Исследования жидкой литиевой руды

В пятидесятых годах глубокими скважинами на юге Сибирской платформы были впервые обнаружены фонтанные притоки «предельно насыщенных» хлоридных кальциевых рассолов-рапы с минерализацией до 600 и более г/см³ и уникально высокими, ураганными содержаниями лития, калия, брома. Тем самым были сделаны крайне важные для региона открытия неизвестного ранее типа рассолов, и по сути самостоятельного типа промышленного сырья на литий, и широкую гамму других элементов - магний, калий, рубидий, цезий, стронций – «жидкую» редкометальную руду, широко распространенного на территории около 4000 км². В рассолах Сибирской платформы содержание лития, брома, магния и других элементов в десятки раз превышают их концентрации в промышленно перерабатываемом сырье. Это единственная гидроминеральная провинция мира, где литий – до 0.7 г/дм³ и бром – до 13.6 г/дм³ находятся вместе, и соискателем задокументированы фонтанирующие скважины с дебитом до 5-7 тыс. м³/сут, вынося на поверхность до 10 т хлористого лития и до 70 т брома в сутки. Позже открытие в 70-х г. месторождений Лено-Тунгусской нефтегазоносной области вкупе с известными проявлениями рассолов выдвинуло эту территорию в число наиболее перспективных углеводородно-гидроминеральных провинций России. Сегодня ведется освоение месторождений жидкой литиевой руды Восточной Сибири.

 
Общий вид бассейна для садки солей. Промышленная площадка Знаменского месторождения промышленных литиеносных рассолов

На кафедре нефтегазового дела ИРНИТУ исследования по прогнозу литиеносных промышленных рассолов юга Сибирской платформы с 1983 года ведет д.г.-м.н., профессор кафедры А.Г. Вахромеев. В 1991-1998 годах он руководил инвестиционным проектом по разведке, добыче и переработке литиеносных рассолов на Знаменском проявлении в Жигаловском районе. Была пробурена глубокая скважина, которая дала фонтанный приток литиевой руды дебитом около 3000 м³/сут. Учеными из Новосибирска разработана инновационная технология извлечения лития и его соединений из концентрированного рассола-рапы. Построены цеха под опытно-промышленные установки переработки рассолов. Позже инвестиции в проект были заморожены, а технологию извлечения лития воспроизвели на новом предприятии в Китае, на оз. Цинхай.

Технология первичного вскрытия фонтанирующего высокодебитного пласта прошла проверку бурением и показала свою эффективность. Позже эти технологические решения были подтверждена патентами РФ. По результатам геопромысловых исследований вопросы прогноза горно-геологических условий бурения, изоляции рапопроявляющих объектов на Ковыктинской, Знаменской, Рудовской и других площадях опубликовано более чем в 25 патентах РФ, 35 научных статьях, 12 монографиях, 3 учебных изданиях. Сотрудники кафедры ведут исследования по созданию рецептуры основы буровых растворов и технологических жидкостей с использованием рапы Ковыктинского ГКМ.

Сегодня прорабатывается техническое задание на проведение комплексных исследований по прогнозу залежей литиеносной жидкой руды геолого-геофизическими методами, по разработке рецептур буровых растворов на основе рассолов после извлечения лития. Руководитель исследований - заведующий кафедрой нефтегазового дела доцент, к.т.н.. Буглов Н.А.

К реализации исследований привлекается аккредитованная лаборатория буровых растворов и крепления скважин кафедры НГД. Сотрудники лаборатории имеют многолетний опыт выполнения НИР с нефтегазовыми компаниями Восточной Сибири.

Научные публикации:

Монографии

• Вахромеев А.Г. Раздел 1.3. Знаменский проект разработки промышленных рассолов и его роль в развитии Верхоленья. Раздел 5. Гидроминеральные ресурсы Верхнеленского района. с. 25-32, 97-108. // Абалаков А.Д., Селиков Ф.Т., Гуков В.П. и др. Территориальная организация природопользования при газопромысловом освоении Верхоленья. - Новосибирск: изд. СО РАН, 2000.- 251с.
• Баранов А.Н., Вахромеев А.Г. Коцупало Н.П., и др. Получение литиевых продуктов из сибирских рассолов для экологизации производства алюминия.- Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2004.-125 с.
• Промышленные рассолы Сибирской платформы: гидрогеология, бурение и добыча, переработка, утилизация / С.В. Алексеев, А.Г. Вахромеев, Н.П. Коцупало, А.Д. Рябцев. – Иркутск: Изд-во ООО «Географ», 2014. – 171 с.
• Вахромеев А.Г. Закономерности формирования и локализации месторождений промышленных рассолов в карбонатных каверново-трещинных резервуарах кембрия юга Сибирской платформы (по данным глубокого бурения, испытания скважин и полевой геофизики): Монография. – Иркутск: Изд-во ИрНИТУ, 2015. – 248 с.
• Вахромеев А.Г., Сверкунов С.А., Иванишин В.М., Ильин А.И. Бурение скважин на нефть и газ в сложных горно-геологических условиях: трещинные природные резервуары, АНПД и АВПД пластовых флюидных систем: монография. – Иркутск : Изд-во ИРНИТУ, 2019. – 420 с.

