УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Полезная модель относится к геотехнологии, в частности к устройствам для изучения технологических параметров выщелачивания полезных ископаемых и может быть использовано для определения рациональных параметров орошения выщелачивающим раствором раздробленных скальных руд при инфильтрационно-капиллярном выщелачивании последних в блоках и кучах.
Известно устройство для проведения гидродинамических исследований скважин состоящее из пакерующего устройства с резиновыми элементами, депрессионной камеры для создания притока флюида из пласта, состоящей из набора насосно-компрессорных труб с клапанной системой, герметичным пробоотборником и дистанционными датчиками давления для контроля всего процесса гидродинамических испытаний: открытия приемного клапана, притока флюида и восстановления давления в подпакерной или межпакерной зоне с регистрацией диаграмм давления. Устройство спускают в скважину на геофизическом кабеле, а для пакеровки, управления клапанной системой депрессионной камеры и автоматической распакеровки использован один электрогидродинамический привод. (см патент РФ №2199009)
Известное устройство, однако, практически невозможно использовать для проведения гидродинамических исследований технологических параметров выщелачивании в блоках и кучах.
Наиболее близким к заявленному по технической сущности и совокупности существенных признаков является устройство для гидродинамических исследований, содержащее вертикальный цилиндрический корпус с днищем и крышкой, горизонтальную перфорированную перегородку, закрепленную над днищем, патрубки ввода и вывода растворителя и раствора, коаксиально установленные над и под перфорированной перегородкой цилиндры, образующие приемные и расходные отсеки, причем патрубки вывода раствора сообщены с расходными отсеками, а также пробоотборные патрубки, закрепленные друг над другом на корпусе, (см. авт св. СССР №924558).
Недостатком устройства является то, что он обеспечивает исследование ограниченного набора параметров орошения выщелачивающим раствором раздробленных скальных руд при инфильтрационно-капиллярном выщелачивании последних в блоках и кучах, в частности не обеспечивает определение коэффициента фильтрации испытываемой руды, который является единственным параметром для выполнения гидродинамических расчетов.
Задачей заявленной полезной модели является создание устройства для гидродинамических исследований, обеспечивающего исследование и определение более широкого диапазона параметров орошения выщелачивающим раствором раздробленных скальных руд при инфильтрационно-капиллярном выщелачивании последних в блоках и кучах, в частности обеспечивающего дополнительно определение коэффициента фильтрации испытываемой руд, расхода выщелачивающего реагента, сетки оросительных устройств.
Задача решена путем создания устройства для гидродинамических исследований, содержащего вертикальный цилиндрический корпус с днищем и крышкой, горизонтальную перфорированную перегородку, закрепленную над днищем, коаксиально установленные над и под перфорированной перегородкой цилиндры, образующие приемные и расходные отсеки, патрубок ввода растворителя и сливные патрубки, сообщенные с расходными отсеками, пробоотборные патрубки, закрепленные один над другим на корпусе, которое, согласно полезной модели, дополнительно снабжено, по меньшей мере, двумя пьезометрами, закрепленными один над другим на корпусе, при этом каждый пьезометр выполнен в виде изогнутой трубки, одна часть которой размещена в корпусе параллельно перфорированной перегородке, а другая снаружи вдоль корпуса.
Технический результат, который проявляется при использовании заявленного устройства, заключается в обеспечении определения коэффициента фильтрации исследуемой руды.
Заявленное устройство изображено на Фиг.1.
Устройство для проведения гидродинамических исследований содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с днищем 2 и крышкой 3, горизонтальную перфорированную перегородку 4, закрепленную над днищем 2, коаксиально расположенные над и под перфорированной перегородкой 4 цилиндры, образующие приемные отсеки 5, расположенные над перфорированной перегородкой 4, и расходные отсеки 6, расположенные под перфорированной перегородкой 4.
Устройство содержит также патрубок 7 ввода растворителя и сливные патрубки 8, сообщенные с расходными отсеками 6, пробоотборные патрубки 9, закрепленные один над другим на корпусе 1.
