CN101598021A - 一种盐湖承压储卤水和固体盐类的开采方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于盐湖资源开采技术领域，特别涉及一种盐湖承压储卤层卤水和固体盐类的开采方法。此开采方法采用非开挖定向铺管钻机，向承压储卤层内盐岩层施工布置花管，在花管的入土端向承压储卤内输入选定的溶剂，溶解固体钾镁盐矿物，随后在花管的出土端抽吸花管内外的新生卤水，输送到地面利用。该开采方法与现有技术相比它大大节约了基建投资，它在抽吸中不会有结盐垢的烦恼，大幅度降低了采输卤营运和维护费用，使盐湖承压储卤层内的资源不会成为呆矿，还可大量减少淡水资源的消耗量，依此方法还可开采更下层的固体盐和卤水资源。

Description

一种盐湖承压储卤水和固体盐类的开采方法

一.技术领域：

本发明属于盐湖资源开采技术领域，特别涉及一种盐湖承压储卤层卤水和固体盐类的开采方法。

二.背景技术：

目前我国在盐湖资源的开采中，只能开采于浅表部位的卤水矿和固体盐类：开采卤水矿的方法是挖掘沟渠抽吸；而固体盐类则为直接采挖或用淡水溶解后再抽吸水溶液的方法进行开采。然而，位于矿区浅表部位的这些资源很有限的，通常仅占盐湖总资源量的1/10至3/10，当这些资源逐渐枯竭时，埋藏于其下伏的大量的承压卤水矿及伴生的固体可溶盐类的开采利用，便成为人们急需解决一个技术难题。由于承压储卤层形成的地质时代要稍为久远些，形成后经历了新构造运动和成岩作用，所以，该储卤层普遍存在孔隙度和给水度偏小，渗透性和富水性偏弱(钻孔单位水涌水量q值在10t/d·m左右)等地质特征，对此，如采用传统的垂直打钻井-泵吸-管道输送的采卤方案，由于出卤量很低，不久需要施工非常密集的采卤井而大幅度增加采卤成本，而且还有井管“结盐”的烦恼，此外由于卤水比重大，具有粘滞性，卤水的采收率更低。而与承压卤水伴生的固体钾镁盐类资源，由于单个矿体规模小，矿层厚度薄，埋深又在20米左右或者更深，这些地质特征使其成为既无法坑采、又难以水溶开采的“呆矿”。

我国第四纪盐湖矿床中规模最大的青海察儿汗盐湖，开采虽然已有50年历史，但至今也只能开采15m以浅的卤水和10m以浅的固体钾镁盐资源。为了开采利用较深部位的资源，上世纪未试验了用加大采卤钻井密度和加大钻井密度和加大钻井口径的传统方案，由于上述地质特征的制约而未能如愿被迫放弃；进入本世纪，花巨资袭夺了相邻流域的大量河水资源，采用补给矿区湖泊和沟渠的方式，水溶浅表部位固体钾镁盐资源，获得一时的成果，暂时缓解了资源不济的困难。由于新灌入的河水，在地表部位溶矿后变化成新生卤水，其比重虽然逐渐增大，但仍然比下伏储卤层中的原始卤水的比重小得多，受重力分异作用制约，新生卤水无法下渗至渠底原始卤水水位之下的部位，因而下伏储卤层中原始卤水矿和固体钾镁盐资源仍然无法开采利用，所以，这种在地表部位漫灌式水溶开采方法，其实无法运用于开采埋藏稍深些的储卤层卤水和固体可溶盐类。该矿床的如此现状，大体上反映了我国现代盐湖采矿技术的背景和困境。

三.发明内容：

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，而研制的一种新的开采方法。此开采集方法可大大降低人工采卤工程投资，减少淡水资源消耗量，降低采卤成本，能最大限度地采集卤水和固体盐类资源，延长盐湖矿山服务年限，提高企业的经济和社会效益。经初步计算，采用本发明的方法后其基建投资可减少50％以上，采卤和输卤营运维护成本可节约33％以上，增加了卤水和固体盐类资源的开采量约1～5倍。

