一种低孔隙度、低给水度、低渗透率卤水矿的采矿方法技术

本发明专利技术涉及地下卤水开采技术领域。本发明专利技术提供了一种低孔隙度、低给水度、低渗透率卤水矿的采矿方法。所述采矿方法运用于空气驱动采卤系统，所述系统包括输卤渠(1)、连接至输卤渠(1)的多个平行输卤管(2)、每条输卤管(2)连接多个采卤井(3)、均布在采卤区的多个注气孔(4)、将多个注气孔(4)串联的多个输气管(5)和空压机组(6)。本发明专利技术对于低孔隙度、低给水度、低渗透率的细碎屑含水层卤水矿开采，能够降低采卤成本，大大提高采卤量、提升采矿效率和提高采收率。高采收率。高采收率。

【技术实现步骤摘要】
一种低孔隙度、低给水度、低渗透率卤水矿的采矿方法


[0001]本申请涉及一种卤水矿的采矿方法，具体地说，涉及一种低孔隙度、低给水度、低渗透率条件下，利用采卤井和注气孔相结合的深层卤水矿的采矿方法。

技术介绍

[0002]我国是全球最大的钾肥消费国，钾盐是我国七种大宗紧缺矿产之一，已成为保障国家粮食安全的重要战略资源。中国KCl地质储量约9.9亿吨，并以液体卤水矿为主，钾盐的生产，主要通过采集盐湖地下卤水生产钾肥，随着盐湖开发年限的延续、开发强度的增加、和生产量的加大，目前绝大部分盐湖地表盐岩层卤水开采量严重不足，盐湖表层盐岩层卤水已不能维持正常的生产，使盐湖资源的服务年限在不断缩短，我国盐湖资源开采年限不足30年。
[0003]我国的钾盐资源量仅占全球已探明储量的2％，但生产量占到了全球产量的15％，我国钾肥消费量占到了全球消费量的25％；而且，我国钾盐资源量的97％为青海和新疆的卤水型盐湖矿床资源，通过近几十年的高强度开采，一部分盐湖已经无卤水可采，绝大部分盐湖盐岩层地表潜卤水矿已经枯竭，特别是柴达木盆地盐湖早已在开采盐岩层下部的地下卤水，除了少数盐湖通过补水和固液转化暂时缓解了采卤的困境，绝大部分盐湖采卤量已无法满足生产需求。柴达木盆地盐湖区在表层盐岩层以下赋存有大量深层卤水，深层卤水由于受地层埋深大、形成时间比较早、低孔隙度等条件的限制，其储卤层主要为一些含盐细砂层、粉砂层为主的松散沉积和低孔隙率的岩盐层，渗透率低、给水度小，采卤工程施工难度大、卤渠开挖成本高，但采卤量仍无法满足生产需求，随着时间的推移，矛盾将会更加突出，所以寻求简单快速、高效的科学采卤技术迫在眉睫。

