专利名称：钙芒硝矿原位注热浸泡控制水溶开采方法
技术领域：
本发明属于地下盐类矿产资源开采范畴，主要用于难溶钙芒硝矿的地下原位开采方法。
背景技术：
地下盐类矿产资源包括岩盐(NaCl)、芒硝(Na2SO4)、天然碱(Na2CO3 -NaHCO3)、钙芒硝(Na2SO4 · CaSO4)等，这些矿产资源都是由多途径来源的盐类物质及其水溶液，经历了浓缩、结晶、沉淀和积聚的发展过程，经过长期的地质作用之后，在一定的自然地理条件下形成的。由于盐类物质易溶于水的特性，对地下盐类矿产资源的开采通常采用水溶开采的方法。常见的盐类矿床水溶开采方法有单井对流法、定向对接双井对流法、水力压裂连通双井水溶法、群井致裂控制水溶法，这些方法都是利用盐类矿物易溶于水的特性，在地面通过钻孔将水溶液注入地下溶解矿床后，通过对溶解后的化学溶液进行回收、地面加工提纯，而达到对其高效、经济回采利用的目的。由于硫酸钙矿(CaSO4)难溶于水的特性，上述对易溶盐类矿物的水溶开采方法不适宜钙芒硝矿(Na2SO4 · CaSO4)。对钙芒硝矿的开采目前仍采用传统的坑道开挖爆破、硐室浸泡溶解的落后开采方法。坑道开挖爆破、硐室浸泡溶解开采方法，是由地面开挖坑道达矿体，然后用密集爆破的方法在矿体中形成一个大型散体矿硐，然后注水长时浸泡溶解其中的矿石，当溶液浓度达到标准波美度时，即可抽出地表处理。该方法由于采用坑道开挖及爆破的方法，所以劳动强度大、开采成本高、矿物回采率低；同时，由于坑道开挖出的矿物堆砌在地面，对地表及地下环境均造成严重污染及潜在地质隐患。CN1558086公开了一种“钙芒硝矿群井致裂压力浸泡控制水溶开采方法”(ZL200410004913. 7)，它虽然克服了上述坑道开挖爆破的缺点，但仍存在注入地下的高压水压力难以保持，影响有效浸矿与高效开采的不足。
发明内容
本发明之目的就是要弥补现有技术的不足，提供一种钙芒硝矿原位注热浸泡控制水溶开采方法，解决现有钙芒硝矿压力浸泡控制水溶开采方法，存在压力难以保持，成本高，效率低的问题。本发明是通过以下技术方案来实现其目的的。—种钙芒硝矿原位注热浸泡控制水溶开采方法，其特征在于所述方法的具体步骤是(1)根据钙芒硝矿床赋存地质资料，在确定其物理力学特性及埋藏特征后，依据钻井技术规范及连通技术要求，进行井网布置，实施钻井、固井；(2)按照水力压裂连通原则，进行井网内所有井的底端大面积连通；(3)选择数口井，注入源于化工车间经过处理后的热水，注水压力达到地层应力后，关闭所有井口，进行钙芒硝矿热液浸泡溶解；
(4)在高温淡水浸泡溶解作用下，持续一定时间后打开生产井，排放卤水；(5)当自由排放压力降低后，实施边注、边排作业，将矿床内所有高浓度溶液排出；(6)进行二次注热浸泡溶解、排出，如此循环，达到对钙芒硝矿的开采。本发明与现有技木相比，具有以下优点和有益效果本发明与现有坑道开挖硐室浸泡方法相比，可以保证对矿层的整体均勻溶解，故而提高其回采率，更为重要的是彻底解决了坑道开挖矿石地面堆砌所造成的地表及地下环境污染问题。本发明与群井致裂压力浸泡控制水溶开采方法相比，利用热液在钙芒硝中能够快速溶解渗透的原理，对钙芒硝矿进行高效浸泡溶解，增加矿物溶蚀体积的同时，提高了矿物溶解速率与效率，避免了高压难以保持控制问题。本发明是对钙芒硝矿群井致裂压力浸泡控制水溶开采方法的进一步改进。本发明对矿山企业化工车间的热源(热水)进行了有效利用，不仅节约了能源，而且避免了由于废水处理带来的一系列问题。本发明为地下钙芒硝等难溶类矿床，提供了一种低成本、高效率、绿色环保的开采方法。
