【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
专利
本专利技术一般涉及地下采矿，尤其涉及但不仅限于通过一个或多个倾斜或水平钻孔在最小程度上移除覆盖层的情况下进入和/或开采某种物质的地下矿层。从广义上讲，本专利技术提供了各种开采工具和方法，用于开采地下矿层物质。
技术介绍
1、当地下有价值的矿层位于接近地面或在合理距离内，例如最多600米以下时，常规的开采方法是露天采矿，也通常称为露天开采或露天切割开采。然而，在许多情况下，由于露天采矿的总体经济性包括上覆岩层的提取和替换以及随后的场地恢复，无法在市场价格下获得足够的回报，因此宝贵资源没有被开采。在其他情况下，有价值的矿层可能狭窄且延伸数公里，或者可能被淹没或部分被淹没在当地地下水位以下，并且实际上无法排水。
2、针对这些困难的一种提出的解决方案是液压钻孔开采，它本质上涉及钻探并套管一条垂直钻孔至矿层。然后，通过将高速水射流引入矿层形成浆液，并通过钻孔将浆液抽送至地面，进行液压开采。美国专利4,728,152公开了将该方法用于从沥青砂中回收沥青。
3、在从油砂层提取烃类流体时，常规的垂直钻孔被钻探并套管，然后从第二个井头钻探一条弯曲路径的第二个钻孔以水平方向进入矿层。由两个钻孔中的相应导管提供的射流喷嘴使矿层的一个区域分离，以形成空腔，通过水平钻孔将物质从该空腔中作为浆液被提取。这种布置的一个例子在国际专利公开wo 2010/000736中被披露。
4、国际专利wo 2013/062871披露了一种钻孔开采系统，其中通过钻探并套管的钻孔进入矿层，该钻孔最初从地面向下倾斜并曲折至水平方向
5、国际专利公开wo 2015/057657披露了一种钻孔开采方法，该方法涉及将四种独立的流体通过采矿串送入钻孔中，钻孔可能处于从垂直到水平的任何角度。这些流体包括用于形成射流以分解被开采的物质并创建物质浆液的高压流体、用于封装并加速高压流体射流的空气、用于与浆液混合并将浆液运送回地面的低压水，以及用于创建抽吸以将浆液提升至地面的气体。再次，通过旋转管道来旋转射流，并且随着开采工具慢慢从矿层向后撤出并进入套管串，矿层中的腔体变得更大更长。
6、至少在优选实施例中，本专利技术的一个目的是提供替代或改进的布置，用于利用钻孔技术进入和/或开采地下矿层物质。
7、在说明书中提及任何现有技术，并非承认或暗示，该等现有技术构成任何司法辖区的公知常识的一部分，或者该等现有技术能够合理预期本领域技术人员理解、视为相关和/或将其与其他现有技术相结合。
技术实现思路
1、在本专利技术的第一个方面，提供了一种开采工具，用于通过连接到管道结构来开采地下矿层物质，该管道结构沿着钻孔从地面延伸到地下矿层，该管道结构具有至少第一通道、第二通道和第三通道，所述第一通道和所述第二通道用于分别地将高压流体输送到所述开采工具，所述第三通道用于回收包含被开采的物质的浆液，其中，所述开采工具包括：
2、与所述管道结构的第一通道相连接并适于从该第一通道接收高压流体的增压室，
3、一个或多个与所述增压室流体连接的流化射流喷嘴，该流化射流喷嘴可操作地使用所述高压流体使工具附近的矿层的物质松动，以及
4、引射器布置，其适于在由第二通道输送的所述高压流体流中回收和夹带所述被开采的物质，以使所述物质作为浆液沿着所述第三通道返回，
5、其中所述一个或多个流化射流喷嘴相对于所述管道结构设置在远端，并且所述引射器布置相对于所述管道结构设置在近端，
6、使得在使用时，所述一个或多个流化射流喷嘴使所述物质松动，并且所述引射器布置在相对于管道结构的近端位置回收所述浆液，同时所述开采工具沿所述钻孔连续向地面方向收回。
7、在一个实施例中，一个或多个流化射流喷嘴至少设置在距离引射器布置0至3米之间。
8、在一种实施例中，一个或多个流化射流喷嘴设置在距离引射器布置1至2米之间。
9、在另一种实施例中，开采工具沿着水平或基本水平的钻孔设置。
10、在一个实施例中，引射器布置与钻孔之间提供流体连接的一个或多个开口包括格栅或筛网结构，用于控制通过其的浆液压力和/或控制浆液中物质的碎片大小。
11、在一个实施例中，开采工具包括设置在开采工具相对面上的两个开口。
12、在另一个实施例中，这两个相对设置的开口在使用时垂直水平。
13、在另一种实施例中，格栅或筛网结构适于将浆液吸力压力在400至800千帕之间。
14、在一个实施例中，格栅或筛网结构适于维持浆液吸力压力为600千帕。
15、在本专利技术的第二个方面，提供了一种开采地下矿层物质的方法，包括将开采工具与沿从地面到矿层的钻孔延伸的管道结构连接，该管道结构具有至少第一和第二通道，用于分别向所述开采工具输送高压流体，并具有第三通道，用于回收含有被开采的物质的浆液，所述开采工具具有：