技术实现思路

[0004]常用的渠采方法已不能满足深部卤水层的开采，虽然井采能够解决大部分深部卤水层的开采，但对于低孔隙度、低给水度、低孔隙率的细碎屑含水层(8)的深部孔隙卤水来说，采卤成本高，采矿效率低，难以实现规模化、工程化、可持续性采卤。本专利技术涉及地下卤水开采
，提供了一种低孔隙度、低给水度、低渗透率条件下，将采用集卤井和注气孔相结合来开采深层卤水矿的系统和方法。
[0005]本专利技术是一种针对低孔隙度、低给水度、低渗透率的卤水矿，采用采卤井与空气驱动相结合的一种采卤系统和采卤方法。由于盐湖沉积的分层性，表层盐岩含有大量孔隙，并非封闭体，如果简单的采用从表层注气，则压缩空气很容易流失，并不能起到驱动的效果。本专利技术基于含水层注水，通过对含水介质所赋存的地层注入压缩空气，并基于含水层顶部分布有隔水层沉积的盐湖地区，即空气注入的空间为封闭体系，因此须有一定的空间条件限制。
[0006]本专利技术提供了一种空气驱动采卤系统，包括输卤渠(1)、连接至输卤渠(1)的多个平行输卤管(2)、每条输卤管(2)连接多个采卤井(3)、均布在采卤区的多个注气孔(4)、将多
个注气孔(4)串联的多个输气管(5)和空压机组(6)；该空气驱动采卤系统贯穿采卤区的上隔水层(7)、细碎屑含水层(8)和下隔水层(9)，其特征在于，所述采卤井(3)为利用钻机形成的大口径(Φ≥500mm)深井，其底部延伸至下隔水层(9)，采卤井(3)在上隔水层(7)段设置有井口管(31)，井口管(31)为普通钢管，无筛眼，并用镁基胶凝材料(10)与盐砂土混合后填筑形成人工隔水层。
[0007]可选的，所述采卤井(3)的施工工艺为：
[0008]步骤3.1)，利用大口径钻机钻探形成的大口径深井，其底部延伸至所述下隔水层(9)至3～5m，然后下井管，井管分为三部分，上部为井口管(31)，中部为滤水管(32)，下部为沉淀管(33)；
[0009]所述采卤井(3)在所述细碎屑含水层(8)段设置有滤水管(32)，滤水管(32)上设置有筛眼(35)用于卤水渗入采卤井(3)，所述滤水管(32)的管径与井口管(31)的管径一致，在所述滤水管(32)外填砾石至上隔水层(7)的底部，砾石粒径为2～7mm，砾石层厚度一般大于100mm；
[0010]所述采卤井(3)在下隔水层(9)段设置有沉淀管(33)，沉淀管(33)为普通钢管，钢管上无筛眼，沉淀管的管径与滤水管和井口管管径大小一致，其长度一般为3～5m，底部设置成锥形；
[0011]所述采卤井(3)内设置有潜水泵(34)，卤水通过所述潜水泵(34)和输卤管(2)，将所述采卤井(3)的卤水输送至输卤渠(1)；
[0012]步骤3.2)，在所述大口径深井的井管和井壁之间的孔隙填入砾石层(36)，填至上隔水层(7)段时，用镁基胶凝材料(10)与盐砂土混合后填筑形成人工隔水层；
[0013]步骤3.3)在所述采卤井(3)内放置潜水泵(34)，并通过3～5次潜水泵(34)大降深抽水洗井，最终通过输卤管(2)将卤水输送至输卤渠(1)。
[0014]可选的，所述注气孔(2)的施工工艺为：
[0015]步骤2.1)用口径Φ≥150mm的钻头钻穿上隔水层(7)，到达下部细碎屑含水层(8)顶部，然后放置口径Φ150mm的套管(41)，并用镁基胶凝材料(10)通过外井壁注浆的方式固结所述套管(41)；
[0016]步骤2.2)在所述套管(41)内用Φ≤130mm的钻头钻穿细碎屑含水层(8)，在孔内放置Φ100mm的注气管(42)；
[0017]注气管(42)下段1/5～1/3段设置出气孔(44)，然后缠丝网(45)形成注气筛管(43)；
[0018]步骤2.3)将注气管(42)和套管(41)固定、焊接，并封闭套管(41)与注气管(42)间的孔隙，并在注气管(42)焊接注气接口，并通过输气管(5)与空压机组(6)连接；
[0019]步骤2.4)通过空压机向注气孔(4)内注入压缩空气的方法对所述注气孔(4)进行清洗，清除井壁泥浆，打开注气通道，然后进行注气。
[0020]可选的，所述注气孔(4)下部延伸至下隔水层(9)的顶部，上隔水层(7)段设置有套管(41)，所述套管(41)内设置有注气管(42)，所述注气管(42)下端设置有出气孔(44)，并缠丝网(45)形成注气筛管(43)；
