы материального снабжения, в которой сохранено расположение или место хранения подорванной породы и через которую может управляться колесный погрузчик. Добытая или отбитая взрывом порода при необходимости, после промежуточного хранения, засыпается в автомобили-самосвалы с ковшовой платформой или на ленточные транспортеры и транспортируется к по меньшей мере одному агрегату размельчения или транспортируется непосредственно в по меньшей мере один агрегат размельчения, где осуществляется дальнейшее размельчение породы для раскрытия минерала ценного материала.

Предпочтительным образом на буровой установке регистрируют по меньшей мере один заданный параметр бурения и по меньшей мере одно измеренное значение, характеризующее текущий режим бурения буровой установки. Затем предпочтительно выполняют вычислительное исключение зависимости по меньшей мере одного измеренного значения от по меньшей мере одного параметра бурения и применяют полученную по меньшей мере одну характеристику, зависимую от текстуры породы, в качестве дополнительной меры для установления оптимальной степени размельчения породы.

Это повышает точность анализа величины зерна минерала и, как следствие, улучшает определение оптимальной степени размельчения.

По меньшей мере один параметр бурения образован, например, из прижимающего усилия бурового долота буровой установки, числа оборотов бурового долота, материала бурового долота, объемного расхода газа газового потока, частоты ударов бурового долота и т.п. Частота ударов получается при этом, в числе прочего, из данных прижимающего усилия и данных газового потока.

По меньшей мере одно измеренное значение, характеризующее текущий режим бурения, выбирается, в частности, из группы измеренных значений, включающей в себя скорость бурения, результирующий вращающий момент на силовой вращающейся головке бурового долота, давление газа газового потока, ввод энергии в буровую установку, колебательный режим буровых штанг буровой установки и т.п.

Так, например, скорость бурения в том числе зависит от твердости и состава пробуриваемой породы, причем высокая твердость и/или скопление твердых минералов приводят к снижению скорости бурения. Кроме того, скорость бурения зависит от того, какая буровая установка и буровой инструмент используются. В частности, здесь имеют значение тип, геометрия и состояние износа бурового долота. Эти параметры бурения, разумеется, надо учитывать при оценке скорости бурения.

По меньшей мере один вычислительный блок устройства соединен средствами передачи данных с по меньшей мере одним устройством. При этом может использоваться соединение посредством кабельной проводки, но в особенности беспроводное соединение. Беспроводная передача данных к по меньшей мере одному вычислительному блоку позволяет реализовать защищенное от пыли и сотрясений расположение вычислительного блока, пространственно отделенное от позиции бурения.

По меньшей мере один вычислительный блок устройства, кроме того, предпочтительно выполнен с возможностью регистрации по меньшей мере одного параметра бурения или по меньшей мере одного измеренного значения, характеризующего текущий режим бурения буровой установки. Для этого могут служить имеющиеся на буровой установке датчики или дополнительно устанавливаемые на буровой установке датчики.

По меньшей мере один вычислительный блок, кроме того, предпочтительно выполнен с возможностью вычислительного исключения зависимости по меньшей мере одного измеренного значения, характеризующего текущий режим бурения буровой установки, от по меньшей мере одного параметра бурения, и вычисления по меньшей мере одной характеристики, зависимой от текстуры породы, в качестве дополнительной меры для локальной величины зерна минерала ценного материала. Вычислительное исключение зависимости от параметров бурения требует обозримого количества предварительных опытов, в которых определяются и коррелируются друг с другом отдельные параметры влияния. Полученная таким способом база данных предпочтительно сохраняется в по меньшей мере одном вычислительном блоке и служит для определения характеристики, зависимой только от текстуры породы.

Кроме того, по меньшей мере один вычислительный блок предпочтительно выполнен с возможностью определения регулирующего воздействия на основе упомянутой меры и дополнительной меры. Тем самым оптимальная степень размельчения может выбираться еще более точно.

