 |
4.3 Вскрытие месторождения. 4.4 Границы открытых работ. 4.5 Система разработки. 4.5.1 Способ и схема вскрытия. 4.5.2 Технология сооружения геотехнологической скважины
|
|
|
|
4. 3 Вскрытие месторождения
Подготовка месторождения к эксплуатации – комплекс работ, связанных с доразветкой месторождения и его вскрытием, т. е. сооружением добычных скважин, исследованием, оборудыванием и подготовкой к эксплуатации. Выработки, обеспечивающие доступ к месторождению полезного ископаемого с поверхности земли и служащие для его подготовки и разработки, называются вскрывающими.
В геотехнологических методах скважина - основная выработка, вскрывающая залежь полезного ископаемого, подготавливающая ее к разработке и служащая для транспортирования рабочих и продуктивных флюидов, поэтому успех работы всего геотехнологического предприятия зависит от работы буровиков.
Задача буровиков не только найти новые технические и технологические решения, сокращающие затраты труда при бурении скважин, но и резко улучшить качество вскрытия продуктивных пластов.
При геотехнологическом методе добычи, скважины являются одновременно вскрывающими, подготовительными и нарезными выработками, так как они вскрывают месторождение, подготавливают его к разработке и используются для добычи полезного ископаемого.
4. 4 Границы открытых работ
Для проведения опытных работ по подземному выщелачиванию на Хиагдинском месторождении в соответствии с лицензией на пользование недрами УДЭ 00160 ТР 11. 06. 97 Бурятским управлением Госгортехнадзора России 30 июня 1999 года выдан горноотводный акт № 394 сроком на 10 лет. Площадь горного отвода составляет 2, 1 га. Актом № 532 от 6. 12. 2001 г Бурятского управления Госгортехнадзора России выделен второй горный отвод, примыкающий к начальному, площадью 0, 7 га.
Ход опытных работ по подземному выщелачиванию позволили выполнить ТЭО инвестиций в строительство добывающего предприятия и составить проект на строительство промышленного предприятия мощностью до 1000 т готовой продукции в год.
|
|
|
Однако Протоколом № 914 заседания Государственной комиссии по запасам полезных ископаемых от 30. 06. 2004 г. запасы урана Хиагдинского месторождения утверждены как предварительно разведанные, а месторождение принято, как подготовленное к опытно-промышленной отработке. Государственная комиссия по запасам воздержалась от утверждения постоянных разведочных кондиций для подсчета запасов Хиагдинского месторождения урана в связи с незавершенностью опытно-промышленной разработки и необходимостью уточнения принятых в ТЭО технических решений.
Участки для проведения буровых работ выбраны с учетом максимального охвата залежи по ширине и максимальной возможности использования существующей схемы обвязки полигона, примыкая к границе существующих горных отводов.
Границы горных отвода определены с учетом влияния работы технологических скважин в пределах балансовых запасов.
Площади испрашиваемых горного отвода составляют 1, 5 га и 6, 2 га.
4. 5 Система разработки
Под системой разработки месторождений полезных ископаемых геотехнологическим методом, понимается порядок расположения, проходки и включения в работу добычных и вспомогательных скважин (выработок). Система разработки может быть призвана рациональной, если она выбрана в результате комплексного анализа показателей возможных вариантов разработки залежи с учетом геологических, гидрогеологических, технологических, экологических и экономических факторов. Система разработки – рядная поперечная. Расстояние между закачными скважинами - 20 м, расстояние между откачными скважинами - 25 м. Количество закачных скважин - 42 шт., откачных скважин - 32 шт.
|
|
|
4. 5. 1 Способ и схема вскрытия
Для большей части залежи № 5 Хиагдинского месторождения урана основной системой отработки является рядная схема. Это связано с незначительной шириной залежи, составляющей в среднем ~100 м.
Параметры рядной схемы вскрытия:
· расстояние между рядами технологических скважин 50 м;
· расстояние в ряду между откачными скважинами 25 м;
· расстояние в ряду между закачными скважинами 20 м.