Патенты

• Вахромеев А.Г., Володченко Л.Ф., Жилин А.Г. Овчинников А.И. Способ получения брома. Патент № 2108963 // Бюллетень. 20.04.1998. № 11.
• Коцупало Н.П., Вахромеев А.Г., Менжерес Л.Т., Рябцев А.Л. Способ получения брома. Заявка № 98106210 от 03.04.1998.
• Рябцев А.Д., Коцупало Н.П., Вахромеев А.Г. и др. Способ извлечения брома из бромсодержащих растворов и установка для его осуществления. Патент № 2171862 // Бюллетень. 10.08.2001. № 22.
• Коцупало Н.П., Менжерес Л.Т., Мамылова Е.В., Вахромеев А.Г., Рябцев А.Л. Способ получения бромистого лития из рассолов. Патент № 2205796 // Бюллетень.10.06.2003.№ 16.
• Вахромеев А.Г. Коцупало Н.П., Менжерес Л.Т., Рябцев А.Л. Способ получения оксида магния из природных рассолов. Патент № 2211803 (РФ) // Бюллетень. 10.02.2004. № 4.
• Зверев Г.В., Сукманский О.Б., Вахромеев А.Г. и др. Способ получения неорганического бурового реагента и установка для его осуществления. Патент. № 2221755 // Бюллетень. 20.01.2004. № 2.
• Вахромеев А.Г., Н.П. Коцупало, А.Д. Рябцев. Патент № 2456239 «Способ получения бромистого кальция из природных бром содержащих рассолов хлоридного кальциевого типа» // Бюллетень от 20.06.2012. По Заявке № 2010145271, приоритет от 08.11.2010.