Определенное свойство классифицированных в потоке фракций буровой мелочи применяется не только как мера для определения оптимальной степени размельчения и ее установки, но и также может применяться в принципе для управления режимом добычи. В частности, данные, кроме того, используются для управления режимом подрыва и/или режимом транспортировки и/или режимом управления материалами в области месторождения. Например, можно, таким образом, количество взрывчатого вещества локально согласовывать с составом и твердостью породы, добытой породой можно целенаправленно манипулировать в соответствии с ее свойствами, особенно в отношении хранения и транспортировки, причем может использоваться подходящая система управления материалами. Это повышает эффективность режима добычи и экономит энергию. В частности, по меньшей мере один вычислительный блок выполнен с возможностью соответствующего управления режимом добычи.

По меньшей мере один воздушный сепаратор и по меньшей мере одно устройство для определения по меньшей мере одного свойства фракций, в частности для выполнения анализа величины частиц, предпочтительно расположены в непосредственной близости от буровой установки, в частности, на буровой установке. За счет этого минимизируется время для транспортировки буровой мелочи от места возникновения к воздушному сепаратору и необходимое время анализа. В качестве воздушного сепаратора предпочтительно используется сепаратор с поперечным потоком.

В предпочтительном выполнении устройства на по меньшей мере одной буровой установке имеется по меньшей мере один датчик корпусного шума для регистрации измеренного значения, характеризующего текущий режим бурения, в форме колебательного режима буровых штанг буровой установки. Исходя из вибрации буровых штанг, можно сделать вывод о свойствах породы, которая пробуривается в текущий момент.

Фиг.1-3 должны на примере пояснять возможные устройства и способы согласно изобретению.

При этом на чертежах показано следующее:

фиг.1 - схематичное представление устройства для выполнения способа;

фиг.2 - схематичное представление другого устройства для выполнения способа;

фиг.3 - схематичное представление протекания способа;

фиг.4 - схематичное представление возможных потоков данных и массы для способа.

Фиг.1 схематично показывает устройство для выполнения способа в области месторождения 10 с породой 10а, показанной в разрезе. Порода 10а содержит минерал ценного материала в форме халькопирита и другой минерал в форме кварца, причем минерал ценного материала имеет плотность, в 1,5 раза превышающую плотность другого минерала. Устройство содержит буровую установку 1 с буровым долотом 1b и буровой штангой 1с в области точки 1а приложения усилия бурения и блок 2 для обеспечения газового потока для образования аэрозоля 4 вместе с возникающей у бурового долота 1b буровой мелочью 7, 8 (см. также фиг.3). Блок 2 для предоставления газового потока через по меньшей мере один газопровод 3 соединен с буровой установкой 1.

В породе 10а посредством буровой установки 1, исходя из точки 1а приложения усилия бурения, выполняется процесс бурения, причем образуется буровая мелочь 7, 8, включающая в себя частицы 7 из минерала ценного материала и частицы 8 из другого материала. За счет ввода газового потока посредством блока 2 через газопровод 3 в буровую установку 1 в направлении бурового долота 1b буровая мелочь 7, 8 уносится от бурового долота 1b. Из буровой мелочи 7, 8 и газового потока образуется текучий аэрозоль 4, который транспортируется противоположно процессу бурения на земную поверхность.

Кроме того, устройство содержит воздушный сепаратор 5, который соединен с буровой установкой 1 посредством аэрозольного трубопровода 4а. Аэрозоль 4 направляется по аэрозольному трубопроводу 4а от буровой установки 1 к воздушному сепаратору 5, здесь в форме сепаратора с поперечным потоком, и выполняется классификация в газовом потоке 9, причем буровая мелочь 7, 8 разлагается на три фракции 6а, 6b, 6с. Они включают в себя частицы буровой мелочи 7, 8, характеризуемые равнопадаемостью, то есть, например, во фракции 6с находятся как мелкие частицы 7' из минерала ценного материала, так и заметно более крупные частицы 8' другого минерала с меньшей плотностью, которые на основе одинаковой скорости оседания уносятся газовым потоком 9 в одинаковой степени.

