專利名稱：鈣芒硝礦原位注熱浸泡控制水溶開采方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地下鹽類礦產(chǎn)資源開采范疇，主要用于難溶鈣芒硝礦的地下原位開采方法。
背景技術(shù)：
地下鹽類礦產(chǎn)資源包括巖鹽(NaCl)、芒硝(Na2SO4)、天然堿(Na2CO3 -NaHCO3)、鈣芒硝(Na2SO4 · CaSO4)等，這些礦產(chǎn)資源都是由多途徑來源的鹽類物質(zhì)及其水溶液，經(jīng)歷了濃縮、結(jié)晶、沉淀和積聚的發(fā)展過程，經(jīng)過長期的地質(zhì)作用之后，在一定的自然地理?xiàng)l件下形成的。由于鹽類物質(zhì)易溶于水的特性，對地下鹽類礦產(chǎn)資源的開采通常采用水溶開采的方法。常見的鹽類礦床水溶開采方法有單井對流法、定向?qū)与p井對流法、水力壓裂連通雙井水溶法、群井致裂控制水溶法，這些方法都是利用鹽類礦物易溶于水的特性，在地面通過鉆孔將水溶液注入地下溶解礦床后，通過對溶解后的化學(xué)溶液進(jìn)行回收、地面加工提純，而達(dá)到對其高效、經(jīng)濟(jì)回采利用的目的。由于硫酸鈣礦(CaSO4)難溶于水的特性，上述對易溶鹽類礦物的水溶開采方法不適宜鈣芒硝礦(Na2SO4 · CaSO4)。對鈣芒硝礦的開采目前仍采用傳統(tǒng)的坑道開挖爆破、硐室浸泡溶解的落后開采方法。坑道開挖爆破、硐室浸泡溶解開采方法，是由地面開挖坑道達(dá)礦體，然后用密集爆破的方法在礦體中形成一個(gè)大型散體礦硐，然后注水長時(shí)浸泡溶解其中的礦石，當(dāng)溶液濃度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)波美度時(shí)，即可抽出地表處理。該方法由于采用坑道開挖及爆破的方法，所以勞動強(qiáng)度大、開采成本高、礦物回采率低；同時(shí)，由于坑道開挖出的礦物堆砌在地面，對地表及地下環(huán)境均造成嚴(yán)重污染及潛在地質(zhì)隱患。CN1558086公開了一種“鈣芒硝礦群井致裂壓力浸泡控制水溶開采方法”(ZL200410004913. 7)，它雖然克服了上述坑道開挖爆破的缺點(diǎn)，但仍存在注入地下的高壓水壓力難以保持，影響有效浸礦與高效開采的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明之目的就是要彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鈣芒硝礦原位注熱浸泡控制水溶開采方法，解決現(xiàn)有鈣芒硝礦壓力浸泡控制水溶開采方法，存在壓力難以保持，成本高，效率低的問題。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)其目的的。—種鈣芒硝礦原位注熱浸泡控制水溶開采方法，其特征在于所述方法的具體步驟是(1)根據(jù)鈣芒硝礦床賦存地質(zhì)資料，在確定其物理力學(xué)特性及埋藏特征后，依據(jù)鉆井技術(shù)規(guī)范及連通技術(shù)要求，進(jìn)行井網(wǎng)布置，實(shí)施鉆井、固井；(2)按照水力壓裂連通原則，進(jìn)行井網(wǎng)內(nèi)所有井的底端大面積連通；(3)選擇數(shù)口井，注入源于化工車間經(jīng)過處理后的熱水，注水壓力達(dá)到地層應(yīng)力后，關(guān)閉所有井口，進(jìn)行鈣芒硝礦熱液浸泡溶解；
(4)在高溫淡水浸泡溶解作用下，持續(xù)一定時(shí)間后打開生產(chǎn)井，排放鹵水；(5)當(dāng)自由排放壓力降低后，實(shí)施邊注、邊排作業(yè)，將礦床內(nèi)所有高濃度溶液排出；(6)進(jìn)行二次注熱浸泡溶解、排出，如此循環(huán)，達(dá)到對鈣芒硝礦的開采。本發(fā)明與現(xiàn)有技木相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果本發(fā)明與現(xiàn)有坑道開挖硐室浸泡方法相比，可以保證對礦層的整體均勻溶解，故而提高其回采率，更為重要的是徹底解決了坑道開挖礦石地面堆砌所造成的地表及地下環(huán)境污染問題。本發(fā)明與群井致裂壓力浸泡控制水溶開采方法相比，利用熱液在鈣芒硝中能夠快速溶解滲透的原理，對鈣芒硝礦進(jìn)行高效浸泡溶解，增加礦物溶蝕體積的同時(shí)，提高了礦物溶解速率與效率，避免了高壓難以保持控制問題。本發(fā)明是對鈣芒硝礦群井致裂壓力浸泡控制水溶開采方法的進(jìn)一步改進(jìn)。本發(fā)明對礦山企業(yè)化工車間的熱源(熱水)進(jìn)行了有效利用，不僅節(jié)約了能源，而且避免了由于廢水處理帶來的一系列問題。本發(fā)明為地下鈣芒硝等難溶類礦床，提供了一種低成本、高效率、綠色環(huán)保的開采方法。


