从地下矿床开采钾盐的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于矿物开采方法，并且更具体地，属于一种从地下矿床提取钾盐的改进方法。
【背景技术】
[0002]钾在自然中出现在氯化钾(钾盐(silvite))与氯化钠(岩盐)紧密结合的矿物矿床中，从而形成可溶性盐(钾石盐(Silvinite))的矿床形式的机械混合物，其形成不同比例的氯化钾和氯化钠的“外层”或“覆盖物”。
[0003]氯化钾和氯化钠的矿物矿床通常包含其它物质，例如粘土和盐(硫酸钙、硫酸镁、氯化镁)，并且在地面以下超过1200米深。
[0004]将该矿床称为蒸发盐矿床并且其构成钾盐的最重要来源。这些盐高度可溶于水中并且可以容易地通过溶解技术得到开采。
[0005]将蒸发盐矿床的一种开采方法称为“通过溶解的开采”，其中通过第一个井将溶剂注入可溶性盐的“外层”中并且通过第二个井回收所产生的盐水。
[0006]所使用的溶剂可以是水、氯化钾的稀水溶液、氯化钠的稀水溶液、氯化钾和氯化钠的稀水溶液、或任何能够(选择性地或非选择性地)溶解存在于矿石中的氯化钾(钾盐)的其它溶液。
[0007]在该方法的实施过程中，开发一个地下洞穴并且通过注入与水不混溶的液体控制该洞穴的形状。这种液体可以是，例如矿物油、空气、氮、另一种惰性气体、或任何在实施该方法的温度下具有低于水的密度的其它流体。
[0008]不混溶流体在溶剂和该洞穴“顶部”之间产生界面，该界面防止该顶部的溶解并且允许该洞穴通过所注入的溶剂的作用向侧面扩展。洞穴的侧面(或水平)发展持续直到充分开发该矿物外层并且只要该洞穴顶部是稳定的。
[0009]一旦耗尽水平发展，洞穴的垂直发展开始。因此，溶剂的注入点升高，并且控制不混溶流体的注入以稳定新的顶部。因此，通过在待开发的氯化钾的外层中的连续的水平“切口”，进行该洞穴的垂直发展。
[0010]北美文献n°.US4，192，555说明了一种现有技术的开采方法。在这个方法中，将关于氯化钠饱和以及关于氯化钾非饱和的含水溶剂供给到氯化钾矿石的地下矿床中，使得溶解和回收氯化钾。将隔离流体注入该洞穴中从而形成顶部保护并且允许洞穴的侧面发展并且如上所述水平发展和垂直发展的过程显著发生。
[0011]北美文献n°.US4，290，650说明了另一种现有技术的开采方法，其中连接两个地下开采空腔以形成洞穴。在洞穴的形成过程中，通过与每个空腔结合的单一井，发生溶剂的注入和盐水的回收。因此，每个井均包含溶剂输入管和盐水输出管。
[0012]通过氯化钾的溶解的开采方法包括两个生产时期:连续时期的“初次开发”，其中通过连续注入水来进行氯化钠和氯化钾的提取，以及非连续时期或分批开发("二次开发"或"选择性开发")，其在初次开发的延续中出现，并且其中通过注入不完全饱和有氯化钾和饱和有氯化钠的溶液，选择性地提取氯化钾，从而限制额外的氯化钠的溶解。
[0013]二次开发主要发生在洞穴的壁上，给出水平发展的连续性。选择性开发的生产率(以吨/小时测量)低于初次开发的生产率，并且在具有大的暴露的溶解表面的完全成熟的洞穴中是最有效的。
[0014]一般来说，在使用通过溶解的常规开发方法开采的洞穴中，通过初次开发提取约80 %的氯化钾，而通过二次开发提取约20 %的氯化钾。
[0015]如果我们考虑水平地进行通过溶解的开采，并且该矿物外层或覆盖物一般呈现轻微的倾斜，那么在初次开发结束时在洞穴顶部上存在具有钾石盐楔块的纯岩盐部分。因为所述部分由于不混溶流体的存在而保持溶剂不可进入，所以在二次开发阶段过程中没有开采这个钾石盐楔块(以及其中包含的氯化钾)。
[0016]因此，尽管广泛和通常使用上述方法，但是仍然需要能够增加氯化钾的提取百分比的开采方法，该方法主要涉及二次开发。
[0017]发明目的
[0018]鉴于上述问题，本发明的一个目的是提供一种开采钾盐的方法，该方法具有优于现有技术中已知的方法的效率。
[0019]本发明的另一个目的是提供一种开采钾盐的方法，该方法获得优异的效率而不增加与开采相关的环境影响。
[0020]本发明的又一个目的是提供一种开采钾盐的方法，该方法允许在氯化钾的初次开发阶段过程中形成的开采洞穴顶部上剩余的氯化钾的提取。
【发明内容】
[0021]本发明通过从地下矿床开采钾盐的方法实现上述目的，该方法包括
[0022]向在地下矿床中产生的空腔中通过与空腔连通的井中的管注入钾盐的含水溶剂和与水不混溶的流体，以及
[0023]通过与空腔连通的井中的第二根管移出溶解有钾盐的盐水，
[0024]其中该溶剂的作用允许该空腔的侧面扩张以形成洞穴并且该与水不混溶的流体在溶剂和洞穴顶部之间形成隔离界面；以及
[0025]钾盐的含水溶剂和与水不混溶的流体的注入点的逐渐提升，从而允许该洞穴以受控的方式垂直扩张，随着洞穴的每次垂直提升而重复该洞穴的侧面扩张；
[0026]其中，在溶剂的注入点以及在这个点的洞穴的侧面扩张的最终提升后，发生了通过在管道中提供的孔注入水，从而形成槽以接收与水不混溶的流体，该与水不混溶的流体随后从洞穴的顶部流出，以及发生了第二溶剂的注入以溶解在与水不混溶的流体流向该槽后所暴露的钟盐。
[0027]在本发明的方法的一个实施方案中，该第一和第二根管道可以在相同的井中。然而，在本发明的优选实施方案中，该第一根管在第一个井中并且第二根管在第二个井中，并且通过在管道中形成的孔注入水在每一个井周围的顶部中形成槽。
[0028]在本发明的一个优选实施方案中，该钾盐是氯化钾，氯化钾的含水溶剂是水，并且该与水不混溶的流体是原油。该第二溶剂优选为不完全饱和有氯化钾和饱和有氯化钠的溶液。
[0029]此外在本发明的优选实施方案中，将该槽成形为像在第一和第二个井周围形成的小的锥形或柱形洞穴。
【附图说明】
[0030]附图显示了:
[0031]图1一图1说明了在蒸发盐矿物矿床的开采过程中形成的洞穴的示意图，其显示了矿物开采的初次阶段的结尾；以及
[0032]图2—图2说明了根据本发明的矿物开采方法在蒸发盐矿物矿床的开采过程中形成的洞穴的示意图。
【具体实施方式】
[0033]接下来将基于在附图中表示的开采实施例更详细地描述本发明。尽管该详细的描述使用了氯化钾的矿物开采的实施例，但是必须理解本发明的方法适合于任何可溶性钾盐的开采，例如钾石盐或光卤石的矿床。
[0034]图1显示了处于一种对应于在开采