Также устройство содержит устройство 11 для определения свойства образуемых на воздушном сепараторе 5 фракций 6а, 6b, 6с. Каждая фракция 6а, 6b, 6с включает в себя обладающие равнопадаемостью частицы буровой мелочи 7, 8, то есть, например, во фракции 6с находятся как мелкие частицы 7' из минерала ценного материала, так и заметно более крупные частицы 8' другого минерала с меньшей плотностью, которые на основе одинаковой скорости оседания уносятся газовым потоком 9 в одинаковой степени.

Устройство 11 здесь представляет собой оптический блок анализа для выполнения анализа величин частиц над характеризуемыми равнопадаемостью частицами фракций 6а, 6b, 6с в соответствующем выбросном канале 5а, 5b, 5c воздушного сепаратора 5.

Посредством устройства 11 на всех трех фракциях 6а, 6b, 6с выполняется анализ величин частиц. Он может проводиться последовательно, но предпочтительно выполняется одновременно для всех трех фракций 6а, 6b, 6с, которые высыпаются из выбросных каналов 5а, 5b, 5c воздушного сепаратора 5. Устройство 11 средствами передачи данных соединено с вычислительным блоком 12, причем передача 15' данных предпочтительно осуществляется по радиосвязи.

Конкретная последовательность действий показана на фиг.3 для фракции 6с, которая высыпается из выбросного канала 5c воздушного сепаратора 5.

Определяется частотность (распространенность) h частиц для каждой величины d частицы или диаметра частицы. Получаются две фракции 7а, 8а частиц с различными средними величинами d_m1 и d_m2 частиц, которые здесь имеются разделенными друг от друга за счет прерывистого гранулометрического состава. Под прерывистым гранулометрическим составом здесь понимается область, в которой для определенных величин частиц не имеется частиц.

Затем анализ величин частиц дополнительно оценивается для той фракции, в которой расстояние между двумя фракциями частиц максимально. Область прерывистого гранулометрического состава соответственно здесь особенно велика. Здесь принимается, что для фракции 6с это условие выполняется.

Величина d частиц первой фракции 7а частиц фракции 6с пропорциональна локальной величине зерна минерала для минерала ценного материала в породе 10а и служит в качестве меры для - зависимой от глубины погружения - оптимальной степени размельчения породы 10а в этой локальной области.

Определенные устройством 11 результаты анализа величин частиц могут оцениваться либо в устройстве 11, и оценка может передаваться в вычислительный блок 12, либо вычислительный блок 12 берет на себя оценку. При оценке фракции частиц каждой фракции 6а, 6b, 6с анализируются, и выбирается та фракция, для которой имеет место расстояние между первой фракцией 7а частиц и второй фракцией 7b частиц, и это расстояние является максимальным.

Устройство 11 и/или вычислительный блок 12 служит(ат), таким образом, для регистрации величин частиц полученных фракций частиц и коррелирования их с локальной величиной зерна минерала ценного материала в породе 10а.

Для того чтобы точку 1а приложения усилия бурения в буровой установке 1 в месторождении 10 можно было регистрировать, буровая установка 1 содержит по меньшей мере один GPS-блок 14. Данные местоположения, в частности текущая глубина погружения бурового долота 1b, в также наклон скважины и по меньшей мере одно измеренное значение, характеризующее текущий режим работы, например скорость бурения, передаются, в частности, по радиосвязи 15 на вычислительный блок 12, установленный пространственно отделенным образом от позиции бурения.

Устройство содержит, согласно фиг.1, выемочное оборудование 16 для выемки нетронутой породы 10а, которое также содержит GPS-блок 14'. Данные местоположения выемочного оборудования 16, в частности, посредством передачи по радиосвязи 15” передаются на вычислительный блок 12. Выемочное оборудование 16 образовано здесь либо экскаватором периодического действия, в частности одноковшовым экскаватором или грейдером, или экскаватором непрерывного действия, таким как роторный экскаватор, многоковшовый (цепной) экскаватор или т.п.

