Способ кислотной обработки горного массива

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение эффективности кислотной обработки путем увеличения проницаемости горного массива и увеличение скорости фильтрации растворов за счет выщелачивания полезных компонентов из горного массива. Спо- ,соб осуществляют следуюп им образом. Первоначально массив обрабатывают 3-5%-ным раствором хлористого аммония , в результате чего происходит разложение карбонатных пород и выделение из пласта газов СО и NHj. При последующей промывке массива раствором фосфорной кислоты концентрации 0,1-0,2% происходит вымывание ионов металлов (кальция, магния), осевших на стенках трещин и пор при обработке раствором хлористого аммония. При обработке массива раствором, содержащим 10-15% серной и 1-3% фосфорной кислот, вслед за промьвкой раствором фосфорной кислоты происходит выщелачивание ионов металлов, являющихся активными катионами кристаллической решетки силикатов. В процессе обработки в первую очередь происходит замещение ионов калия, натрия, железа, затем ионов магния, алюминия . i (Л

О9

а 4;

Изобретение относится к горному делу, может быть использовано при ослаблении слаботрещиноватого горного, массива, сложенного габбродиабазовы- ми породами , включающими карбонатные минералы, а также для ослабления других горных пород с коэффициентами крепости 8-14 по шкале Протодьяконо- ва, кроме того, может быть использо- вано при подземном выщелачивании полезных компонентов и разрыве пласта при нефтегазодобыче.

Целью изобретения является повы- шение эффективности кислотной обра- ботки путем увеличения проницаемости горного массива и увеличение скорости фильтрации растворов за счет выщелачивания полезных компонентов из горного массива.

Способ осуществляют следующим образом .

Первоначально массив обрабатывают 3-5%-ным раствором хлористого аммония , в результате чего происходит разложение карбонатных пород. Концентрация 3-5% взята из расчета стехио- метрического соотношения требуемого по реакции взаимодействия хлористого аммония с карбонатами. Раствор хло- ристого аммбния 3-5%-ной концентрации , имея вязкость 1,1 сПа/с, обладает большой проникающей способностью , близкой к воде, и при обработке массива 3-5%-ным раствором хлорис- того аммония он в первую очередь реагирует с карбонатами, так как энергия кристаллической решетки карбонатов ниже, чем у силикатных минералов При взаимодействии хлориртого аммо- ния с карбонатами происходит необратимая реакция, связанная с выделением из пласта газов СО и ГШэ- При выделении газов из пласта коэффициент фильтрации увеличивается и повьшает- ся пористость массива на 3-4% от исходной. На увеличение открытой пористости также влияет выщелачивание из карбонатов магния и кальция в раствор. Первоначальная обработка пласта 3-5%-ным раствором хлористого аммония также снижает кислотоемкость пласта в 1,3 раза.

Концентрация хлористого аммония в растворе ниже 3% нецелесообразна, так как в этом случае количество требуемого по реакции реагента недостаточно и, следовательно, разложение карбонатов будет не полным. Увеличе5

0

0 5 0 5 0

5

ние концентрации хлористого аммония выше 5% приводит к повьшению вязкости раствора, а следовательно, к снижению его проникающей способности.

При последующей промывке массива раствором фосфорной кислоты концентрации .0,1-0,2% -происходит вымывание ионов металлов (кальция, магния), которые при первоначальной обработке раствором хлористого аммония диссоциируют и оседают на стенках трещин и пор. Все эти металлы образуют с фосфорной кислотой хорошо растворимые соли. Кроме того, структурное строение иона фосфорной кислоты близко к структуре иона , так как они имеют один вид sp -гибридизации, что вызывает их взаимное отталкивание . В результате отталкивания этих двух ионов растворения силикатов в присутствии фосфорной кислоты не происходит , и основной остов кристаллической решетки силикатных минералов не разрушается.

Концентрация фосфорной кислоты 0,1-0,2% обеспечивает достаточную кислотность для растворения ионов металлов. При более низкой концентрации возможно подщелачивание раствора и образование основных солей, выпадающих в осадок. Содержание фосфорной кислоты выше 0,2% ведет к неоправданно повышенному ее расходу.

При обработке массива раствором, содержащим 10-15% серной и 1-3% фосфорной кислот,вслед за промывкой 0,1-0,2%-ным раствором фосфорной кислоты происходит вьш1елачивание ионов металлов (К, Mg, Fe, Al), являющихся активными катионами кристаллической решетки силикатов. При этом происходит замещение металлических катионов в решетке минерала на ионы водорода и образование промежуточных минеральных форм в виде чешуйчатых- агрегатов. В процессе обработки в первую очередь происходит замещение ионов калия, натрия, железа, затем ионов магния, алюминия.

Вследствие происходящих процессов наблюдается разрушение в краевых частях листочков (минералов) с образованием мелкочешуйчатых бесцветных агрегатов и увеличение пористости пласта, а следовательно, его проницаемости , фильтрации и в целом происходит ослабление массива. Использование для обработки пласта смеси квуу.

кислот позволяет интенсифицировать процесс вьпцелачивания металлов из кристаллической решетки силикатных минералов, так как в присутствии фосфорной кислоты активность серной кислоты и ее энергия гидратации значительно возрастают.

Применяемая для обработки пласта концентрация серной кислоты 10% принята из расчета стехиометрического соотношения, необходимого для выщелачивания содержащихся в породе металлов (калия, натрия, магния, железа.

Формула изобретения

Способ кислотной обработки горно- 5 го массива, включающий вскрытие участка горного массива скважинами, воз действие на него растворами серной кислоты и солями сильных кислот, извлечение полезных компонентов из про 10 дуктивных растворов, отличающий с я тем, что, с целью повьше- ния эффективности обработки путем увеличения проницаемости горного мас сива и увеличения скорости фильтраци

алюминия и др.). Увеличение содержа- 15 растйоров за счет вьпцелачивания пония серной кислоты вьше 15% ведет к частичному растворению силикатов. Содержание фосфорной кислоты концентрации 1% обеспечивает поляризующее действие на силикаты, поддерживает необходимую ионную силу. Увеличение содержания фосфорной кислоты свьше 3% ведет к неоправданному перерасходу реагента.

лезных компонентов из горного массива , последний первоначально обрабаты вают 3-5%-ным раствором хлористого аммония, затем промывают 0,1-0,2%-ны 20 раствором фосфорной кислоты, а воздействие серной кислотой производят в смеси с фосфорной кислотрй, при этом используют 10-15%-ную серную и 1-3%-ную фосфорную кислоты.

Формула изобретения

Способ кислотной обработки горно- го массива, включающий вскрытие участка горного массива скважинами, воздействие на него растворами серной кислоты и солями сильных кислот, извлечение полезных компонентов из про- дуктивных растворов, отличающий с я тем, что, с целью повьше- ния эффективности обработки путем увеличения проницаемости горного массива и увеличения скорости фильтрации

растйоров за счет вьпцелачивания полезных компонентов из горного массива , последний первоначально обрабатывают 3-5%-ным раствором хлористого аммония, затем промывают 0,1-0,2%-ным раствором фосфорной кислоты, а воздействие серной кислотой производят в смеси с фосфорной кислотрй, при этом используют 10-15%-ную серную и 1-3%-ную фосфорную кислоты.