Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых из глубокозалегающих месторождений Советский патент 1993 года по МПК E21C45/00 

Изобретение относится к горной промышленности, е частности к геотехнологическим способом разработки месторождений, и может быть использовано при добыче глубокозалегающих рыхлых, слабосцементиро- ванных полезных ископаемых, например богатых железных руд, фосфоритоносных и бокситовых песков и т.д.

Цель изобретения - повышение эффективности скважинной гидродобычи путем снижения затрат на бурение и потерь полезных ископаемых за счет рационального расположения скважин.:

Поставленная цель достигается тем. что в способе скважинной гидродобычи полезных ископаемых из глубокозалегающих месторождений, включающем вскрытие месторождения по его центру и до почвы основной вертикальной скважиной и наклонными слепыми скважинами, пройденными из основной, по крайней мере, в обе стороны от нее, обсадку основной скважины до кровли месторождения, отработку последнего погоризонтно гидроразмывом полезных ископаемых из основной вертикальной и наклонных скважин, и подьем пульпы на поверхность скважинными гидродобычны00

а

О

ел

-N Ч)

ми снарядами, каждый горизонт вскрывают наклонной восходящей скважиной, пробуренной по диагонали горизонта из точки пересечения почвы горизонта с вертикальной скважиной, до точки пересечения кровли горизонта с границей месторождения по его простиранию, количество горизонтов в месторождении определяют из выражения

ГПизвл.

пг -

f- max

О)

где гпиэвл - извлекаемая мощность месторождения, м;

Rmax - максимальный радиус гидроразмыва полезных ископаемых, м,

минимальное количество наклонных скважин определяют из выражения (2), а отработку горизонтов производят по падению месторождения сверху - вниз с гидроразмывом полезных ископаемых в границах каждого горизонта из наклонных скважин параллельно оси вертикальной скважины и из вертикальной скважины параллельно границам горизонта, наклонные

восходящие скважины бурят погоризонтно сверху- вниз; полезные ископаемые, извлеченные при бурении .наклонных скважин, собирают в зумпфе вертикальной скважины и поднимают по ней на поверхность в виде пульпы; забуривание наклонных скважин производят скваж инным гидродобычным снарядом из вертикальной скважины; производят гидрозакладку отработанных горизонтов подачей через вертикальную скважину хвостов обогащения пульпы и пустых пород, извлеченных лри бурении вертикальной скважины, .

Следует отметить, что каждый отличительный признак в отдельности не может способствовать достих ению поставленной цели, а приведенные в совокупности отличительные признаки не обнаружены в известных технических решениях, что позволяет считать данное техническое решение обладающим существенными отличиями.

Вскрытие каждого горизонта наклонной восходящей скважиной, пробуренной по диагонали горизонта из точки пёресёче-1 ния почвы горизонта с вертикальной скважиной до точки пересечения кровли горизонта с границей месторождения по его простиранию позволяет при оптимальной длине наклонной скважины охватить ее рабочей зоной весь горизонт и тем самым не допустить потерь полезных ископаемых при его .СГД, а также достичь минимальных энергозатрат на гидротранспортированиё размытого полезного ископаемого по восходящей

наклонной скважине к основной вертикальной скважине, что снижает общие затраты на СГД и повышает ее эффективность.

Количество горизонтов по зависимости

5 (1) является оптимальным для отработки месторождения без существенных потерь полезных ископаемых, т.к. в ее знаменателе стоит величина максимального радиуса размыва.полезных ископаемых, определяюще0 го величину рабочих зон скважинных гйдродобычных снарядов (СГС) и в целом наклонных скважин.

Минимальное количество наклонных скважин по зависимости (2) является рацио5 нальным также с позиций максимального извлечения полезных ископаемых при рациональных количествах и сетке добычных скважин, что также позволяет снизить затраты на бурение и добычу за счет охвата

0 СГС всего объема горизонта из наклонной скважины и частично из вертикальной при формировании днища горизонта для транспорта пульпы.

Отработка горизонтов по падению мес5 торождения сверху - вниз с гидроразмывом полезных ископаемых в границах каждого горизонта из наклонных скважин пар-ал- . лельно оси вертикальной скважины и из вертикальной скважины параллельно границам

0 горизонта снижают в совокупности энергозатраты на функционирование СГС и добычу в целом за счет сочетания в процессе гидроразмыва попутно-встречных схем -и схем с боковым забоем, что позволяет до5 стичь как оптимального измельчения руды в пульпе, что позволит избежать аварийных ситуаций в скважинах при транспортировке пульпы, так и предотвращает преждевременное обрушение пород кровли и предуп0 реждает аварийность скважин в горизонтах, т.к. в совокупности всеэто повышает эффективность СГД.