Выемочное оборудование 16 передает локально добытую породу 10а опосредованно или непосредственно на агрегат 17 размельчения, который содержит блок 17а управления и/или регулирования для установки оптимальной степени размельчения. В зависимости от места выемки породы 10а, которое известно вычислительному блоку 12 на основе GPS-блока 14' на выемочном оборудовании 16, в зависимости от предварительно определенной величины зерна минерала на этом месте выемки и глубины выемки, в агрегат 17 размельчения или его блок 17а управления и/или регулирования, предпочтительно от вычислительного блока 12, передается, в частности, посредством передачи 15” данных по радиосвязи, регулирующее воздействие для оптимальной степени размельчения. Разумеется, это может также осуществляться локально с помощью обслуживающего персонала.

При этом оптимальная степень размельчения задается вычислительным блоком 12 или обслуживающим персоналом таким образом, что минерал ценного материала раскрывается. Агрегат 17 размельчения выполняет размельчение теперь согласно соответствующей, в частности, автоматической установке инструмента размельчения согласно заданной оптимальной степени размельчения породы 10а. Теперь может осуществляться почти полное отделение раскрытого минерала ценного материала от другого минерала, так что выполняется эффективная эксплуатация месторождения 10.

На буровой установке 1 предпочтительно также установлен датчик 13 корпусного шума, который служит для регистрации измеренного значения, характеризующего текущий режим бурения, в данном случае колебательный режим буровых штанг 1с буровой установки 1. Зная заданные на буровой установке 1 параметры бурения и колебательный режим буровых штанг 1с, можно исключить зависимость колебательного режима от параметров бурения путем вычислений с помощью дополнительного вычислительного блока 12а, который расположен вблизи буровой установки 1. Получается зависимая от текстуры породы характеристика, которая может использоваться в качестве дополнительной меры для локальной величины зерна минерала для минерала ценного материала, в частности, твердости породы.

Данные колебательного режима настолько обширны, что передача данных для них посредством радиосвязи на вычислительный блок 12 могла бы быть реализована лишь с трудом. Во всяком случае, установленный непосредственно на месте работ вычислительный блок 12а может передать по радиосвязи 15 выполненную оценку данных колебаний от дополнительного вычислительного блока 12а на удаленно расположенный вычислительный блок 12.

Фиг.2 схематично показывает другое устройство для выполнения способа в области месторождения 10 с породой 10а, показанной в разрезе. Ссылочные позиции, аналогичные показанным на фиг.1, обозначают одинаковые элементы.

В отличие от фиг.1 здесь в породе 10а показаны взрывные скважины SPL1, SPL2, которые выполнены буровой установкой 1. Предпочтительным образом на горизонтальном расстоянии от 2 до 5 м в породе 10а размещается некоторое количество взрывных скважин. Порода 10а посредством подрыва отделяется от нетронутой породы 10а, причем затем грубо размельченная порода 10а' с помощью выемочного оборудования 16, например в форме колесного погрузчика, вынимается. Она может теперь регистрироваться системой управления материалами и поэтому может вновь отыскиваться, храниться промежуточным образом или непосредственно транспортироваться к агрегату 17 размельчения (см. стрелку Т).

Из определенных локальных величин зерна минерала для минерала ценного материала определяется подходящая или оптимальная степень размельчения для породы и локально ассоциируется с породой. При последующей выемке породы 10а добытый материал хранится соответственно величине зерна минерала ценного материала, или затем агрегат 17 размельчения управляется и/или регулируется соответствующим образом для соответствующего материала, причем обслуживающий персонал или вычислительный блок 12 передает на устройство 17а управления и регулирования агрегата 17 для размельчения соответствующее регулирующее воздействие для установки оптимальной степени размельчения.

На основе определенных величин зерна минерала породы в различных местах бурения в месторождении 10 и, в частности, кроме того, при различных глубинах погружения бурового долота в породу можно при соответственно большом числе мест бурения или взрывных скважин создать модель 100 месторождения, которая достаточно точно отображает трехмерную картину месторождения 10. В модели 100 месторождения можно видеть пространственные слои 50, 60, 70, 80, 90 породы с различными локальными величинами зерна минерала ценного материала. Исходя от точки 1а приложения усилия бурения, определяются пять лежащих на различной глубине слоев породы с минералом ценного материала с различной величиной зерна минерала.