Устройство содержит три закрепленных один над другим на корпусе 1 пьезометра, каждый из которых выполнен в виде изогнутой трубки 10, одна часть которой размещена в корпусе 1 параллельно перфорированной перегородке 4, а другая снаружи вдоль корпуса 1.
Устройство работает следующим образом.
В корпус 1 загружают исследуемую руду забойной крупности, по ее весу и известному объему вычисляют объемную плотность, коэффициент разрыхления и пустотность (пористость). Через патрубок 7 с заданным расходом подают растворитель - выщелачивающий раствор. Через некоторое время формируется инфильтрационный поток раствора, который через приемные отсеки 5 попадает в расходные отсеки 6 и через сливные патрубки 8 выводится наружу. По числу задействованных приемных отсеков 5 и сливных патрубков 8, а также по известному расстоянию до крайних дренажных частей сливных патрубков 8 и приемного отсека 5, можно рассчитать величину инфильтрационного потока, причем на нескольких по высоте корпуса 1 горизонтах.
Исследование характера и параметров влагораспределения в пределах инфильтрационного потока (характера насыщения порового пространства раствором) осуществляют путем измерения расхода жидкости, протекающей через каждый из приемных отсеков 5.
Измерение расхода раствора, протекающего по приемным 5 и расходным 6 отсекам выполняют с помощью сливных патрубков 8. Далее по известным площадям, пропускающих раствор приемных отсеков 5 и измеренным в них расходах, вычисляют соответствующие им удельные расходы.
1
2
Коэффициент фильтрации испытываемой руды определяется до начала орошения растворителем, после окончания процесса выщелачивания и после обезвоживания выщелоченной горной массы. С помощью трех пьезометров длина пути просачивания растворов разбита на два участка L и L. На этих участках определяется коэффициент фильтрации и его усредненное значение. Корпус 1, заполненный испытываемой рудой, заливают водой. Предварительно все сливные патрубки 8 закрывают пробками, не прекращая подачу воды, открывают их поочередно и после стабилизации уровней воды в пьезометрических трубках 10 с помощью мерной емкости и секундомера каждый раз определяют расход воды Qк в корпусе 1 и показания пьезометрических трубок 10. Началом отсчета является ось горизонтальной части нижней пьезометрической трубки 10. Все данные записываются, затем открывают очередную пробку, увеличивая расход воды Qк и снова снимают показания пьезометрических трубок 10, измерения повторяют 4-5 раз, не допуская снижения уровня воды в корпусе 1.
1
2
Если разница в результатах измерения коэффициента фильтрации Кф при повторных опытах небольшая, то это значит, что движение воды не подчиняется линейному закону. В этом случае коэффициент фильтрации определяется путем построения зависимости J/Uф=f(Uф), где J=h-h/L. Расход воды Qк должен обеспечивать высокую точность определения показаний пьезометров, корпус 1 должен быть полностью герметичным.
В процессе измерений проводится замер всей воды, пропущенной через корпус 1 и отбор проб для химического анализа на металл и реагенты. Это позволит повысить точность учета полноты извлечения и расхода выщелачивающего раствора и обезвреживающего реагента. Общий объем воды, прошедший через корпус 1 будет равен
Vобщ=Vсл+Vизм, где
Vсл - объем сошедшей воды до прекращения капежа;
Vизм - объем воды, отобранной для анализа.
Расчет коэффициента фильтрации Кф производится следующим образом:
3
- определяется расход воды Qк по формуле Qк=V/t см/сек,
где V - объем воды, слитой за время t,
3
- рассчитывается скорость фильтрации Vcр=Qк/F смсек,
2
где F-площадь сечения корпуса 1, см.
Тогда коэффициент фильтрации Кф будет равен:
1
1
1
2
Кф=VcpxL/ h-h, см/сек,
2
2
2
3
Кф=VcpxL/ h-h, см/сек,
3
1
3
Кф=VcpxL/ h-h, см/сек,
Заявленное устройство по сравнению с известными устройствами того же назначения обеспечивает определение большего набора технологических параметров выщелачивания полезных ископаемых, оказывающих существенное влияние на конечный результат без проведения дополнительных полупромышленных испытаний.