способ подземного выщелачивания калийных солей

Формула изобретения

Способ подземного выщелачивания калийных солей, включающий бурение технологических скважин, их поперечную сбойку с помощью гидроразрыва, нагревание выщелачивающего раствора, подачу его через технологические скважины в соляную залежь и выпаривание откачанных рассолов, отличающийся тем, что при выщелачивании калийных солей из месторождений, содержащих под калийной залежью полностью или частично совпадающие в плане с ней нефтяные пласты, бурят и обсаживают нефтеразведочную скважину до водоупорных пород, залегающих ниже пласта нефти, и образуют в них полость, после чего опускают в нефтеразведочную скважину две трубы, нагревание выщелачивающего раствора осуществляют путем использования геотермальных ресурсов земли подачей через одну из труб в полость холодного выщелачивающего раствора, который после нагрева отводят по другой трубе, после извлечения солей полость тампонируют и производят перфорацию нефтеразведочной скважины в интервале нефтяного пласта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при отработке способом подземного выщелачивания месторождений калийных солей, залегающих в разрезе выше месторождений нефти и примерно совпадающих с ними в плане.

Известно, что возможность применения метода подземного выщелачивания при разработке Верхнекамского месторождения калийных солей обсуждается более 50 лет. Известны многочисленные предложения и проекты эксплуатации месторождения этим методом, а в 1944 1945 г. г. была предпринята попытка выщелачивания через скважины Соликамских карналлитов.

В 1974 г. на основе результатов лабораторно-теоретических исследований, опыта работы на Индерской установке, зарубежного опыта во ВНИИГ выполнено технико-экономическое обоснование строительства на одном из участков Верхнекамского месторождения промышленной установки по безшахтной добыче калийных солей и переработке рассолов. Мощность установки принята по аналогии с мощностью существующих галургических линий и составляет 1 млн. тонн хлористого калия в год.

Предусмотрен подогрев выщелачивающих растворов до 40^oС с помощью котельной и переработке рассолов с целью получения хлористого калия методом вакуум-кристаллизации с предварительным выделением поваренной соли на выпарных установках (см. В. А. Резников и др. О целесообразности промышленной разработки Верхнекамского месторождения калийных солей подземным выщелачиванием. В сб. "Разработка солей способом подземного выщелачивания". Л. ВНИИГ. 1975, с. 77 83).

Однако сравнение с вариантом шахтной добычи показало, что при реальных в то время для условий Пермской области объемах реализации поваренной соли (500 тыс. т. в год) эффективность капиталовложений в строительство предприятия на основе добычи рассолов подземным выщелачиванием крайне низка. Разработка выщелачиванием оказывается конкурентоспособной только при условии полной реализации получаемой попутно поваренной соли. Кроме того, немалых капиталовложений требует и строительство котельной для подогрева выщелачивающих растворов.

В настоящее время трудностей со сбытом поваренной соли не предвидится.

Перспективным вариантом значительного повышения экономичности применения горячего выщелачивания является использование глубинного тепла Земли. Так, для условий Карлюкского месторождения создание подземного котла на глубине 2000м с температурой пород порядка 70^oC позволит получить при подогреве выщелачивающего раствора годовой экономический эффект около 450тыс.руб. (см.Е. П.Каратыгин и др. Экономическая эффективность подогрева растворителя при подземном выщелачивании сильвинитов. В сб. "Разработка солей способом подземного выщелачивания"/ВНИИГ, Л, 1975, с.83-88)".

Недостатком шахтного способа является и высокая опасность затопления рудников. Затопление рудника на ВКПРУ-3 свело на нет все преимущества шахтного способа отработки солей.

Уникальность Верхнекамского месторождения заключается еще и в том, что в подсолевых отложениях открыты нефтяные месторождения полностью или частично совпадающие в плане с калийной залежью (см. Папулов Л. М. Кузнецов Н. В. Триполко А. С. Особенности разработки Верхнекамского месторождения калийных солей. В кн. "Повышение эффективности разработки Верхнекамского калийного бассейна". УФ ВНИИГ. Пермь. 1986, с. 21 37).

