Патент на изобретение №2349748

(54) СПОСОБ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА

(57) Реферат:

Изобретение относится к горному делу, а именно к технологии скважинного подземного выщелачивания. Способ выщелачивания продуктивного пласта включает вскрытие пласта рядами закачных и откачных скважин, из основного ствола каждой из которых пробурен дополнительный наклонный ствол. Выщелачивание ведется путем подачи выщелачивающих растворов через закачные скважины и откачки продуктивных растворов через откачные скважины. Дополнительные наклонные стволы из закачных скважин бурят вдоль линии их ряда в одном направлении, а из откачных скважин вдоль линии их ряда в противоположном направлении. Технический результат заключается в повышении эффективности выщелачивания и упрощении технологии бурения и оборудования скважин. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к горному делу, а именно к технологии скважинного подземного выщелачивания (СПВ).

Известен способ выщелачивания продуктивного пласта, включающий вскрытие продуктивного пласта рядами многоствольных вертикальных закачных и откачных скважин, из основных вертикальных стволов которых пробурены дополнительные наклонные стволы, и выщелачивание путем подачи выщелачивающих растворов через закачные скважины и откачки продуктивных растворов через откачные скважины. При этом направление забуривания наклонных дополнительных стволов и их количество не регламентируются (см. А.с. 1451261, кл. Е21В 43/28, от 05.01.87).

Недостатками данного способа являются сложность бурения и оборудования многоствольных скважин с вертикальным основным стволом и неравномерность последующей проработки продуктивного пласта.

Трудности бурения и оборудования закачных и откачных скважин связаны, во-первых, с тем, что забуривание дополнительных наклонных стволов и их оборудование колоннами эксплуатационных труб необходимо производить из вертикальных основных стволов скважин. Наиболее простым и надежным способом ориентирования устройств для искусственного искривления скважин, используемых для забуривания дополнительных стволов, является использование устройств, обеспечивающих их ориентирование относительно апсидальной плоскости скважины, и достигается только при зенитных углах скважины не менее 3°. В известном способе ориентирование устройств для искусственного искривления скважин возможно либо путем ориентации относительно азимута скважины с использованием инклинометра и немагнитных бурильных труб, либо путем ориентированного спуска устройства для искусственного искривления скважин «по меткам». В обоих случаях это требует значительных затрат времени, и, кроме того, точность ориентации существенно ниже, чем при ориентации относительно апсидальной плоскости основного ствола скважины, во-вторых, опыт сооружения подобных многоствольных добычных скважин даже с двумя дополнительными наклонными стволами скважины указывает, что при их оборудовании эксплуатационными колоннами возникают значительные проблемы. Значительно меньше проблем и проще бурение и оборудование двухзабойных закачных и откачных скважин с одним наклонным дополнительным стволом (см. Комплексы подземного выщелачивания / Под ред. О.Л.Кедровского. – М.: Недра, 1992, – с.125-127). Кроме того, из-за различных расстояний между забоями основных и дополнительных наклонных стволов закачных и откачных скважин, учитывая низкую точность их ориентации и то, что направление бурения дополнительных наклонных стволов не регламентируется, не обеспечивается последующая равномерная проработка продуктивного пласта.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу является способ выщелачивания продуктивного пласта, включающий его вскрытие рядами закачных и откачных скважин, при этом основные стволы скважин бурят вертикально и располагают относительно друг друга в шахматном порядке, а от каждого основного ствола закачной скважины бурят по два противоположно направленных дополнительных наклонных ствола, причем от одних вертикальных закачных скважин в ряду дополнительные наклонные стволы бурят поперек линии ряда, а от смежных им закачных скважин в том же ряду – вдоль линии ряда (см. А.с. 1528898, кл. Е21В 43/28, от 24.02.88).

Недостатками данного способа подготовки продуктивного пласта к выщелачиванию также являются трудности бурения и оборудования скважин и низкая эффективность выщелачивания за счет неравномерности последующей проработки продуктивного пласта.

Во-первых, это также связано со сложностью ориентации направления бурения дополнительных наклонных стволов и их оборудование эксплуатационными колоннами из вертикального ствола основной скважины.

Во-вторых, из-за различных расстояний от забоев основных стволов закачных скважин и забоев их дополнительных наклонных стволов до закачных скважин не обеспечивается последующая равномерная проработка продуктивного горизонта.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность выщелачивания и упростить технологию бурения и оборудования скважин.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном способе выщелачивания продуктивного пласта, включающем его вскрытие рядами закачных и откачных скважин, из основного ствола каждой из которых пробурен дополнительный наклонный ствол и выщелачивание путем подачи выщелачивающих растворов через закачные скважины и откачки продуктивных растворов через откачные скважины, дополнительные наклонные стволы из закачных скважин бурят вдоль линии их ряда в одном направлении, а из откачных скважин вдоль линии их ряда в противоположном направлении.

