專利名稱：鈣芒硝礦群井致裂壓力浸泡控制水溶開采方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地下難溶鹽類礦床的開采范疇，特別適合鈣芒硝礦的開采，是一種鈣芒硝礦的群井致裂、壓力浸泡、控制水溶的開采方法。
背景技術(shù)：
地下鹽類礦床的開采，目前采用較多的是水溶開采法。由CN1069732C公告的“芒硝開采方法”、CN1009383B公告的“鹽層鉆井水采定點采出法”可知，現(xiàn)有技術(shù)對鹽類礦床的開采常采用的水溶開采方法，主要有單井對流法、雙井水力壓裂連通對流或定向?qū)舆B通對流法等。這些方法存在回采率低，開采成本高的缺點。CN1399058A公告的‘鹽類礦床群井致裂控制水溶開采方法’，具有回采率高，開采成本低，效率高等優(yōu)點。但它僅適用于易溶的鹽類礦床，對于難溶解的鹽類礦床則不適用，例如鈣芒硝礦。
鈣芒硝礦屬于難溶解的一類鹽類礦床，到目前為止，一直采用坑道開挖硐室浸泡溶解的開采方法。這種開采方法，是由地面開挖坑道達(dá)礦體，用密集爆破的方法在礦體中形成一個大型散體礦硐，然后注水長時浸泡溶解礦石，當(dāng)溶液濃度達(dá)到要求時，即可抽出地表處理?？拥篱_挖硐室浸泡的開采方法勞動強(qiáng)度大、開采成本高、作業(yè)環(huán)境危險、回采率低；同時，由于坑道開挖出的礦物堆放在地面，對環(huán)境會造成嚴(yán)重污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述坑道開挖硐室浸泡溶解開采方法的缺點，提供一種低成本、高回采率、高效率、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的鈣芒硝礦的水溶開采方法。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)其目的的
鈣芒硝礦群井致裂控制壓力浸泡的水溶開采方法，其步驟為(1)在礦床內(nèi)同時布置、鉆進(jìn)多個注水井、目標(biāo)井；(2)固井后選擇注水井、目標(biāo)井，用高壓水泵由注水井進(jìn)行注水壓裂，與目標(biāo)井連通；(3)群井連通后，在不排水的條件下向礦床內(nèi)注入高壓水，進(jìn)行控制壓力浸泡溶解；(4)壓力浸泡溶解一段時間后，開啟目標(biāo)井排出鹵水；(5)排鹵完畢后，進(jìn)行二次注水壓力浸泡；(6)壓力浸泡溶解一段時間后，再開啟目標(biāo)井二次排抽鹵水；以此循環(huán)至礦層采完。
所述步驟(1)中，在礦床內(nèi)同時布置、鉆進(jìn)多眼井，其井間距視礦床賦存特征及地質(zhì)條件而定，一般不超過100m。
所述步驟(2)中，用高壓水泵由注水井進(jìn)行注水壓裂，與目標(biāo)井連通，是通過調(diào)節(jié)、關(guān)閉目標(biāo)井來達(dá)到多井間的連通。
所述步驟(3)中，進(jìn)行壓力浸泡溶解，其注入淡水的壓力大于或等于礦層的垂直應(yīng)力。
所述步驟(3)中，進(jìn)行壓力浸泡溶解，可通過群井間交替注水、抽水而實施均勻溶解。
所述步驟(3)中，壓力浸泡溶解的時間，是通過檢測靜溶后的水溶液濃度而決定的。
所述步驟(4)中，開啟目標(biāo)井排出鹵水，是先通過目標(biāo)井自排，然后通過抽排的方式提取高濃度鹵水。
所述步驟(1)中，在礦床內(nèi)同時布置、鉆進(jìn)多個注水井、目標(biāo)井，是大孔徑與小孔徑交叉布置，以滿足注水與抽排水的工藝要求。
由于鈣芒硝礦床內(nèi)布置多眼井，可選擇靠近中央的一口或數(shù)口井作為注水井(壓裂井)，其余全部為目標(biāo)井，從而實施群井水力壓裂連通；群井水力壓裂連通形成井網(wǎng)之后，在其中注入高壓水長時間壓力浸泡，在壓力作用下將水溶液充分浸入鈣芒硝礦體、充分溶解；當(dāng)壓力浸泡一段時間后，即可進(jìn)行高濃度鹵水的排放；之后再次注入高壓水，進(jìn)行二次、多次壓力浸泡溶解開采，直至該區(qū)段內(nèi)礦體全部溶解開采完畢。如此循環(huán)，實施對鈣芒硝礦層的群井致裂、壓力浸泡、控制溶解的開采方法。本發(fā)明與現(xiàn)有坑道開挖硐室浸泡方法相比，由于利用壓力滲透的原理，對鈣芒硝礦進(jìn)行充分浸泡溶解，增加了礦物的溶蝕面積，提高了礦物的溶解速度，因此，可以達(dá)到對鈣芒硝礦低成本、高回采率、高效率開采；更為重要的是采用地面群井致裂技術(shù)，可以保證礦層的均勻溶解、均勻下沉；同時，避免了井工開采地面堆浸溶解的占用土地、環(huán)境污染等一系列問題。是鈣芒硝礦等難溶鹽類礦床開采的理想方案。


圖1控制水溶開采井網(wǎng)布置圖；圖中的標(biāo)號0——注水井，1～4——目標(biāo)井。
圖2壓力浸泡示意圖。