Фиг.4 схематично показывает потоки данных и массы для возможного способа. Вычислительный блок 12 посредством источника D данных снабжается, как правило, известными параметрами BP бурения, причем в качестве источника данных может служить обслуживающий персонал и/или иные электронные приборы. Параметры ВР бурения передаются в форме данных относительно типа буровой установки 1, типа и геометрии бурового долота буровой установки 1, длительности использования, в течение которой буровое долото уже было использовано, усилия прижатия и/или числа оборотов бурового долота и т.д. При этом, как правило, используется проводная линия передачи данных. В процессе бурения от буровой установки 1 или имеющихся на ней приемников измеренных значений передаются характеризующие режим бурения измеренные значения MW на вычислительный блок 12. Измеренные значения MW представляют собой, например, скорость бурения, ввод энергии в буровую установку 1 и т.д. Кроме того, GPS-блок 14 передает текущие данные местоположения BMD буровой установки 1, в частности, бурового долота, на вычислительный блок 12.

Сформированная буровой установкой буровая мелочь ВК после образования аэрозоля передается на воздушный сепаратор 5 и классифицируется в потоке. Фракции, которые выдаются из выбросных каналов воздушного сепаратора 5, анализируются по меньшей мере одним устройством 11 в отношении имеющихся в них распределений величин частиц. Определенные данные PGA анализа, при необходимости после дополнительной оценки в устройстве 11 относительно фракции с максимальным прерывистым гранулометрическим составом, передаются на вычислительное устройство 12.

После того как измеренные значения MW, данные местоположения BMD и данные PGA анализа величин частиц получены, они предпочтительно беспроводным способом (см. пунктирные линии) передаются на пространственно удаленный вычислительный блок 12.

Измеренные значения MW для режима бурения, которые имеются в форме данных колебаний SDMW, оцениваются в дополнительном вычислительном блоке 12а непосредственно в области бурения BG, и оценка затем беспроводным способом передается на вычислительный блок 12.

На основе определенной в вычислительном блоке 12 модели 100 осуществляется теперь управление режимом добычи в области месторождения 10, прежде всего в отношении подрыва SG, транспортировки Т и хранения L добытой породы, а также размельчения Z породы. Так, зная модель 100 и при необходимости локальную твердость породы, можно, например, корректировать локально используемое количество взрывчатого вещества, добытую породу в зависимости от свойств хранить в различных местах, причем, в частности, порода с одинаковой величиной зерна минерала ценного материала собирается вместе, транспортируется в желательной последовательности к агрегату размельчения и там, в зависимости от величины зерна минерала ценного материала, размельчается в различной степени.

На фиг.1-4 показаны только примеры для устройства и способа. Специалист сможет без труда согласовать соответствующее изобретению устройство и соответствующий изобретению способ с соответствующим месторождением, чтобы определять локальные величины зерна минералов для имеющихся минералов ценных материалов и определять подходящую для них степень размельчения для соответствующей породы. Так можно, естественно, в зависимости от месторождения выполнять бурение вертикально, и/или горизонтально, и/или наклонно в недра земли. Кроме того, может использоваться другой тип воздушного сепаратора и/или другой тип устройства для анализа величин частиц. Так, например, можно осуществлять ситовый анализ фракций, классифицированных в потоке, на отдельные фракции частиц, причем это в общем случае требует существенных временных затрат.