16、与管道结构的第一通道连接并从该通道接收高压流体的增压室；
17、一个或多个与所述增压室流体连接的流化射流喷嘴，该流化射流喷嘴引导所述高压流体以松动所述开采工具相邻的矿层的物质；以及
18、引射器布置，回收并在由第二通道提供的高压流体流中带走所述被开采的物质，通过所述第三通道将所述物质作为浆液返回，
19、所述一个或多个流化射流喷嘴相对于所述管道结构设置在远端，所述引射器布置相对于所述管道结构设置在近端，
20、其中在所述开采工具沿所述钻孔连续向地面方向撤出的同时，向所述一个或多个流化射流喷嘴和所述引射器布置输送流体，以使得所述物质从所述矿层中变得可移动并通过位于近端的引射器布置以浆液形式回收。
21、在一种实施例中，工具附近的物质通过至少设置在距离引射器布置0至3米之间的一个或多个流化射流喷嘴所导向的高压流体而被移动。
22、在另一个实施例中，一个或多个流化射流喷嘴设置在距离引射器布置1至2米之间。
23、在一个实施例中，通过沿水平或基本水平的钻孔设置的开采工具开采地下矿层物质。
24、在一个实施例中，通过引射器布置和钻孔之间提供流体连接的一个或多个开口包含的格栅或筛网结构来控制浆液压力和/或回收物质的碎片大小。
25、在另一个实施例中，通过设置在开采工具相对面的两个开口回收浆液。
26、在进一步的实施例中，开采工具定位使得相对设置的两个开口垂直水平。
27、在一个实施例中，格栅或筛网结构将浆液吸力压力维持在400至800千帕之间。
28、在一个实施例中，格栅或筛网结构的浆液吸力压力维持在600千帕。
29、在垂直钻孔开采中，提供射流以冲刷钻孔壁，被开本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种开采工具，用于通过连接到管道结构来开采地下矿层物质，该管道结构沿着钻孔从地面延伸到地下矿层，该管道结构具有至少第一通道、第二通道和第三通道，所述第一通道和所述第二通道用于分别地将高压流体输送到所述开采工具，所述第三通道用于回收包含被开采的物质的浆液，其中，所述开采工具包括：
2.如权利要求1所述的开采工具，其中，所述一个或多个流化射流喷嘴至少设置在距离所述引射器布置0至3米之间。
3.如权利要求2所述的开采工具，其中，所述一个或多个流化射流喷嘴设置在距离所述引射器布置1至2米之间。
4.如前述任一权利要求所述的开采工具，其中，所述开采工具被沿水平或基本水平的钻孔设置。
5.如前述任一权利要求所述的开采工具，其中，所述引射器布置与所述钻孔之间提供流体连接的一个或多个开口包括格栅或筛网结构，用于控制通过其的浆液压力和/或控制所述物质在所述浆液中的碎片大小。
6.如权利要求5所述的开采工具，其中，所述开采工具包括设置在所述开采工具的相对面上的两个开口。
7.如权利要求6所述的开采工具，其中，相对设置的所述两
8.如权利要求5至7中任一项所述的开采工具，其中，所述格栅或筛网结构适配于维持400至800kPa的浆液吸力压力。
9.如权利要求8所述的开采工具，其中，所述格栅或筛网结构适配于维持600kPa的浆液吸力压力。
10.一种开采地下矿层物质的方法，包括将开采工具与沿着从地面到矿层的钻孔延伸的管道结构连接，所述管道结构具有至少第一通道、第二通道和第三通道，所述第一通道和所述第二通道用于分别地将高压流体输送到所述开采工具，所述第三通道用于回收包含被开采的物质的浆液，其中，所述开采工具包括：
11.如权利要求10所述的方法，其中，与所述工具相邻的物质通过所述一个或多个流化射流喷嘴引导的高压流体使其松动，所述流化射流喷嘴至少设置在距离所述引射器布置0至3米之间。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述一个或多个流化射流喷嘴设置在距离所述引射器布置1至2米之间。
13.如权利要求10至12中任一项所述的方法，其中，通过沿水平或基本水平的钻孔设置的开采工具开采地下矿层物质。
14.如权利要求10至13中任一项所述的方法，其中，通过包括一个或多个开口的格栅或筛网结构来控制所述引射器回收的所述物质的浆液压力和/或碎片大小，所述开口提供所述引射器布置与所述钻孔之间的流体连接。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述浆液通过设置在所述开采工具的相对面上的两个所述开口回收。
16.如权利要求15所述的方法，其中，所述开采工具被定向为使得相对设置的所述两个开口在垂直方向上是水平的。
17.如权利要求14至16中任一项所述的方法，其中，所述格栅或筛网结构维持所述浆液吸力压力在400至800kPa之间。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述格栅或筛网结构维持所述浆液吸力压力为600kPa。