Способ также может быть осуществлен таким образом, что основные стволы закачных и откачных скважин бурят до места забуривания дополнительных наклонных стволов с зенитным углом 3-10° в плоскостях, совпадающих с апсидальными плоскостями их дополнительных стволов.

Также предлагаемый способ может быть осуществлен таким образом, что забои основных стволов закачных и откачных скважин смещены относительно друг друга вдоль линий их рядов в направлении бурения их дополнительных наклонных стволов на величину, определяемую из соотношения

где х – величина смещения забоев основных стволов закачных и откачных скважин относительно друг друга вдоль линий рядов скважин, м;

l – шаг вскрытия вдоль линий рядов скважин, м;

– отход забоев дополнительных наклонных стволов закачных и откачных скважин от забоев их основных стволов, м.

Бурение из основных стволов закачных скважин по дополнительному наклонному стволу вдоль линий их рядов в одном направлении, а из основных стволов откачных скважин также по одному дополнительному наклонному стволу вдоль линии их ряда, но в противоположном направлении, обеспечивает, во-первых, снижение трудоемкости и сложности бурения и оборудования данных скважин, поскольку и закачные, и откачные скважины в данном случае двухствольные, и, во-вторых, более равномерную последующую проработку продуктивного пласта, даже при незначительных отходах забоев дополнительных наклонных стволов от забоев основных стволов закачных и откачных скважин.

На фиг.1 представлена схема движения выщелачивающих растворов при выщелачивании продуктивного пласта при осуществлении операции вскрытия пласта в соответствии с заявленным способом выщелачивания. Дебит основных и дополнительных стволов закачных З и З^/ и откачных О и O^/ скважин принят равным, соответственно величины зон влияния основных и дополнительных наклонных стволов закачных и откачных скважин составят

где a₁ – величина зоны влияния основных стволов закачных З и откачных О стволов скважин в направлении забоев их дополнительных наклонных стволов З^/ и O^/, м;

а₂ – величина зоны влияния дополнительных наклонных стволов закачных З^/ и откачных О^/ стволов скважин в направлении забоев их основных стволов З и О, м;

– отход забоев дополнительных и наклонных стволов закачных и откачных скважин от забоев их основных стволов, м;

b₁ – величина зоны влияния основных стволов закачных З и откачных О скважин в направлении забоев З^/ и O^/ дополнительных наклонных стволов смежных в ряду закачных и откачных скважин, м;

b₂ – величина зоны влияния дополнительных наклонных стволов закачных З^/ и откачных О^/ скважин в направлении забоев основных стволов смежных в ряду закачных З и откачных О скважин, м;

l – шаг вскрытия вдоль линий рядов закачных и откачных скважин, м.

Общая ширина зоны влияния основных стволов закачных З и откачных О скважин вдоль линий их рядов В₁ (м) составит

а ширина зоны влияния дополнительных наклонных стволов закачных З’ и откачных О’ скважин вдоль линий рядов скважин B₂ (м) составит

С учетом выражений (2) и (3) получим

т.е. в случае осуществления вскрытия продуктивного пласта предлагаемым способом ширина зон влияния основных и дополнительных наклонных стволов закачных и откачных скважин будет одинакова, независимо от величины отхода забоев дополнительных наклонных стволов закачных и откачных скважин от забоев их основных стволов, что имеет существенное значение при небольших глубинах залегания продуктивного пласта, когда невозможно обеспечить величину отхода , сопоставимую с величиной шага вскрытия l.

Кроме того, в данном случае выполняются также следующие соотношения:

где S₁ и S₂ – площади участков продуктивного пласта, находящиеся слева и справа от линий наименьшей длины линий тока L_min для взаимодействующих забоев основных стволов закачных З и откачных О скважин, м²;

и – площади участков продуктивного пласта, находящиеся слева и справа от линий наименьшей длины линий тока L^/ _min для взаимодействующих забоев дополнительных наклонных стволов закачных З^/ и откачных O^/ скважин, м²;

L₁ и L₂ – максимальные длины линий тока выщелачивающих растворов при последующем выщелачивании для участков продуктивного пласта S₁ и S₂, м;

и – максимальные длины линий тока выщелачивающих растворов при последующем выщелачивании для участков продуктивного пласта и , м.