Изобретение относится к способу и устройству для повышения добычи на месторождении, содержащем породу, которая включает в себя по меньшей мере один раскрываемый путем размельчения породы минерал ценного материала и по меньшей мере один другой минерал, причем минерал ценного материала имеет более высокую плотность, чем по меньшей мере один другой минерал. Причем способ характеризуется следующими этапами: выполнение процесса бурения посредством буровой установки для выемки породы. При этом создается буровая мелочь, образование аэрозоля, включающего в себя буровую мелочь и газовый поток, перенос аэрозоля от буровой установки к по меньшей мере одному воздушному сепаратору, выполнение классификации в потоке, причем образуются по меньшей мере две фракции, включающие в себя частицы соответствующей равнопадаемости буровой мелочи, и определение свойства по меньшей мере одной из фракций, которая применяется как мера для установления оптимальной степени размельчения породы. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ повышения добычи на месторождении (10), содержащем породу (10а), которая включает в себя по меньшей мере один раскрываемый путем размельчения породы (10а) минерал ценного материала и по меньшей мере один другой минерал, причем минерал ценного материала имеет более высокую плотность, чем по меньшей мере один другой минерал, при этом способ содержит следующие этапы:
выполнение процесса бурения посредством буровой установки (1) перед выемкой породы (10а), при этом создается буровая мелочь (7, 8),
образование аэрозоля (4), включающего в себя буровую мелочь (7, 8) и газовый поток,
перенос аэрозоля (4) от буровой установки (1) к по меньшей мере одному воздушному сепаратору (5),
выполнение классификации в потоке, причем образуются по меньшей мере две фракции (6а, 6b, 6с), включающие в себя частицы соответствующей равнопадаемости буровой мелочи (7, 8), и
определение свойства по меньшей мере одной из фракций (6а, 6b, 6с), которое применяется как мера для установки оптимальной степени размельчения породы (10а).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве минерала ценного материала раскрывается рудный минерал посредством размельчения породы (10а).

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что выполняют гранулометрический анализ на частицах фракций (6а, 6b, 6с) с равнопадаемостью, причем по меньшей мере в одной из фракций (6а, 6b, 6с) получают по меньшей мере две фракции частиц (7а, 8а) с различными средними размерами частиц (d_m1, d_m2), которые за счет прерывистого гранулометрического состава разделяются друг от друга, причем размеры d частиц первой фракции (7а) частиц пропорциональны локальной крупности зерна минерала для минерала ценного материала в породе (10а) и применяются в качестве меры для установки оптимальной степени размельчения породы (10а).

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в случае, когда гранулометрический анализ по меньшей мере двух фракций (6а, 6b, 6с) показывает прерывистый гранулометрический состав, в качестве меры применяются размеры d частиц первой фракции частиц, которая получена из той фракции (6а, 6b, 6с), для которой прерывистый гранулометрический состав является наибольшим.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что гранулометрический анализ осуществляют посредством оптического анализа.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что оптический анализ частиц с равнопадаемостью фракций (6а, 6b, 6с) осуществляют во время их падения.

7. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что во время процесса бурения регистрируют глубину погружения бурового долота (1b) бурильной установки (1) и/или данные местоположения для местоположения бурильной установки (1) на месторождении (10) и логически связывают с определенной на этом месте мерой для установки оптимальной степени размельчения породы (10а), и что добываемую на этом месте породу (10а) размельчают в соответствии с определенной мерой.

8. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что регистрируют по меньшей мере один заданный параметр бурения и по меньшей мере одно измеренное значение, характеризующее текущий режим бурения буровой установки (1), расчетным путем исключают зависимость по меньшей мере одного измеренного значения от по меньшей мере одного параметра бурения, и по меньшей мере одну получаемую характеристику, зависимую от текстуры породы, применяют в качестве дополнительной меры для установки оптимальной степени размельчения породы (10а).

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что по меньшей мере один параметр бурения образован из нажимного усилия бурового долота (1b) буровой установки (1), и/или числа оборотов бурового долота (1b), и/или объемного расхода газа газового потока для образования аэрозоля (4), и/или частоты ударов бурового долота (1b), и/или предшествующей длительности использования бурового долота (1b), и/или данных материала или геометрии бурового долота (1b).