[0021]所述注气孔(4)通过输气管(5)与空压机组(6)相连；
[0022]在采卤过程中向所述注气孔(4)通过与空压机组(6)连接的输气管(5)，向注气孔
(4)注入压缩空气，压缩空气驱动卤水流向采卤井(3)，实现细碎屑含水层(8)卤水的开采。
[0023]可选的，步骤2.3)还包括：
[0024]通过输气管(5)将一纵列多个注气管(42)相连接；
[0025]每一列多个注气孔(4)都以此类推，再连接成排多个注气孔(4)，向成排多个注气孔(4)同时注气时，形成压缩空气的阻隔墙，将碎屑含水层(8)的卤水向采卤井驱动挤压，以便对细碎屑含水层(8)中的卤水进行驱动开采。
[0026]所述采卤井(3)内设置有潜水泵(34)，卤水通过所述潜水泵(34)，通过输卤管(2)可将所述采卤井(3)的卤水输送至输卤渠(1)。
[0027]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采卤井与空气驱动相结合的采卤系统，包括：输卤渠(1)、连接至输卤渠(1)的多个平行输卤管(2)、每条输卤管(2)连接多个采卤井(3)、均布在采卤区的多个注气孔(4)、将多个注气孔(4)串联的多个输气管(5)和空压机组(6)；该空气驱动采卤系统贯穿采卤区的上隔水层(7)、细碎屑含水层(8)和下隔水层(9)，其特征在于，所述采卤井(3)为利用钻机形成的大口径深井，其底部延伸至所述下隔水层(9)，所述采卤井(3)在所述上隔水层(7)段设置有井口管(31)，井口管(31)为普通钢管，无筛眼，并用镁基胶凝材料(10)与盐砂土混合后填筑形成人工隔水层。2.如权利要求1所述的一种采卤井与空气驱动相结合的采卤系统，其特征在于，所述采卤井(3)的施工工艺为：步骤3.1)，利用大口径钻机钻探形成的大口径深井，其底部延伸至所述下隔水层(9)至3～5m，然后下井管，井管分为三部分，上部为井口管(31)，中部为滤水管(32)，下部为沉淀管(33)；所述采卤井(3)在所述细碎屑含水层(8)段设置有滤水管(32)，滤水管(32)上设置有筛眼(35)用于卤水渗入采卤井(3)，所述滤水管(32)的管径与井口管(31)的管径一致，在所述滤水管(32)外填砾石至上隔水层(7)的底部，砾石粒径为2～7mm，砾石层厚度一般大于100mm；所述采卤井(3)在下隔水层(9)段设置有沉淀管(33)，沉淀管(33)为普通钢管，钢管上无筛眼，沉淀管的管径与滤水管和井口管管径大小一致，其长度一般为3～5m，底部设置成锥形；所述采卤井(3)内设置有潜水泵(34)，卤水通过所述潜水泵(34)和输卤管(2)，将所述采卤井(3)的卤水输送至输卤渠(1)；步骤3.2)，在所述大口径深井的井管和井壁之间的孔隙填入砾石层(36)，砾石填至上隔水层(7)段时，用镁基胶凝材料(10)与盐砂土混合后填筑形成人工隔水层；步骤3.3)在所述采卤井(3)内放置潜水泵(34)，并通过3～5次潜水泵(34)大降深抽水洗井，最终通过输卤管(2)将卤水输送至输卤渠(1)。3.如权利要求1所述的一种采卤井与空气驱动相结合的采卤系统，其特征在于，所述注气孔(2)的施工工艺为：步骤2.1)用口径Φ≥150mm的钻头钻穿上隔水层(7)，到达下部细碎屑含水层(8)顶部，然后放置口径Φ150mm的套管(41)，并用镁基胶凝材料(10)通过外井壁注浆的方式固结所述套管(41)；步骤2.2)在所述套管(41)内用Φ≤130mm的钻头钻穿细碎屑含水层(8)，在孔内放置Φ100mm的注气管(42)；注气管(42)下段1/5～1/3段设置出气孔(44)，然后缠丝网(45)形成注气筛管(43)；步骤2.3)将注气管(42)和套管(41)固定、焊接，并封闭套管(41)与注气管(42)间的孔隙，并在注气管(42)焊接注气接口，并通过输气管(5)与空压机组(6)连接；步骤2.4)通过空压机向注气孔(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李增荣，侯昭飞，张大义，朱振光，唐发满，昝超，杨佺忠，李才年，汪国柱，山成祥，山成栋，山成梁，
申请(专利权)人：青海凹口凸钾镁盐技术有限公司，
类型：发明
国别省市：