Научные статьи

• Гребнева П.И., Вахромеев А.Г., Воробьев В.Н. Адсорбция лития из рассолов Сибирской платформы // Материалы XV Всеросс. Совещ. по подземным водам Сибири и Дальнего Востока. Тюмень,1997. с. 20.
• Русецкая Г.Д., Карпов С.И., Вахромеев А.Г. Эколого-экономическая целесообразность извлечения ценных компонентов из гидроминерального сырья в Восточной Сибири. Деп. в ВИНИТИ 29.07.97 № 2516-897, Иркутск, 1997.
• Вахромеев А.Г., Карпов С.И. Технология переработки гидроминерального сырья на Знаменском месторождении (Иркутская область). В сб. Гидроминеральные ресурсы Восточной Сибири. – Иркутск, изд. ИрГТУ, 1998, с. 64-66.
• Вахромеев А.Г., Брагина А.А., Карпов С.И. Технологии получения компонентов буровых растворов нового поколения // Социально-экономическое развитие в Иркутском регионе: Сб. науч. трудов.- Иркутск: Изд-во ИГА, 2001.- с 20- 29.
• Вахромеев А.Г., Рябцев А.Д., Карпов С.И., Коцупало Н.П. Перспективы использования добавок лития и магния в отечественной алюминиевой промышленности // Социально-экономическое развитие и правовое регулирование в Иркутском регионе: Сб. науч. тр.- Иркутск: -2001. Изд-во ИГА, с 14-20.
• Вахромеев А.Г., Данилов В.А., Карпов Ю.А., и др. Опыт формирования системы экологической безопасности при разведке и освоении высоконапорных рассолоносных горизонтов. (На примере Знаменского месторождения) // Разведка и охрана недр.- 2001.-№ 5.- с. 43-48.
• Вахромеев А.Г., Баранов А.Н. Концепция освоения литиевых рассолов Восточной Сибири в качестве сырья для алюминиевых производств. Обогащение руд: Сборник научных трудов. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2002.-с. 175-180.
• Вахромеев А.Г.. Карпов С. И. Расширение перечня промышленных элементов и конечных продуктов из промышленных рассолов с учетом тенденций развития региональной экономики. Вопросы экономического развития и правового регулирования: Сб. науч. тр. - Иркутск: Изд-во ИГЭА, 2002. – 211 с.
• Вахромеев А.Г., Карпов С. И. Маркетинговые исследования по литию. Экономика. Право. Образование. Проблемный обзор.: Сб. науч. тр. - Иркутск: Изд-во БГУЭП, 2003. –с 99-106.
• Рябцев А.Д., Вахромеев А.Г., Коцупало Н.П. Высокоминерализованные рассолы– перспективное сырье для получения брома и бромпродуктов. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. – 2003.- №5 - с.1-16. (Journal оf Miming Science, USA. С.105-113.\ перевод полного текста статьи).
• Рябцев А.Д., Серикова Л.А., Коцупало Н.П., Вахромеев А.Г., Использование природных рассолов для получения фторида лития и литийсодержащих фтористых солей с целью применения их в электролитическом производстве алюминия.// Известия Вузов. Цв. Металлургия. – 2003. -№ 4 –с. 30-34.
• Рябцев А.Д., Коцупало Н.П., Вахромеев А.Г., и др. Технология совместного получения брома и бромида лития из бромоносных литийсодержащих рассолов.// Журн. прикл. химии, № 11, 2004.-Т.76, вып.12.-с. 1943-1947
• Вахромеев А.Г. Геохимия редкоземельных элементов в концентрированных рассолах юга Сибирской платформы // Геология и минерагения юга Сибири: вестник ГеоИГУ. Вып. 4.- Иркутск: ИГУ, 2005.- с.67-73.
• Вахромеев А.Г., Головин А.П. Опыт освоения проявлений литиеносных рассолов в Иркутской области. // в сб: «ЛИТИЙ РОССИИ: Минерально-сырьевые ресурсы, инновационные технологии, экологическая безопасность: Материалы Всероссийского науч-практич. Совещания с междунар. Участием./Изд-во СО РАН, 2011, с 100.
• Алексеев С.В., Алексеева Л.П., Вахромеев А.Г. Литиеносные подземные воды Сибирской платформы.// в сб: «ЛИТИЙ РОССИИ: Минерально-сырьевые ресурсы, инновационные технологии, экологическая безопасность: Материалы Всероссийского науч-практич. Совещания с междунар. Участием./Изд-во СО РАН, 2011, с 7-14.
• С.В. Алексеев, Л.П. Алексеева, А.Г. Вахромеев, Г.П. Шмаров. Литиеносные подземные воды Иркутской области и западной Якутии.// Горный журнал, 2012, №2, с. 8-13.
• Вахромеев А.Г., Головин, Санеев Б.Г. Возможность и эффективность создания комплекса производств для добычи и переработки углеводородного и гидроминерального сырья на площади Ковыктинского газоконденсатного месторождения"//«ПРОБЛЕМЫ ТЕРРИТОРИАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ПРИРОДЫ И ОБЩЕСТВА», сб. тезисов докл., -Иркутск, изд-во ин-та Географии им. В.Б.Сочавы, 2012, -337с., стр. 76-77.
• Алексеев С.В., Алексеева Л.П., Вахромеев А.Г., А.Г. Владимиров, Н.И. Волкова. Литиевые подземные воды Иркутской области и Западной Якутии//Химия в интересах устойчивого развития, № 20 (2012) с. 27-33.
• Шварцев С.Л., Алексеев С.В., Вахромеев А.Г. Алексеева Л.П. Перспективы использования промышленных рассолов Сибирской платформы для извлечения лития и брома // Интерэкспо Гео-Сибирь 2012: VIII Междунар. конфер. «Недропользование. Горное дело. Новые направления и технологии поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых» (Новосибирск, 10-20 апреля 2012 г.).- Новосибирск: СГГА, 2012. - Т. 2. - С. 29-32.
• Рябцев А. Д., Коцупало Н. П., Вахромеев А.Г., Комин М. Ф. Поликомпонентные литиеносные рассолы Сибирской платформы – сырье многоцелевого назначения.//Рациональное освоение недр, № 1, 2013, с. 44-51. (в списке журналов ВАК).
• Вахромеев А.Г. Месторождения промышленных поликомпонентных рассолов глубоких горизонтов гидроминеральной провинции Сибирской платформы// Вестник ИрГТУ, №9 (92), 2014г., с 73-78.
• Alexeeva L., Alexeev S., A. Vakhromeev. Siberian Platform hydromineral resources: an updated analysis // MinWat-14, Mineral waters: Genesis, Exploitation, Protection and Valorisation. Karlovy Vary, Czech Republic. 8-11 September 2014. – Vol. abstr. – Pp. 14-15.
• Вахромеев А.Г. Развитие идей структурно-гидрогеологической научной школы проф. В.М. Степанова в обосновании методологии ГРР на глубокие промышленные металлоносные рассолы.// Известия Сибирского отделения секции наук о Земле РАЕН. Геология, поиски и разведка рудных месторождений, - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2014,- № 4 (47).
• Вахромеев А.Г., Кузьмин С.Б. Технология геологической разведки и освоения месторождений промышленных рассолов бурением, снижающая экологические риски. Территория «НЕФТЕГАЗ». 2018; (4): 58-67. // Vakhromeev A.G., Kuzmin S.B. Technology of Geological Exploration and Development of Deposits of Industrial Flushes by Drilling, Reducing Environmental Risks. Title in English. 2018;(4): 58-67. (In Russ.)
• Смирнов А.С., Вахромеев А.Г., Курчиков А.Р., Горлов И.В. и др. Выявление и картирование флюидонасыщенных анизотропных трещинных коллекторов Ковыктинского газоконденсатного месторождения // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых местрождений, № 5 (329), с. 4-12. (WEB/ Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science., Chemical Abstracts, GeoRef, РИНЦ, ВАК.)
• Вахромеев А.Г., Сверкунов С.А., Смирнов А.С., Буглов Н.А. Гидродинамический баланс в скважине при бурении высоконапорного пласта, насыщенного концентрированными рассолами с применением технологии бурения с регулируемым давлением (БРД) // EAGE, Геобайкал, Иркутск, 2020г. /GeoBaikal 2020 - 6th International Conference/