图1为原位注热浸泡控制水溶开采井网布置图；图中的标号0#—注水井，1# 4#—生产井。图2为矿层水压致裂连通面热液浸泡溶解示意图。图中的标号1-矿体，2-水力压裂连通面，3-矿体微裂纹及钙芒硝矿热液溶蚀面，4-注出水生产井。
具体实施例方式如图1、2所示，一种钙芒硝矿原位注热浸泡控制水溶开采方法，具体实施步骤是(1)根据地表条件及矿床埋深，选择科学井间距(100 500m)布置合理井网(该井网由5 口井组成0#为注水井；1#、2#、3#、4#为生产井)；(2)选择中部0#井作为压裂井，1#、2#、3#、4#井作为目标井，实施高压水力压裂连通，通过调换压裂井与目标井实施反向压裂，或关闭初始压裂井，在目标井间相互施压，使所有5 口井全部连通；(3)所有井在钙芒硝矿层内实现底部连通后，将来源于化工车间的废弃热水注入矿床内，当注水压力达到地层应力后，关闭所有井口阀门，实施热液渗透浸泡溶解；(4)当热液浸泡溶解一定时间(初期时间短、后期较长)后，开启目标井(生产井) 进行排卤；(5)当自行排卤完成后，实施边注、边排；(6)当排出卤水浓度接近淡水浓度值时，实施二次注热原位浸泡，重复上述(3)、 (4)、(5)步骤，如此循环进行。实现对钙芒硝矿的大面积高效热液渗透溶解，从而达到高效率、低成本、绿色环保的钙芒硝矿开采之目的。
权利要求
1. 一种钙芒硝矿原位注热浸泡控制水溶开采方法，其特征在于所述方法的具体步骤是(1)根据钙芒硝矿床赋存地质资料，在确定其物理力学特性及埋藏特征后，依据钻井技术规范及连通技术要求，进行井网布置，实施钻井、固井；(2)按照水力压裂连通原则，进行井网内所有井的底端大面积连通；(3)选择数口井，注入源于化工车间经过处理后的热水，注水压力达到地层应力后，关闭所有井口，进行钙芒硝矿热液浸泡溶解；(4)在高温淡水浸泡溶解作用下，持续一定时间后，打开生产井，排放卤水；(5)当自由排放压力降低后，实施边注、边排作业，将矿床内所有高浓度溶液排出；(6)进行二次注入热液浸泡溶解、排出，如此循环，达到对钙芒硝矿的开采。
全文摘要
一种钙芒硝矿原位注热浸泡控制水溶开采方法，涉及地下盐类矿产开采。本发明解决现有钙芒硝矿压力浸泡水溶开采方法，压力难以保持、成本高、效率低的问题。本发明的步骤为①根据地表条件及矿床埋深，选择100～500m井间距，布置井网；②按照水力压裂连通原则，进行井网内所有井连通；③选择数口井注入热水，当注水压力达到地层应力后，关闭所有井口，进行热液浸泡溶解；④持续一定时间后，打开生产井，进行排卤；⑤实施边注边排；⑥进行二次注热浸泡溶解、排卤、边注边排，如此循环。本发明为地下钙芒硝等难溶类矿床，提供了一种低成本、高效率、绿色环保的开采方法。
文档编号E21B43/28GK102191932SQ20111008892
公开日2011年9月21日 申请日期2011年4月8日 优先权日2011年4月8日
发明者于艳梅, 张传达, 徐素国, 杨晓琴, 梁卫国, 赵阳升, 高红波 申请人:太原理工大学