Рядную схему планируется развивать в направлении к северо-западу от существующего полигона. Непрерывный характер оруденения, небольшая мощность рудных тел на 5 залежи, составляющая 5-10 м, и отсутствие внутри рудных тел протяженных водоупоров благоприятны для отработки залежи «сплошным забоем», без применения послойной и блочной отработки. Однако ввод залежи в эксплуатацию планируется производить поэтапно, сравнительно небольшими участками, для сокращения времени непроизводительных простоев отбуренных технологических скважин и ускорения отработки залежи.
4. 5. 2 Технология сооружения геотехнологической скважины
1. Определение глубины скважины
Подошва рудного тела залегает на глубине ~175 м. Учитывая необходимость установки в нижней части фильтровой колонны отстойника, глубина откачных скважин составит 180 м.
2. Выбор диаметра эксплуатационной колонны и диаметра бурения
На основании выбранного насосного оборудования (погружные насосы диаметром 4 дюйма) внутренний диаметр эксплуатационной колонны соответствует 124 мм, внешний – 160 мм. С учетом того, что засыпка гравия в интервал фильтров производится через бурильные трубы d51, опускаемые в скважину между стенкой скважины и обсадной колонной, диаметр бурения принимается 244 мм.
3. Тип труб эксплуатационной колонны, фильтр
Эксплуатационная колонна выполняется из полиэтиленовых труб ПНД 160х18. Отстойник и переход на фильтр выполняется из полиэтиленовых труб ПНД 110х18. Соединение труб резьбовое «труба в трубу», резьба упорная.
Исходя из необходимости высокой водоотдачи скважины применяется коаксиальный фильтр с наружным диаметром 156 мм, имеющий повышенную скважность.
В качестве раствороподъемных труб электронасоса применяются армированные полиэтиленовые шланги типа ШАПП-50.
|
|
|
4. Конструкция откачной (универсальной) скважины
Конструкция одноколонная, комбинированная по диаметру эксплуатационной колонны. Диаметр труб колонны верхнего участка, до интервала фильтров - 160 мм, диаметр труб фильтра – 110 мм, диаметр отстойника – 110 мм.
Диаметр бурения до забоя скважины –244 мм. В интервале установки фильтров разбуривание скважины не производится. Затрубное пространство эксплуатационной колонны цементируется от фильтра до устья скважины. Пространство скважины вокруг фильтров засыпается гравием крупностью 1-3 мм.
Устьевая часть скважины до глубины 15 м закрепляется обсадной трубой Æ 273х7 ст. Д. Диаметр бурения под направляющую трубу – 294 мм.
5. Буровое оборудование и технология бурения
Бурение допускается производить с проходкой пилот-скважины или сплошным забоем. При бурении по базальтам допускается использование пневмоударников. Бурение по осадочному горизонту производится шарошечным долотом с промывкой глинистым раствором. После проходки основного ствола производятся необходимые геофизические исследования, по результатам которых определяется интервал установки фильтров.
В качестве породоразрушающего инструмента применяются ударные долота и шарошечные долота.
Осевое давление на породоразрушающий инструмент создается или гидравликой бурового станка, или массой бурильных труб. Для минимизации отклонения ствола скважины от вертикали рекомендуется вести бурение пневмоударниками с минимальной нагрузкой на породоразрушающий инструмент или «на подвесе», при бурении шарошечными долотами рекомендуется использовать «тяжелый низ».
Нагрузка на шарошечное долото – до 300 кг на 1 см диаметра долотаДиаметр бурильных труб для бурения скважин – 114 мм.
Одним из условий устойчивости стенок скважины и повышения технико-экономических показателей бурения является правильный выбор промывочной жидкости и режимов промывки.
