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)井來達到多井間的連通。
所述步驟(3)中,進行壓力浸泡溶解,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,即可進行高濃度鹵水的排放;之后再次注入高壓水,進行二次、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號進行連通,通過調(diào)節(jié)或關(guān)閉連通的目標(biāo)井,可達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)壓力達到一定值(根據(jù)地質(zhì)條件及巖層強度特性而定,一般壓力P≥垂直地應(yīng)力σmin)后,關(guān)井進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)進行排鹵;(6)排鹵完畢后,進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)