Вышеизложенное следует рассматривать именно в совокупности, т.к. каждый

5 последующий признак вытекает из предыдущего,, а вместе они и способствуют достижению поставленной в изобретении цели.

На фиг.1 представлена принципиальная

0 схема выполнения способа в вертикальном разрезе по падению месторождения; на фиг.2 - то же, по простиранию месторождения.

Месторождение 1 вскрыто с поверхно5 сти основной вертикальной скважиной 2 и разделено по падению на горизонты 3 (фиг.1). Из скважины 2 в горизонты 3 пройдены наклонные скважины 4 (фиг. 1). Отра: ботку горизонтов проводят гидроразмывом заходками 5 и 6 из скважин 2 и 4 (фиг.2).

Последовательность технологических операций по данному способу следующая.

Пробуренную с поверхности до почвы месторождения 1 основную вертикальную скважину 2 обсаживают до кровли месторож- дения 1, затем согласно планово-маркшей: дерским скважинным замерам проходят из точки пересечения почвы каждого горизонта 3 со скважиной 2 наклонные восходящие скважины 4 в каждом горизонте 3 до точки пересечения его кровли с границей месторождения 1 по его простиранию (фиг. 1, 2). Бурение производят по падению месторождения 1 сверху-вниз, а после проходки скважин 4 размещают в скважине 2 и первой, самой верхней, наклонной скважине 4 СГС и производят отработку первого, самого верхнего, горизонта 3 с гидроразмывом полезных ископаемых в нем из наклонной скважины 4 параллельно оси скважины 2, а из скважины 2 - параллельно почвы и кровли отрабатываемого горизонта заходками 5 и 6 (фиг.1, 2). При этом из скважины 4 производят гидроразмыв заходок 5 в отходящем порядке от краев горизонта к скважине 2 и одновременно ведут гидроразмыв сбоечной заходки 6 из скважины 2 (фиг.2). Транспортирование пульпы в скважину 2 производят самотеком и обратными насадками СГС (на фиг. не показан) из скважины 4 с первоначальной, до сбойки, транспортировкой пульпы по ней к скважине 2. После верхнего горизонта аналогично отрабатывают нижележащие горизонты.

Забуривание наклонных скважин 4 на начальной стадий их проходки может осуществляться СГС из скважины 2 путем формирования в ней на уровне почвы каждого горизонта зоны расширения для манипулирования в дальнейшем СГС, например на гибком шланге, для проходки скважин 4. Кроме того, с целью обеспечения полноты отработки месторождения 1 возможна гидрозакладка отработанных горизонтов хвостами обогащения и пустыми породами, подаваемыми в выработанное пространство в виде пульпы СГС из скважины 2 (фиг.1, 2).

Пример. Месторождение рыхлых богатых железных руд, залегающее в виде линзы мощностью около 50 м на глубине 700 м и имеющее по простиранию длину около 300 м и по падению 80 м, обводнено, В связи с этим принято решение об его отработке способом СГД. Для этого в центральной части залежи бурят вертикальную скважину на глубину 700м, обсаживают ее до глубины 650 м трубами 273 мм. По геофизическим замерам залежь по мощности разбивают на 3 горизонта высотой 16-17 м ( м) каждый, Затем из вертикальной скважины из

точки с глубины 667 м бурят в обе стороны от скважины две разнонаправленные восходящие скважины длиной до 150-160 м до отметки 650 м. Угол наклона оси этих сква17м

жин составляет a arctg

150м

6-7 град.