19.一种用于开采地下矿层物质的开采工具，包括多个布置成一个或多个以下配置的流化射流喷嘴：
20.如权利要求19所述的开采工具，其中，两个侧面流化射流喷嘴(B)围绕开采工具设置，使它们各自以相对于由中央流化喷嘴(A)引导的引导流体流70度的角度引导动化流体流。
21.如权利要求19和20所述的开采工具，其中，两个侧面流化射流喷嘴(B)围绕中央流化射流喷嘴(A)设置，使它们共同形成一个纵向间隔的对角线喷嘴阵列，适于在所述开采工具周围180度角内引导动化流体流。
22.如权利要求19至21中任一项所述的开采工具，其中，所述中央流化射流喷嘴(A)包括相对于所述一个或多个侧面流化射流喷嘴(B)较小的喷嘴出口直径。
23.一种开采工具，用于通过连接到管道结构来开采地下矿层物质，该管道结构沿着钻孔从地面延伸到地下矿层，其中，所述开采工具包括：
24.如权利要求23所述的开采工具，其中，至少所述第一通道所述和第二通道由沿着外壳的至少一部分长度延伸的环形通道提供。
25.如权利要求24所述的开采工具，其中，所述环形通道形成为嵌套阵列，第一和第二环形通道基本共轴并且具有不同半径，彼此嵌套，且第三基本上管状的通道被提供在第一和第二通道的同轴上且径向向内处。
26.如权利要求24和25所述的开采工具，其中，所述引射器布置也设置在与所述第三通道基本上同轴的位置内。
27.如权利要求24至26中任一项所述的开采工具，其中，所述第一和第二...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种开采工具，用于通过连接到管道结构来开采地下矿层物质，该管道结构沿着钻孔从地面延伸到地下矿层，该管道结构具有至少第一通道、第二通道和第三通道，所述第一通道和所述第二通道用于分别地将高压流体输送到所述开采工具，所述第三通道用于回收包含被开采的物质的浆液，其中，所述开采工具包括：
2.如权利要求1所述的开采工具，其中，所述一个或多个流化射流喷嘴至少设置在距离所述引射器布置0至3米之间。
3.如权利要求2所述的开采工具，其中，所述一个或多个流化射流喷嘴设置在距离所述引射器布置1至2米之间。
4.如前述任一权利要求所述的开采工具，其中，所述开采工具被沿水平或基本水平的钻孔设置。
5.如前述任一权利要求所述的开采工具，其中，所述引射器布置与所述钻孔之间提供流体连接的一个或多个开口包括格栅或筛网结构，用于控制通过其的浆液压力和/或控制所述物质在所述浆液中的碎片大小。
6.如权利要求5所述的开采工具，其中，所述开采工具包括设置在所述开采工具的相对面上的两个开口。
7.如权利要求6所述的开采工具，其中，相对设置的所述两个开口在使用时是垂直水平的。
8.如权利要求5至7中任一项所述的开采工具，其中，所述格栅或筛网结构适配于维持400至800kpa的浆液吸力压力。
9.如权利要求8所述的开采工具，其中，所述格栅或筛网结构适配于维持600kpa的浆液吸力压力。
10.一种开采地下矿层物质的方法，包括将开采工具与沿着从地面到矿层的钻孔延伸的管道结构连接，所述管道结构具有至少第一通道、第二通道和第三通道，所述第一通道和所述第二通道用于分别地将高压流体输送到所述开采工具，所述第三通道用于回收包含被开采的物质的浆液，其中，所述开采工具包括：
11.如权利要求10所述的方法，其中，与所述工具相邻的物质通过所述一个或多个流化射流喷嘴引导的高压流体使其松动，所述流化射流喷嘴至少设置在距离所述引射器布置0至3米之间。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述一个或多个流化射流喷嘴设置在距离所述引射器布置1至2米之间。
13.如权利要求10至12中任一项所述的方法，其中，通过沿水平或基本水平的钻孔设置的开采工具开采地下矿层物质。
14.如权利要求10至13中任一项所述的方法，其中，通过包括一个或多个开口的格栅或筛网结构来控制所述引射器回收的所述物质的浆液压力和/或碎片大小，所述开口提供所述引射器布置与所述钻孔之间的流体连接。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述浆液通过设置在所述开采工具的相对面上的两个所述开口回收。
16.如权利要求15所述的方法，其中，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·B·李，P·S·埃斯特胡森，T·T·布瑞兹，
申请(专利权)人：艾绿卡资源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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