CC BY
145
------------------------------------------ © Ш.Ш. Аликулов, С.В. Маркелов,
А.С. Нарзиев, 2011
УДК 622.775:622.349.5
Ш.Ш. Аликулов, С.В. Маркелов, А. С. Нарзиев
КОЛЬМА ТАЦИЯ ПОРОД ПРОДУКТИВНОГО ГОРИЗОНТА ПРИ ПОДЗЕМНОМ ВЫЩЕЛА ЧИВАНИИ УРАНА
Установлена зависимость между содержанием в породах продуктивного пласта алев-ропелитов и коэффициентами фильтрации, что позволило комплексно оценить коллекторские свойства рудного пласта, ввести понятие о коэффициенте литологогидравлической проводимости. Доказана возможность проведения окисления урановых руд гипохлоритом натрия с концентрацией 0,1-0,3 г/л.
Ключевые слова: геотехнологическая скважина, гидродинамические режим, кольмата-ция и восстановления скважин, восстановления дебитов скважины.
Устойчивая производительность технологических скважин при подземном выщелачивании (ПВ) полезного компонента (ПК) является основой поддержания параметров гидродинамического режима на эффективном уровне.
Практика ПВ свидетельствует, что изменение (снижение) дебитов откачных и нагнетательных скважин требует постоянного контроля режимов эксплуатации, а также проведение затратных технологических операций по восстановлению их эффективной работы.
Изучение процессов кольматации пород продуктивной толщи прифильтровой зоны скважин необходимо для дальнейшей выработки рекомендаций по управлению параметрами технологического режима ПВ урана.
Для исследований процессов кольма-тации выбран опытный участок на одном из месторождений, расположение скважин на котором позволило формировать гидродинамический режим с различными величинами параметров: производительность скважин, скорость и длина фильтрации выщелачивающих растворов. Одновременно исследовалось влияние окислителя - гипохлорита натрия на формирование структуры растворов, контроли-
рующих процесс химической кольматации порового объема пород продуктивного пласта.
Оценка процессов кольматации непосредственно связана с литологической характеристикой пород продуктивного пласта. Основной литологический тип рудовмещающих пород: пески от мелко- до крупнозернистых, меньшая часть представлена гравийниками, а также песчаниками с примесью алевропелита. Присутствие последних существенно влияет на величину гидравлической проводимости. Коэффициенты фильтрации (Кф), в результате присутствия таких частиц в качестве цементной составляющей, меняются от первых единиц до величин более 10 м/сут.
Выявленные в процессе исследований зависимости между удельной приемистостью (с|) скважин и значениями показателя Ж : Т (временной параметр) для каждого из установленных и рассчитанных средних значений Кф, свидетельствуют, что более интенсивно процесс кольматации проявляется в литологических разностях с высокой гидравлической проводимостью (Кф > 5 м/ сут).
Выделение интервалов с различной гидравлической проводимостью основы-
валось на определении в составе песчаных литологий примесей алевропелитов. Нами выделены три, наиболее представительных по мощности, интервала литологогидравлической проводимости:
1. пески с содержанием алевропелитов более 9,5 %, средние значения Кф < 2,5 м/сут;
2. пески с содержанием алевропелитов в интервале менее 9,5 % и более 5,3%, 2,5 < Кф < 5 м/сут;
3. пески с содержанием алевропелитов менее 5,3 %, Кфср ~ 8,5 м/сут.
Такой методический подход к оценке проводимости пород продуктивного пласта позволил выделить гидродинамический параметр, характеризующий одновременно литологические и фильтрационные свойства: литолого-
гидравлическую проводимость.
Введем коэффициент Кл-г, характеризующий гидравлическую проводимость пород рудного пласта в зависимости от содержания алевропелитов, выраженное в %. Разделив величину Кф на содержание алевропелитов, получим удельное значение проводимости на 1 % алевропелитов (напр. 2,5 м/сут: 9,5 % = 0,26 м / сут • %). Сравнивая величины Кл-г различных интервалов значений Кф можно прогнозировать изменение производительности скважин во времени, используя выявленные зависимости, рис.1-2.