При бурении пневмоударниками в качестве очистного агента применяется газо-жидкостная смесь (ГЖС), в которой пенообразователем является сульфанол.
|
|
|
Количество промывочной жидкости при бурении шарошечными долотами выбирается из расчета 1-1, 1 л/мин на 1 мм диаметра долота. В качестве промывочной жидкости применяется глинистый раствор плотностью 1, 1-1, 15 г/см3, обработанный реагентом К-9 (5 кг на 1 м3 раствора). Раствор должен иметь следующие параметры: плотность – не более 1, 15 г/см3, вязкость – 22-26 сек по СПВ-8, водоотдача – не более 10-15 см3 за 30 мин, содержание механических взвесей – не более 3%. Рекомендуется глинистый раствор перед использованием подсаливать.
6. Крепление скважин
По данным геофизических исследований собирается эксплуатационная колонна: отстойник-фильтр-надфильтровые трубы. Спуск колонны производится поочередным наращиванием звеньев колонны. Необходимо стремиться к минимальному времени на спуск эксплуатационной колонны для предупреждения ее прихвата в скважине.
После посадки фильтровой колонны перед засыпкой гравия скважина промывается от глинистого раствора. Промывка осуществляется путем подачи воды в затрубное пространство через колонну бурильных труб.
Промывка скважины от глинистого раствора, засыпка гравия в прифильтровую зону и цементация производятся через бурильные трубы d51, опускаемые между стенкой скважины и обсадной колонной до фильтра. Гравий диаметром 2-3 мм подается в трубы вместе с водой для предотвращения образования пробок. Одновременно с подачей гравия производится эрлифтная откачка из фильтровой колонны для обеспечения равномерного распределения гравия вокруг фильтров. Откачку проводить с минимальным заглублением воздушной трубы, с дебитом не более 1, 5 м3/час.
Цемент заливается на поверхность гравийной обсыпки, которая должна выступать не менее чем на 5 м над фильтрами. Перед заливкой цемента определяется уровень гравийной обсыпки путем опускания на нее бурильных труб. Плотность цементного раствора не должна превышать 1, 9 г/см3. Время ОЗЦ – не менее 24 часов.
Не позднее чем через 2 суток после сооружения скважины следует производить прокачку скважины для освобождения фильтров от остатков бурового раствора и глинистой корки. Прокачка производится эрлифтом с поэтапной заглубкой:
1. спуск эрлифта на 10 м выше фильтров, прокачка;
2. спуск эрлифта в отстойник, прокачка из отстойника.
В случае необходимости дополнительно к прокачке может быть применена обработка фильтров пневмоимпульсной установкой (ПИУ). Прокачка продолжается до достижения проектного дебита (не менее 6 м3/час) и снижения содержания в воде механических взвесей до уровня не более 50 мг/л.
|
|
|
7. Геофизические исследования
После проходки ствола скважины проводится комплекс ГИС, включающий в себя следующие методы: гамма-каротаж (ГК); электрокаротаж (КС и ПС); кавернометрия (КМ); инклинометрия.
Перед проведением ГИС скважину необходимо промыть свежим глинистым раствором для удаления радиоактивного шлама.
Рисунок 4. Геофизическое исследование скважины
После посадки эксплуатационной колонны проводится токовый каротаж (рис. 4) для контроля целостности колонны и правильности установки фильтров в заданный интервал. Через ~10-12 часов после цементации проводится термометрия с целью определения интервала цементации. С момента цементации до проведения термометрии не допускается проводить какие-либо работы в скважине. Термометрия проводится на спуске термометра. Термометрия считается качественной, если температурная аномалия в интервале цементации составляет не менее 2, 5-30 С. После завершения ОЗЦ проводится индукционный каротаж для составления эталонной картины состояния затрубного пространства.
8. Критерии качества
Подготовленная к эксплуатации скважина должна удовлетворять следующим требованиям:
1. Отклонение забоя скважины от вертикали не более 3 м;
2. Отсутствие в эксплуатационной колонне разрывов и повреждений;
3. Отклонение в установке фильтров от заданного интервала не более 0, 5 м;
4. Верхняя граница цементного кольца не глубже 70 м;
5. Устойчивый дебит откачки не менее 8 м3/час;
6. Содержание твердых взвесей в откачиваемом растворе не более 50 мг/л;
|
|
|