Известно, что геотермический градиент в районе Верхнекамского месторождения равен 18^oС/км (см. например, Пермяков Р.С. и др. Технология добычи солей. М. Недра. 1981, с. 23). При глубине нефтеразведочной скважины 3 км, температура на ее забое составит 54^oС.

В качестве прототипа взято известное техническое решение (патент США N 2161800, 1939). Данный способ подземного выщелачивания калийных солей, включающий бурение скважин, их попарную сбойку с помощью гидровзрыва, предусматривает для нагревания выщелачивающего раствора и выпарки рассола использовать тепло, получаемое на поверхности Земли.

Недостатком известного способа являются высокие энергетические затраты на нагревание выщелачивающего раствора и выпарку рассола.

Цель изобретения снижение энергетических затрат путем использования геотермальных ресурсов Земли.

Поставленная цель достигается тем, что до начала процесса подземного выщелачивания бурят и обсаживают нефтеразведочную скважину до водоупорных пород, залегающих ниже продуктивного пласта, и образуют в них полость, после чего опускают в скважину две трубы: одну для подачи холодного раствора, а другую для отвода нагретого. По окончании процесса выщелачивания полость тампонируется и производится перфорация скважины в районе продуктивного по нефти пласта.

Существенное отличие заявляемого способа в том, что для подогрева выщелачивающего раствора используются геотермальные ресурсы Земли, задействованные с помощью нефтеразведочной скважины. В существующих источниках информации такого способа подогрева выщелачивающих растворов не обнаружено.

Способ осуществляют следующим образом (см. чертеж).

Производят бурение по определенной сети технологических скважин подземного выщелачивания 1 доя калийной залежи 2. Затем с помощью гидроразрыва осуществляют их попарную сбойку. После этого бурят и обсаживают нефтеразведочную скважину 3 до водоупорных пород 4, залегающих ниже продуктивного по нефти пласта 5, и образуют в них полость 6 известным методом, например с помощью гидравлического разрыва или взрывания (см. Маринов Н. А. Пиннекер Е. В. Гидрогеотермальные ресурсы и их термоэнергетическое значение. В кн. "Использование и охрана подземных вод". Новосибирск. Наука. 1983, с. 120). Далее опускают в скважину две тубы: одну для подачи холодного выщелачивания раствора 7, а другую 8 для отвода нагретого. При этом конец трубы 7 располагают у основания полости 6, а конец трубы 8 в ее верхней части. При подаче под давлением холодного раствора он, смывая разогретую внутреннюю поверхность полости 6, нагревается и поступает в ее верхнюю часть и далее по трубопроводу 8 на поверхность Земли. На поверхности одна часть горячего выщелачивания раствора подается непосредственно в технологические скважины 1, а другая используется в качестве теплоносителя для выпарки рассола.

По окончании процесса подземного выщелачивания полость 6 тампонируется и производится перфорация скважины 3 в районе продуктивного по нефти пласта 5.

Пример осуществления способа. На Верхнекамском месторождении калийных солей в районе Палашерского участка детальной разведки и одноименного месторождения нефти бурятся технологические скважины подземного выщелачивания. При этом диаметр раствороподающих скважин составляет 219 мм, а рассолозаборных 146 мм при глубине 350 м. Расстояние между скважинами составляет 200 м. После кумулятивной перфорации интервала разрыва в раствороподающую скважину закачивают воду при высоком давлении, когда трещина достигает другой скважины из нее производят встречный разрыва.

Затем бурят и обсаживают трубами диаметром 325 мм нефтеразведочную скважину до водоупорных пород, залегающих на глубине 3 км. После чего осуществляют кумулятивную перфорацию на забое скважины и образуют полость посредством закачки воды под высоким давлением. Опускают две трубы диаметром 89 мм. При этом конец первой располагают у основания полости, а конец второй - в ее верхней части. После герметизации устья скважины подают выщелачивающий раствор в первую трубу. При появлении горячего раствора из второй трубы, его направляют в раствороподающую скважину. В дальнейшем часть этого раствора используется в качестве теплоносителя для выпарки рассола.

По окончании процесса выщелачивания полость тампонируется путем подачи тампонажной смеси через трубы диаметром 89 мм, которые после завершения этой операции поднимаются, а в интервале залегания продуктивного по нефти пласта производится перфорация скважины.