Интегральный коэффициент Кл-г характеризует процессы кольматации поро-вого объема пород, зависящие от присутствия в растворах твердых взвесей - пели-товых глинистых частиц и выпадающих из растворов солей, в виде гелеобразных субстанций, при смене физикохимических условий фильтрующей жидкости. Используемый при геотехнологи-ческом способе разработке урановых месторождений, в качестве окислителя, гипохлорит натрия способствует, что подтверждено практическими наблюдениями
за изменением (снижением) дебитов эксплуатационных скважин, развитию процессов химической кольматации при-фильтровых зон пород продуктивного пласта. Исходя из таких предпосылок, исследовалось влияния данного окислителя на формирования солевой структуры выщелачивающих растворов.
На начальном этапе исследований в откачную скважину нагнеталась в режиме свободного налива пластовая вода с добавлением гипохлорита натрия. Раствор смешивался непосредственно в стволе скважины, в которую подавали пластовую воду с расходом 8-9 м3/час, концентрация NaOCl - 223 г/л с расходом 60 л/час. Окис-лительно-восстано-вительный потенциал (ОВП) подаваемых растворов составлял 1020 мВ.
Перед началом подачи окисляющего раствора реагента из опытных скважин были отобраны пробы подземных вод и выполнен химический анализ. Воды по составу сульфатно-гидрокарбонатные с величинами рН и ОВП, в целом, нейтральны, типичные для гидрогенных месторождений урана.
Через сутки, после подачи в скважину 10-5-6 раствора гипохлорита натрия, было отмечено снижение приемистости. Отобранные жидкие пробы, в результате кратковременных прокачек опытных скважин, подтвердили при визуальном осмотре присутствие в них хлопьевидных, белых, длительно не оседающих, взвесей. Анализ хлопьевидных осадков показал, в основной своей массе, присутствие в качестве кольматанта карбоната кальция. В осветленной части раствора содержание кальция снизилось в 4,9 раза по сравнению с количеством его в подаваемой пластовой воде.
Проведенное моделирование по смешиванию пластовой воды с гипохлоритом натрия в соотношении, соответствующем подаче в экспериментальную
Рис. 1. Зависимость удельного расхода скважин (ф) от показатели, Ж:Т, для коэффициента фильтрации меньше 2 м/сут КФ<2 м/сут
q 0,84 0,5 0,36 0,24 0,22 0,14 0,12
ж:т - 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
Рис. 2. Зависимость удельного расхода скважин (ф) от показатели, Ж:Т, для коэффициента фильтрации меньше 2 м/сут КФ>2 м/сут
скважину, подтвердило образование хлопьевидного осадка, агрегаты которого достаточно быстро укрупнялись и выпадали в гелеобразном состоянии, что и приводило к кольматации порового объема пород прифиль-тровой зоны пласта.
Для устранения (снижения) выпадения осадков карбоната кальция в лабораторных условиях проведены исследования по влиянию концентрации
СЮ- в растворе после смешения пластовой воды с раствором гипохлорита натрия на образование осадков и значение ОВП. На основании полученных результатов рекомендовано дозировать исходный гипохлорит в пластовую воду из расчёта концентрации ClO- 0,1-0,3 г/. Полевые опыты показали, что выпадение осадка карбоната кальция значительно уменьшилось, что дало возможность подать в скважину расчётное количество пластовой воды с окислителем. Установленная опытным путем концентрация гипохлорита натрия практически минимизировала процессы химической кольматации и обеспечила
возможность сохранять производительность скважин в установленном режиме.
Выводы
1. Установлена зависимость между содержанием в породах продуктивного пласта алевро-пелитов и коэффициентами фильтрации, что позволило комплексно оценить коллекторские свойства рудного пласта, ввести понятие о коэффициенте литолого-гидрав-лической проводимости Кл-г.
2. Доказана возможность проведения окисления урановых руд гипохлоритом натрия с концентрацией 0,1-0,3 г/л, что минимизирует процессы кольматации пород прифильтровой зоны скважин и обеспечивает заданный гидродинамический режим выщелачивающих растворов.
Коротко об авторах
Маркелов С.В. - доктор технических наук, профессор,
АликуловШ.Ш., НарзиевА.С. - аспиранты,
Российский государственный геологоразведочный университет, office@msgpa.edu.ru
