(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (13) B1 (51) IntCl7 C09K 17/02 (54) Sposób zmniejszania przepływu solanki w skałach osadowych (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 25/97 (73) Uprawniony z patentu: Polska Akademia Nauk, Instytut Mechaniki Górotworu, Kraków, PL (72) Twórcy wynalazku: Ryszard Skawiński, Kraków, PL Leszek Dyrga, Kraków, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: (74) Pełnomocnik: Brodowska Iwona, LEX-PAT Biuro Prawno-Patentowe s.c. (57) Sposób zmniejszania przepływu solanki w skałach osadowych zawierających minerały iłowe, głównie w piaskowcach lub w węglu, przez iniekcję do skały osadowej odpowiedniego czynnika, znamienny tym, że do skały z przepływającą solanką wtłacza się wodę lub solankę o wyraźnie mniejszym stężeniu soli. PL B1

2 Sposób zmniejszania przepływu solanki w skałach osadowych Zastrzeżenie patentowe Sposób zmniejszania przepływu solanki w skałach osadowych zawierających minerały iłowe, głównie w piaskowcach lub w węglu, przez iniekcję do skały osadowej odpowiedniego czynnika, znamienny tym, że do skały z przepływającą solanką wtłacza się wodę lub solankę o wyraźnie mniejszym stężeniu soli. * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób zmniejszania przepływu solanki w skałach osadowych zawierających minerały iłowe, głównie w piaskowcach lub w węglu przez iniekcję do tej skały osadowej wody lub również solanki, lecz o wydatnie mniejszym stężeniu soli. Dopływ solanki do kopalń podziemnych i odkrywkowych jest dużym problemem górnictwa, ze względu na koszty usuwania tej solanki z wyrobisk i konieczność jej pozbycia się, najczęściej przez zrzuty do rzek. Możliwości zmniejszenia dopływu solanki z górotworu do wyrobisk za pomocą prostych i tanich metod są od dawna poszukiwane. Znanych jest wiele różnych metod prowadzących do zmniejszenia takiego dopływu. Żadna jednak, z przyczyn oczywistych nie może być metodą uniwersalną, do zastosowania w każdym przypadku. Ponadto metody te są drogie i kłopotliwe technicznie. Znane metody polegają przeważnie na wprowadzeniu do porów skały czynników, które reagując ze sobą tworzą żele lub osady zmniejszające wymiary porów dostępnych dla przepływu i przez to zmniejszające przepuszczalność. Opierając się na dotychczasowej wiedzy o przepływach różnych roztworów w skałach osadowych, uzyskanej przede wszystkim z własnych badań eksperymentalnych, wykonanych w Instytucie Mechaniki Górotworu, podjęto eksperymentalne próby zmniejszenia przepuszczalności w przepływach solanki w piaskowcach, wykorzystujące tylko naturalne oddziaływanie niektórych składników tych skał z przepływającym roztworem. Nieoczekiwanie okazało się, że minerały te pęcznieją w roztworach mniej zasolonych, najsilniej w wodzie, w porównaniu do ich stanu w roztworach bardziej stężonych. Sposób zmniejszania przepływu solanki w skałach osadowych zawierających minerały iłowe, głównie w piaskowcach lub w węglu, przez iniekcję do skały osadowej odpowiedniego czynnika, polega według wynalazku na tym, że do skały z przepływającą solanką wtłacza się wodę lub solankę o wyraźnie mniejszym stężeniu soli. W sposobie według wynalazku, w skałach osadowych, w których przepływała solanka, po wprowadzeniu do porów skały wody lub wody słabo zasolonej, niektóre minerały lepiszcza skały pęcznieją, zmniejszając przez to wymiary porów, w których zachodzi przepływ, co w konsekwencji prowadzi do zmniejszenia przepuszczalności. W przepływach w węglu, aktywnym czynnikiem pęczniejącym jest substancja węglowa. Wtłaczana woda jest tylko czynnikiem powodującym zmianę stanu fizyczno-chemicznego skały. Nie wprowadza ona żadnych substancji wypełniających lub reagujących ze sobą. Czynnikiem wypełniającym pory są pęczniejące, naturalne składniki skały. Dlatego też, techniczne wykonanie takich zabiegów jest proste i możliwe do wykonania rutynowymi sposobami w kopalni. Warunkiem jednak stosowania tej metody jest odpowiedni skład skały i odpowiednia jej struktura, które należy uprzednio zbadać w odpowiednim laboratoryjnym eksperymencie. Poniżej przedstawiono przykłady zastosowania wynalazku w piaskowcach pochodzących z różnych warstw solankonośnych i w węglu, nie ograniczające jego zakresu.

3 Przykład I. W piaskowcu z kopalni Janina, z warstw łaziskich poniżej 330 m głębokości, w próbce przygotowanej przez prasowanie ziarn, prowadzone były przepływy: najpierw solanki (10% NaCl) a następnie wody i ponownie solanki. Spoiwo piaskowca składa się z kaolinitu, drobnych ziarn kwarcu, mik i skalenia. Zmiany przepuszczalności w czasie są wynikiem zamiany przepływu solanki na przepływ wody. Przebieg tych zmian przedstawiono na fig. 1. Przykład II. W piaskowcu z kopalni Czeczot, ze stropowych skał chodnika w pokładzie 207, w próbce przygotowanej przez wycięcie rdzenia z bryły skały, prowadzone były przepływy: najpierw solanki (10% NaCl), a następnie wody i ponownie solanki. Spoiwo piaskowca składa się z kaolinitu i ilitu oraz drobnych ziarn mik i skalenia. Zmiany przepuszczalności w czasie są wynikiem zamiany przepływu solanki na przepływ wody. Przebieg tych zmian przedstawiono na fig. 2. Przykład III. W rdzeniu wyciętym z bryły węgla z kopalni Zofiówka, z pokładu 410 (23% części lotnych), prowadzono przepływy: najpierw solanki (10% NaCl), a następnie wody i ponownie solanki. Zmiany przepuszczalności w czasie są wynikiem zamiany przepływu solanki na przepływ wody. Przebieg tych zmian przedstawiono na fig. 3. W przepływie wody, po pierwszym przepływie solanki, przepuszczalność zmniejszyła się nawet sześciokrotnie. Powyższe przykłady eksperymentów laboratoryjnych, jak również obserwacje w kopalniach węgla, dowodzą skuteczności metody będącej przedmiotem wynalazku, w zmniejszeniu przepływu solanki w skałach. Wykonanie zabiegu według wynalazku jest w kopalniach bardzo proste i tanie. Praktycznie polega on na właściwym wywierceniu otworów do solankonośnej warstwy i wtłoczeniu wody w ilości zależnej od rodzaju tej warstwy (geometrycznych parametrów, porowatości, wyników wstępnych badań). Niekiedy, w przypadku dużych przepływów solanki, może powstawać konieczność powtarzania zabiegu.

4 f i g

5 fig

6 f i g. 1. Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.