圖1為原位注熱浸泡控制水溶開采井網(wǎng)布置圖；圖中的標(biāo)號0#—注水井，1# 4#—生產(chǎn)井。圖2為礦層水壓致裂連通面熱液浸泡溶解示意圖。圖中的標(biāo)號1-礦體，2-水力壓裂連通面，3-礦體微裂紋及鈣芒硝礦熱液溶蝕面，4-注出水生產(chǎn)井。
具體實(shí)施例方式如圖1、2所示，一種鈣芒硝礦原位注熱浸泡控制水溶開采方法，具體實(shí)施步驟是(1)根據(jù)地表?xiàng)l件及礦床埋深，選擇科學(xué)井間距(100 500m)布置合理井網(wǎng)(該井網(wǎng)由5 口井組成0#為注水井；1#、2#、3#、4#為生產(chǎn)井)；(2)選擇中部0#井作為壓裂井，1#、2#、3#、4#井作為目標(biāo)井，實(shí)施高壓水力壓裂連通，通過調(diào)換壓裂井與目標(biāo)井實(shí)施反向壓裂，或關(guān)閉初始壓裂井，在目標(biāo)井間相互施壓，使所有5 口井全部連通；(3)所有井在鈣芒硝礦層內(nèi)實(shí)現(xiàn)底部連通后，將來源于化工車間的廢棄熱水注入礦床內(nèi)，當(dāng)注水壓力達(dá)到地層應(yīng)力后，關(guān)閉所有井口閥門，實(shí)施熱液滲透浸泡溶解；(4)當(dāng)熱液浸泡溶解一定時(shí)間(初期時(shí)間短、后期較長)后，開啟目標(biāo)井(生產(chǎn)井) 進(jìn)行排鹵；(5)當(dāng)自行排鹵完成后，實(shí)施邊注、邊排；(6)當(dāng)排出鹵水濃度接近淡水濃度值時(shí)，實(shí)施二次注熱原位浸泡，重復(fù)上述(3)、 (4)、(5)步驟，如此循環(huán)進(jìn)行。實(shí)現(xiàn)對鈣芒硝礦的大面積高效熱液滲透溶解，從而達(dá)到高效率、低成本、綠色環(huán)保的鈣芒硝礦開采之目的。
權(quán)利要求
1. 一種鈣芒硝礦原位注熱浸泡控制水溶開采方法，其特征在于所述方法的具體步驟是(1)根據(jù)鈣芒硝礦床賦存地質(zhì)資料，在確定其物理力學(xué)特性及埋藏特征后，依據(jù)鉆井技術(shù)規(guī)范及連通技術(shù)要求，進(jìn)行井網(wǎng)布置，實(shí)施鉆井、固井；(2)按照水力壓裂連通原則，進(jìn)行井網(wǎng)內(nèi)所有井的底端大面積連通；(3)選擇數(shù)口井，注入源于化工車間經(jīng)過處理后的熱水，注水壓力達(dá)到地層應(yīng)力后，關(guān)閉所有井口，進(jìn)行鈣芒硝礦熱液浸泡溶解；(4)在高溫淡水浸泡溶解作用下，持續(xù)一定時(shí)間后，打開生產(chǎn)井，排放鹵水；(5)當(dāng)自由排放壓力降低后，實(shí)施邊注、邊排作業(yè)，將礦床內(nèi)所有高濃度溶液排出；(6)進(jìn)行二次注入熱液浸泡溶解、排出，如此循環(huán)，達(dá)到對鈣芒硝礦的開采。
全文摘要
一種鈣芒硝礦原位注熱浸泡控制水溶開采方法，涉及地下鹽類礦產(chǎn)開采。本發(fā)明解決現(xiàn)有鈣芒硝礦壓力浸泡水溶開采方法，壓力難以保持、成本高、效率低的問題。本發(fā)明的步驟為①根據(jù)地表?xiàng)l件及礦床埋深，選擇100～500m井間距，布置井網(wǎng)；②按照水力壓裂連通原則，進(jìn)行井網(wǎng)內(nèi)所有井連通；③選擇數(shù)口井注入熱水，當(dāng)注水壓力達(dá)到地層應(yīng)力后，關(guān)閉所有井口，進(jìn)行熱液浸泡溶解；④持續(xù)一定時(shí)間后，打開生產(chǎn)井，進(jìn)行排鹵；⑤實(shí)施邊注邊排；⑥進(jìn)行二次注熱浸泡溶解、排鹵、邊注邊排，如此循環(huán)。本發(fā)明為地下鈣芒硝等難溶類礦床，提供了一種低成本、高效率、綠色環(huán)保的開采方法。
文檔編號E21B43/28GK102191932SQ20111008892
公開日2011年9月21日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者于艷梅, 張傳達(dá), 徐素國, 楊曉琴, 梁衛(wèi)國, 趙陽升, 高紅波 申請人:太原理工大學(xué)