圖中的標(biāo)號0——注水井，1、3——目標(biāo)井，5——礦體，6——礦體微裂紋，7——水力壓裂裂縫。
具體實施例方式參考圖1、2所示，一種鈣芒硝礦群井致裂控制壓力浸泡水溶開采方法，其步驟為(1)根據(jù)地質(zhì)資料，在確定礦層的物理力學(xué)特性及埋藏特征后，依據(jù)鉆井技術(shù)規(guī)范要求。選擇合理的井間距(100m)、井位，布置井網(wǎng)0號、1號、2號、3號、4號井(該井網(wǎng)由5口井組成)，實施鉆井；(2)裸井完成后，下套管，依據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行相應(yīng)的固井；(3)所有井完工并固井后，選擇中央0號井作為注水井(壓裂井)，1號、2號、3號、4號井作為目標(biāo)井，用高壓水泵由中央0號井實施水力壓裂，與目標(biāo)井1號、2號、3號、4號進(jìn)行連通，通過調(diào)節(jié)或關(guān)閉連通的目標(biāo)井，可達(dá)到多井間同時或相繼連通；(4)連通井網(wǎng)形成之后，向礦床內(nèi)注高壓水，當(dāng)壓力達(dá)到一定值(根據(jù)地質(zhì)條件及巖層強(qiáng)度特性而定，一般壓力P≥垂直地應(yīng)力σmin)后，關(guān)井進(jìn)行鈣芒硝礦的壓力浸泡溶解；(5)當(dāng)浸泡溶解一定時間(初期時間短、后期較長)后，開啟目標(biāo)井(生產(chǎn)井)進(jìn)行排鹵；(6)排鹵完畢后，進(jìn)行二次注水壓力浸泡；(7)壓力浸泡靜溶一段時間后，再開啟目標(biāo)井二次排抽鹵水，以此循環(huán)，至礦層采完。
權(quán)利要求
1.一種鈣芒硝礦群井致裂控制壓力浸泡水溶開采方法，其特征在于所述開采方法的步驟為(1)在礦床內(nèi)同時布置、鉆進(jìn)多個注水井、目標(biāo)井；(2)固井后選擇注水井、目標(biāo)井，用高壓水泵由注水井進(jìn)行注水壓裂，與目標(biāo)井連通；(3)群井連通后，在不排水的條件下向礦床內(nèi)注入高壓水，進(jìn)行控制壓力浸泡溶解；(4)壓力浸泡溶解一段時間后，開啟目標(biāo)井排出鹵水；(5)排鹵完畢后，進(jìn)行二次注水壓力浸泡；(6)壓力浸泡溶解一段時間后，再開啟目標(biāo)井二次排抽鹵水；以此循環(huán)至礦層采完。
2.按照權(quán)利要求1所述的水溶開采方法，其特征在于所述步驟(2)中，用高壓水泵由注水井進(jìn)行注水壓裂，與目標(biāo)井連通，是通過調(diào)節(jié)、關(guān)閉目標(biāo)井來達(dá)到多井間的連通。
3.按照權(quán)利要求1所述的水溶開采方法，其特征在于所述步驟(3)中，進(jìn)行壓力浸泡溶解，其注入淡水的壓力大于或等于礦層的垂直應(yīng)力。
4.按照權(quán)利要求1所述的水溶開采方法，其特征在于所述步驟(3)中，進(jìn)行壓力浸泡溶解，可通過群井間交替注水、抽水而實施均勻溶解。
5.按照權(quán)利要求1所述的水溶開采方法，其特征在于所述步驟(3)中，壓力浸泡溶解的時間，是通過檢測靜溶后的水溶液濃度而決定的。
6.按照權(quán)利要求1所述的水溶開采方法，其特征在于所述步驟(4)中，開啟目標(biāo)井排出鹵水，是先通過目標(biāo)井自排，然后通過抽排的方式提取高濃度鹵水。
7.按照權(quán)利要求1所述的水溶開采方法，其特征在于所述步驟(1)中，在礦床內(nèi)同時布置、鉆進(jìn)多個注水井、目標(biāo)井，是大孔徑與小孔徑交叉布置。
全文摘要
鈣芒硝礦群井致裂控制壓力浸泡水溶開采方法，屬于難溶鹽類礦床的開采范疇?，F(xiàn)有技術(shù)對鹽類礦床通常采用水溶開采方法，由于鈣芒硝礦的溶解特性差，一般采用坑道開挖硐室浸泡溶解的開采方法，勞動強(qiáng)度大、開采成本高、作業(yè)環(huán)境危險、回采率低，對環(huán)境會造成嚴(yán)重污染。本發(fā)明通過控制水壓致裂的方法，使布置于礦層內(nèi)的多井連通，以此為基礎(chǔ)，在不排水的條件下，向礦層內(nèi)高壓注水，較長時間壓力浸泡溶解，達(dá)到要求的鹵水濃度后排出地面，然后再實施二次注水浸泡和二次排鹵，以此循環(huán)至采完為止。本發(fā)明的開采方法具有群井致裂、壓力浸泡、控制水溶的特點，是鈣芒硝礦等難溶鹽類礦床開采的理想方案。
文檔編號E21B43/00GK1558086SQ20041000491
公開日2004年12月29日 申請日期2004年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月9日
發(fā)明者趙陽升, 梁衛(wèi)國, 徐素國, 關(guān)克偉, 康殿海, 楊棟, 胡耀青, 馮增朝 申請人:太原理工大學(xué)