Благодаря выполнению соотношений (6), (7), (8), (9) и (10) при осуществлении вскрытия продуктивного пласта заявленным способом обеспечивается более равномерная проработка пласта при последующем выщелачивании.

В частности, на фиг.2 представлена схема движения выщелачивающих растворов при выщелачивании продуктивного пласта при осуществлении операции вскрытия пласта также рядами двухствольных откачных и закачных скважин, но с дополнительными стволами, пробуренными в одном направлении. В данном случае выполняется только соотношение (6), а соотношения (7), (8), (9) и (10) – выполняются только при величинах отхода дополнительных наклонных стволов, равных половине шага вскрытия l продуктивного пласта. Чем меньше величина отхода половины шага вскрытия l, тем более значительна разница входящих в соотношения (7), (8), (9) и (10) величин и соответственно тем более неравномерна проработка продуктивного пласта при последующем выщелачивании.

Бурение основных стволов закачных и откачных скважин до места забуривания дополнительных наклонных стволов с зенитными углами от 3° до 10° в плоскостях, совпадающих с апсидальными плоскостями их дополнительных наклонных стволов, позволяет, во-первых, использовать наиболее простой и надежный способ ориентирования в скважине устройства для искусственного искривления, используемого для забуривания дополнительного наклонного ствола – относительно апсидальной плоскости скважины, что требует бурения основных стволов скважины с зенитным углом не менее 3°. Бурение основных стволов скважин с зенитным углом свыше 10° приводит к росту затрат на его бурение и экономически не оправдано. Во-вторых, благодаря бурению основных и дополнительных стволов скважин в одной апсидальной плоскости уменьшаются затраты на управление траекториями их стволов и упрощается технология оборудования пробуренной двухствольной скважины колоннами эксплуатационных труб. Таким образом, снижается трудоемкость и сложность бурения и оборудования закачных и откачных скважин.

Смещение забоев основных стволов закачных и откачных скважин относительно друг друга вдоль линий их рядов в направлении бурения их дополнительных стволов на величину х, определяемую из соотношения (1), обеспечивает дальнейшее повышение равномерности проработки продуктивного пласта при последующем выщелачивании.

Схема движения выщелачивающих растворов при выщелачивании продуктивного пласта при осуществлении его вскрытия данным способом представлена на фиг.3. В данном случае выполняются не только соотношения (6), (7), (8), (9) и (10), но и следующие:

Как видно из фиг.3, это возможно только в том случае, если четырехугольник ОЗЗ^/O^/ является равнобедренной трапецией. Следовательно,

Учитывая, что

получим

Благодаря равенству всех параметров участков продуктивного пласта, отрабатываемых взаимодействующими основными и дополнительными наклонными стволами закачных и откачных скважин, обеспечивается наиболее равномерная отработка продуктивного пласта при последующем выщелачивании.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена схема движения выщелачивающего раствора в плане при подземном выщелачивании для случая размещения забоев основных стволов закачных и откачных скважин, без смещения их забоев вдоль линий их рядов в противоположном направлении бурения их дополнительных наклонных стволов.

На фиг.2 – то же, но для случая бурения наклонных дополнительных стволов закачных и откачных скважин в одинаковом направлении.

На фиг.3 – то же, но для случая бурения основных стволов закачных и откачных скважин со смещением их забоев относительно друг друга вдоль линий рядов скважин на величину смещения х, определяемую из соотношения (1), и бурения наклонных дополнительных стволов закачных и откачных скважин в противоположных направлениях.

На фиг.4 представлен вертикальный разрез вдоль линий рядов закачных скважин для случая вертикального бурения основных стволов закачных и откачных скважин (разрез Б-Б на фиг.6).

На фиг.5 – то же, но для случая бурения основных стволов закачных и откачных скважин с зенитным углом 3-10° в плоскостях, совпадающих с апсидальными плоскостями их дополнительных наклонных стволов (разрез Б-Б фиг.7).

На фиг.6 представлена схема размещения забоев закачных и откачных скважин и их дополнительных наклонных стволов в плане для случая бурения основных стволов закачных и откачных скважин без смещения их забоев вдоль линий их рядов и бурения дополнительных стволов в противоположных направлениях (разрез А-А на фиг.4).

На фиг.7 представлена схема размещения забоев закачных и откачных скважин и их дополнительных наклонных стволов в плане для случая бурения основных стволов закачных и откачных скважин со смещением их забоев вдоль линий их рядов на величину, определяемую из соотношения (1) и бурения дополнительных стволов в противоположных направлениях (разрез А-А фиг.5).