Для этого в вертикальной скважине монтируют СГС диаметром 219 мм и его скважинным гидромонитором на отметке 667 м производят расширение скважины до диаметра 1,2-1,5 м для вывода из основной скважины СГС на гибком шланге для проходки наклонных скважин. После их проходки одновременно производят гидроразмыв посредством СГС из наклонных скважин на радиусе размыва от их оси 7-8 м и из вертикальной по кругу с радиусом 20-30 м. На начальной стадии размыва из наклонных скважин пульпа идет самотеком по ним же в вертикальную, а после сбойки - также самотеком и обратными насадками СГС на гибком шланге по почве отрабатываемого горизонта опять же в зумпф вертикальной скважины, откуда эрлифтом поднимается на поверхность. После отработки верхнего горизонта приступают к забуриванию и проходке наклонных скважин в нижележащем смежном горизонте по описанной выше схеме и т.д При этом в процессе проявлений горного давления по формированию свода и мульды обрушения налегающих пород в виде полости расслоения происходит частичная закладка выработанного пространства первого, верхнего горизонта, которое дополнительно может быть заложено еще и подачей гидрозакладки через вертикальную скважину.

За счет применения данного способа вовлечены в отработку дополнительно около 100 тыс. т рыхлых руд, а затраты- на вскрытие залежи по сравнению с традиционным способом СГД с вертикальными скважинами (3 скважины глубиной по 700 м- -2100 пог. м), а по новому 1 скв. х 700 м + 6 скв. по 150 м 1600 пог. м) дает экономию по бурению в 500 пог. м.

Применение предложенного способа СГД полезных ископаемых из глубокозалегающих месторождений позволит получить положительный эффект в виде:

- снижения потерь полезных ископаемых;

- снижения объемов и затрат на бурение;

- уменьшение времени отработки за счет сокращения подготовительных и вскрышных работ.

Формула изобретен и я Т. Способ скоажинной гидродобычи полезных ископаемых из глубокозалегающих

месторождений, включающий вскрытие месторождения по центру вертикальной скважиной с обсадкой ее до кровли и наклонными скважинами, пройденными из вертикальной по меньшей мере в двух противоположных направлениях от нее, отработку месторождения погоризонтнр подачей рабочего агента под давлением и подъем отработанного агента совместно с полезным ископаемым на поверхность, отличающийся тем. что. с целью повышения эффективности скважинной гидродобычи путем снижения затрат на бурение и потерь полезного ископаемого за счет рационального расположения скважин, наклонными скважинами в количестве, определяемом из выражения

п«в 2 пг, где пг - количество горизонтов отработки,

Шотр

г - о р

i К макс :.

тотр - отрабатываемая мощность месторождения, м;

Вмаке - максимальный радиус гидроразмыва полезных ископаемых, м,

вскрывают месторождение из точки пересечения почвы горизонта с вертикальной скважиной до точки пересечения кровли горизонта с границей месторождения по его простиранию и отработку горизонтов производят по падению месторождения сверху вниз с гидроразмывом полезных ископае- мых из наклонных скважин параллельно оси вертикальной скважины и из вертикальной скважины параллельно границам горизон- та. . ..... ;. . ;

2. Способ по п. 1, о т ли ч а ю щи и с я тем, что наклонные восходящие скважины бурят погоризонтно сверху вниз.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающи- й с я тем, что при вскрытии месторождения наклонными скважинами извлекают полез- ные ископаемые, которые собирают в вертикальной скважине и поднимают по ней на поверхность в виде.пульпы. л

4. Способ по пп. 1-3, о т л и ч а ющ и й- с я тем/что наклонные скважины забурива- ют гидродобычным снарядом.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к геотехнологическим способам разработки месторождений, и может быть использовано при добыче глубокозалегающих рыхлых, слабосцементированных полезных ископаемых. Сущность изобретения: в центре месторождения полезных ископаемых бурят до его почвы основную вертикальную скважину и обсаживают ее до кровли. Каждый горизонт вскрывают наклонными восходящими скважинами, добычным снарядом из вертикальной скважины, по меньшей мере в двух противоположных направлениях от нее, из точки пересечения почвы горизонта с вертикальной скважиной до точки пересечения кровли горизонта с границей месторождения по его простиранию. Количество наклонных скважин равно удвоенному количеству отрабатываемых горизонтов. Наклонные скважины бурят погоризонтно сверху вниз. Отработку горизонтов производят по падению месторождения сверху вниз с гидроразмывом полезных ископаемых в границах каждого горизонта из наклонных скважин параллельно оси вертикальной скважины и из вертикальной скважины параллельно границам горизонта. При вскрытии месторождения по наклон-, i ным скважинам извлекают полезные ископаемые, собирают в вертикальной скважине и поднимают по ней на поверхность в виде пульпы. 3 з.п. ф-лы, 2 ил. ел с