10. Способ по п.8, отличающийся тем, что по меньшей мере одно измеренное значение, характеризующее текущий режим бурения, выбирают из группы измеренных значений, включающей в себя скорость бурения, результирующий вращающий момент на силовой вращающейся головке бурового долота (1b), давление газа газового потока для образования аэрозоля (4), ввод энергии в буровую установку (1) и колебательный режим буровых штанг буровой установки (1).

11. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что определенное свойство, кроме того, используют для управления режимом подрыва и/или режимом транспортировки и/или режимом управления операциями с материалами в области месторождения (10).

12. Устройство для осуществления способа по любому из пп.1-11, содержащее
по меньшей мере один агрегат (17) размельчения для размельчения породы, причем степень размельчения породы (10а) является изменяемой,
по меньшей мере один блок (17а) управления и/или регулирования для установки оптимальной степени размельчения на по меньшей мере одном агрегате (17) размельчения,
по меньшей мере одну буровую установку (1),
по меньшей мере одно устройство (2) для обеспечения газового потока, которое через по меньшей мере один газопровод (3) соединено с по меньшей мере одной буровой установкой (1),
по меньшей мере один воздушный сепаратор (5) на каждую буровую установку (1), который соединен с по меньшей мере одной буровой установкой (1) через аэрозольный трубопровод (4а),
по меньшей мере одно устройство (11) для определения по меньшей мере одного свойства фракций (6а, 6b, 6с) и
по меньшей мере один вычислительный блок (12) для определения по меньшей мере одного определенного свойства фракций (6а, 6b, 6с), которое применяется как мера для определения оптимальной степени размельчения и при необходимости для передачи по меньшей мере одного определенного на основе этой меры регулирующего воздействия на по меньшей мере один блок (17а) управления и/или регулирования для установки оптимальной степени размельчения на по меньшей мере одном агрегате (17) размельчения.

13. Устройство по п.12, причем по меньшей мере один вычислительный блок (12), кроме того, выполнен с возможностью регистрации по меньшей мере одного параметра бурения и/или по меньшей мере одного измеренного значения на буровой установке (1).

14. Устройство по п.12 или 13, причем по меньшей мере один вычислительный блок (12), кроме того, выполнен с возможностью осуществления расчетным путем исключения зависимости по меньшей мере одного измеренного значения, характеризующего текущий режим бурения буровой установки (1), от по меньшей мере одного параметра бурения и вычисления по меньшей мере одной характеристики, зависимой от текстуры породы, которая образует дополнительную меру для определения оптимальной степени размельчения.

15. Устройство по п.14, причем по меньшей мере один вычислительный блок (12), кроме того, выполнен с возможностью определения регулирующего воздействия на основе указанной меры и дополнительной меры.

16. Устройство по п.12 или 13, причем по меньшей мере один вычислительный блок (12), кроме того, выполнен с возможностью использования определенного свойства дополнительно для управления режимом подрыва, и/или режимом транспортировки, и/или режимом управления операциями с материалами в области месторождения (10).

17. Устройство по п.12 или 13, причем по меньшей мере один воздушный сепаратор и по меньшей мере одно устройство (11) для определения по меньшей мере одного свойства фракций (6а, 6b, 6с) расположены в непосредственной близости от буровой установки (1), в частности на буровой установке (1).

18. Устройство по п.12 или 13, причем по меньшей мере один воздушный сепаратор (5) представляет собой воздушный сепаратор с поперечным потоком.

19. Устройство по п.17, причем по меньшей мере один воздушный сепаратор (5) представляет собой воздушный сепаратор с поперечным потоком.

20. Устройство по п.12 или 13, причем на по меньшей мере одной буровой установке (1) имеется по меньшей мере один датчик (13) корпусного шума для регистрации колебательного режима буровых штанг (1с) буровой установки (1).

21. Устройство по п.12 или 13, причем устройство дополнительно включает в себя выемочное оборудование (16) для породы (10а).

22. Устройство по п.12 или 13, причем буровая установка (1) содержит GPS-блок (14, 14').

23. Устройство по п.21, причем буровая установка (1) и/или выемочное оборудование (16) содержат GPS-блок (14, 14').