Предлагаемый способ выщелачивания продуктивного пласта осуществляется следующим образом. Вначале до места забуривания дополнительного наклонного ствола бурится основной ствол 1 скважины (фиг.4). Затем производятся забуривание и бурение до проектной глубины дополнительного наклонного ствола 2, при этом дополнительные наклонные стволы из закачных скважин бурят вдоль линии их ряда в одном направлении, а из откачных скважин – вдоль линии их ряда в противоположном направлении (фиг.6). После этого вновь бурится основной ствол 1 скважины до проектной глубины (фиг.4). Затем основной 1 и дополнительный наклонный 2 стволы скважины оборудуются эксплуатационными колоннами и фильтрами.

В указанной последовательности осуществляют бурение и оборудование двух рядов закачных скважин и одного ряда откачных скважин (фиг.6) и, таким образом, завершают подготовку продуктивного горизонта к последующему выщелачиванию.

Бурение из основных стволов закачных скважин по одному дополнительному наклонному стволу вдоль линий их рядов в одном направлении, а из основных стволов откачных скважин также по одному дополнительному наклонному стволу вдоль линии их ряда, но в противоположном направлении, обеспечивает, во-первых, снижение трудоемкости и сложности бурения и оборудования данных скважин, поскольку и закачные, и откачные скважины в данном случае двухствольные, и, во-вторых, более равномерную последующую проработку продуктивного пласта даже при незначительных отходах забоев дополнительных наклонных стволов от забоев основных стволов закачных и откачных скважин.

В варианте осуществления способа (фиг.5) основные стволы 3 закачных и откачных скважин до места забуривания их дополнительных наклонных стволов 4 бурят с зенитным углом 3-10° в плоскостях, совпадающих с апсидальными плоскостями их дополнительных наклонных стволов.

Бурение основных стволов закачных и откачных скважин до места забуривания их дополнительных наклонных стволов с зенитными углами 3°-10° в плоскостях, совпадающих с апсидальными плоскостями их дополнительных наклонных стволов, позволяет, во-первых, использовать наиболее простой и надежный способ ориентирования в скважине устройства для искусственного искривления, используемого для забуривания дополнительного наклонного ствола – относительно апсидальной плоскости скважины, что требует бурения основных стволов скважины с зенитным углом не менее 3°. Бурение основных стволов скважин с зенитным углом свыше 10° приводит к росту затрат на его бурение и экономически не оправдано. Во-вторых, благодаря бурению основных и дополнительных стволов скважин в одной апсидальной плоскости уменьшаются затраты на управление траекториями их стволов и упрощается технология оборудования пробуренной двухствольной скважины колоннами эксплуатационных труб. Таким образом, снижается трудоемкость и сложность бурения и оборудования закачных и откачных скважин.

В другом варианте осуществления способа (фиг.7) забои основных стволов закачных и откачных скважин смещают относительно друг друга вдоль линий их рядов в направлении бурения их дополнительных наклонных стволов на величину х, определяемую из соотношения (1).

Благодаря этому обеспечивается равенство всех параметров участков продуктивного пласта, отрабатываемых взаимодействующими основными и дополнительными наклонными стволами закачных скважин, и соответственно наиболее равномерная отработка продуктивного пласта при последующем выщелачивании (фиг.3).

Таким образом, применение данного способа выщелачивания продуктивного пласта позволяет упростить технологию бурения и оборудования технологических скважин и обеспечивает более равномерную проработку продуктивного пласта при последующем выщелачивании.

Формула изобретения

1. Способ выщелачивания продуктивного пласта, включающий вскрытие пласта рядами закачных и откачных скважин, из основного ствола каждой из которых пробурен дополнительный наклонный ствол, и выщелачивание путем подачи выщелачивающих растворов через закачные скважины и откачки продуктивных растворов через откачные скважины, отличающийся тем, что дополнительные наклонные стволы из закачных скважин бурят вдоль линии их ряда в одном направлении, а из откачных скважин – вдоль линии их ряда в противоположном направлении.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что основные стволы закачных и откачных скважин бурят до места забуривания дополнительных наклонных стволов с зенитным углом 3-10° в плоскостях, совпадающих с апсидальными плоскостями их дополнительных наклонных стволов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что забои основных стволов закачных и откачных скважин смещают относительно друг друга вдоль линий их рядов в направлении бурения дополнительных наклонных стволов на величину, определяемую из соотношения

где х – величина смещения забоев основных стволов закачных и откачных скважин относительно друг друга вдоль линий рядов скважин, м;

l – шаг вскрытия вдоль линий рядов скважин, м;

– отход забоев дополнительных наклонных стволов закачных и откачных скважин от забоев их основных стволов, м.

РИСУНКИ