技术方案：盐湖承压储卤层卤水和固体盐类的开采方法是采用非开挖定向铺管钻机，向承压储卤层内盐岩层施工布置花管，在花管的入土端向承压储卤层内输入选定的溶剂，溶剂通过花管的这些小孔被泵压至储卤层内，溶解固体钾镁盐矿物并增大盐层内的晶间孔隙，随后在花管的出土端抽吸花管内外已经溶解的有用矿物质的新生卤水，并输送到地面进行利用。

非开挖工程钻机已广泛用于城市和河湖水网地区的地下管道布设和施工中(插图1-1和1-2)，国产钻机铺设的管道直径从数十厘米到数米不等，长度为数百米甚至大于千米，钻机的入土端和出土端倾角可设置为8°～23°，入土后在地下的走向和倾角可以由地面遥控或由导线接上仪表按需控制。

花管是管壁密布有众多小孔的一种管道的俗称，它既是向承压储卤层内输送溶剂的管道，又是抽吸管内外新生卤水的通道(插图2)。布置缓倾斜弧形状水平状花管的好处是有利于溶剂顺着既定的方向在储卤层内溶矿并增大储卤层中的有效孔隙，有助于抽吸溶矿后的地下新生卤水。溶剂是能够溶解固体钾镁盐类矿物，并稀释承压储卤层原始卤水的溶液，它可以是较淡的咸水或就地取材配置的石盐水，也可以是淡水加盐田老卤兑调的淡化老卤水。花管采用塑料材料或者金属材料制造，可在市场选购或定制，它在接近地面的两端是不设小孔的，以利于保护孔壁(如插图2中缓倾斜段就是没有小孔的)。花管管道可以根据溶矿需要，间隔一定距离同方向平行铺设多道，也可以按盐层产状特征设计构成网络状以增大地下溶矿采卤面积。在注液和抽汲方式上可以间断使用加压注满与抽空控干手段，即轮番使用静态溶矿与驱动溶矿结合的方式，从而大幅度提高钾镁等有益组分的溶出率，并减少淡水等溶剂在地面蒸发所消耗的数量。抽吸储卤层中卤水可以巧妙利用承压卤水的自身压力直接输送到地面，若承压卤水压力渐小则需泵抽。

采用此技术方案，比挖掘地下坑道或密集布设垂直钻孔等技术方案要大大节约基建投资，此外它在抽吸中不会有结盐垢的烦恼，大大降低了采输卤营运和维护费用。溶剂可以将难以开采的承压储卤层中的卤水和固体盐类溶解并比较容易地被抽吸到地面利用，而不至于成为呆矿，即最大限度地利用矿产资源。采用此方法开采上层承压储卤层的资源后，还可利用此方法开采下一层承压储卤层的资源。

此方法的不足之处是必须要调兑溶剂，如饱和石盐水或淡化老卤水，否则它就无法应用。

四.附图说明：

见图1-1为定向钻机钻孔过程，入土点为入土端，出土点为出土端，

图1-2为定向钻机扩孔和铺管过程图，见图2为承压储卤层中铺设“花管”示意图。图中W1为潜卤水层；W2、W3为承压储卤层；它们之间为粘土、淤泥隔水岩层。

五.具体实施方式：

实施例1：在某现代盐湖的承压储卤层上，用非开挖定向铺管钻机技术，选择合适位置向该承压储卤层内施工布设花管管道600米，钻机入土端和出土端的倾角为8°，在管道入土端断续泵入淡石盐水溶剂，用以溶解固体钾镁盐矿，经适当时间之后在管道的出土端，在陆续抽吸饱含钾镁组分的新生卤水，送入盐田加工成光卤石矿。

实施例2：它的具体实施方式与实施例1相同，只是钻机入土端和出土端的倾角为23°，溶剂不采用淡石盐水，而是采用盐田老卤加淡水兑调的淡化老卤水。

Claims (2)

1.一种盐湖承压储卤水和固体盐类的开采方法、其特征是采用非开挖定向铺管钻机，向承压储卤层内盐岩层施工布置花管，在花管的入土端向承压储卤内输入选定的溶剂，溶剂通过花管的这些小孔被泵压储卤层内，溶解固体钾镁盐矿物并增大盐层内的晶间孔隙，随后在花管的出土端抽吸花管内已经溶解的有用矿物质的新生卤水，并输送到地面进行利用。

2.根据权利要求1所述的盐湖承压储卤水和固体盐类的开采方法，其特征是采用非开挖定向铺管钻机的入土端和出土端倾角设置为8～23°。