CN106639987A - 一种卤水排井用空压机抽取卤水系统装置及方法 - Google Patents

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郭建强
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冯建月
孙向华
关晓琳
何计彬
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Abstract

本发明公开了一种卤水排井用空压机抽取卤水系统装置及方法，其包括有一组卤水井，在各卤水井中，下入一卤水出水管，该卤水出水管下入卤水井中的部分兼做井壁管；一组进气管，各进气管分别一对一的插入各卤水出水管中且上端口露出，各进气管的上端口通过高压气管及控制阀门与一储气罐的排气口相连；储气罐的进气口通过高压气管及控制阀门与空压机相连。工作时，开启进气控制阀，依靠空气压力提取卤水，空压机通过进气管向卤水井内供给高压空气，高压空气推举卤水上升到井口，经卤水出水管的管口喷出，排入输卤渠。本发明抽取卤水效率高，成本低，易损件少，免维护。

Description

一种卤水排井用空压机抽取卤水系统装置及方法
技术领域
本发明涉及一种卤水排井用空压机抽取卤水方法及系统装置，主要用于持续抽取卤水排井内的地下卤水资源。
背景技术
我国钾盐资源匮乏，目前，国内钾盐自给率不足50％。青海冷湖大盐滩矿区富含钾、钠、镁、锂和硼等多种资源，已探明钾盐资源储量3.55亿吨(按K2SO4当量计)，其中卤水含硫酸钾1.47亿吨，杂卤石含硫酸钾2.08亿吨，总储量位列世界前列。
长久以来，厂矿采用潜水泵或污水泵下入大口卤水井中抽取卤水，这样做有几点缺点：第一，耗电量很大，一口卤水井中下入一台水泵，矿区总共有几百口卤水井，能量消耗很大；第二，电机在卤水井下，长期遭受高腐蚀性卤水的长期腐蚀，水泵很容易损坏，据统计，卤水井井下水泵平均3天坏一次，维修成本极大。
因此，卤水井持续采卤一直是困扰相关厂矿的一大难题。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种卤水排井用空压机抽取卤水系统装置，利用该装置可高效率的抽取地下卤水，且易操作和易维护。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：
一组卤水井，建在待抽取卤水的区域；
在各卤水井中，下入一卤水出水管，该卤水出水管下入卤水井中的部分兼做井壁管；
一组进气管，各进气管分别一对一的插入各卤水出水管中且上端口露出，各进气管的上端口通过高压气管及控制阀门与一储气罐的排气口相连；
所述储气罐的进气口通过高压气管及控制阀门与所述的空压机相连。
所述卤水排井用空压机抽取卤水系统装置中，所述进气管与井壁管的直径比为1：5～2：5；所述进气管下入卤水井中的深度是井壁管下入卤水井中深度的2/3。
所述卤水排井用空压机抽取卤水系统装置中，所述进气管下入卤水井内的深度是40m±2m；所述井壁管下入卤水井中的深度是60±5m。
所述卤水排井用空压机抽取卤水系统装置中，在井壁管底部管头端开设若干排进液孔，所述若干排钻孔开设在距井壁管底部管头端1～3m间的区域内；所述进气管管头端设有10～20kg重锤，且进气管底部至管头2m区域内设有若干排排气孔。
所述卤水排井用空压机抽取卤水系统装置中，所述排气孔的直径为所述进液孔直径的1/2；所述排气孔开设的排数是所述进液孔开设排数的1/2，且所述排气孔每排中孔的数量与所述进液孔每排中孔的数量相同或相互差不大于2个。
所述卤水排井用空压机抽取卤水系统装置中，在所述空压机与所述储气罐间设有泄压阀；在储气罐顶部设有泄压阀。
所述卤水排井用空压机抽取卤水系统装置中，还具有如下特征中的一种：
1)所述空压机排气压力不小于1.5Mpa；风量不小于20m3/min；
2)所述空压机与所述储气罐间的泄压阀排气压力设定为20Mpa；
3)所述储气罐顶部设有的泄压阀排气压力设定为20Mpa；容积大于10m3。
本发明的另一目的是提供一种卤水排井用空压机抽取卤水的方法，该方法能够持续不断地从卤水排井内抽取地下卤水。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：
一种卤水排井用空压机抽取卤水方法，首先搭建上述的卤水排井用空压机抽取卤水系统装置，其方法如下：首先建一组卤水井，各卤水井中下入一卤水出水管，在其井壁管的底部管头端开设若干排进液孔；将储气罐与若干个卤水井通过进气管连接，该进气管管头端设有重锤，且近管头区域内设有若干排排气孔；在各卤水井井口与进气管间设有进气控制阀；工作时，开启进气控制阀，依靠空气压力提取卤水，空压机通过进气管向卤水井内供给高压空气，高压空气推举卤水上升到井口，经卤水出水管的管口喷出，排入输卤渠。
所述卤水排井用空压机抽取卤水方法中，至少还具有如下特征中的一种：
a)根据最大抽取卤水量的要求设计所述一组卤水井的个数；
b)根据井壁管和进气管的直径及它们各自插入卤水井中的深度来确定分别在井壁管和进气管上开设的进液孔和排气孔的数量及孔的大小，用以平稳抽取卤水；
c)实时根据卤水出水的速度及容量要求调整空压机的风量，最大风量不超30m3/min。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：
本发明的优点是：
1.抽取卤水效率高，采卤成本低；
2.易损件少，免维护。
附图说明
图1为本发明卤水排井用空压机抽取卤水系统装置一实施例构成示意图。
图2为本发明卤水井井下抽取卤水的工作原理示意图(图中箭头方向代表空气压力走向)。
图中：1-空压机；2-控制阀门；3-高压气管；4-储气罐；5-高压气管；6-控制阀门；7-卤水井；10-进气管；20-卤水出水管。
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。
具体实施方法
参阅图1和图2所示，本发明卤水排井用空压机抽取卤水系统装置主要包括：一组卤水井7，建在待抽取卤水的区域；在各卤水井中，下入一卤水出水管20，该卤水出水管下入卤水井中的部分兼做井壁管；一组进气管10，各进气管分别一对一的插入各卤水出水管中且上端口露出，各进气管的上端口通过高压气管5及控制阀门6与一储气罐4的排气口相连；所述储气罐的进气口通过高压气管3及控制阀门2与一个空压机1相连。
本发明中，首先建造多口卤水井7，具体数量可根据工期及卤水井抽水量的要求来确定，同时要考虑空压机的配用量，一般一台空压机用于为1～10口卤水井供高压气体。故本发明中所述的一组一般选取5～10口卤水井，带动5口卤水井的工作效率最高。
所述的各卤水井7下入井壁管(同时作为卤水出水管，可参见图2)，本实施例中，其直径采用160mm(适宜选定在160±40mm范围内)；再在所述卤水井7的井壁管内下入32mm(适宜选定在32±20mm范围内)直径的进气管，下深40m。
所述进气管10与储气罐4通过高压气管连接，井口设置控制阀门6，控制进入卤水井7内的空气压力和流量。
所述的一组卤水井7均与储气罐4通过高压气管5连接。
储气罐4与空压机1通过控制阀门2和高压气管3连接。
空压机1制造的高压空气通过控制阀门2和高压气管3进入储气罐4，储气罐4中的高压空气通过高压气管5和控制阀门6进入卤水井7。
为了保证卤水井7内的空气压力均衡和出卤水的速度稳定，本发明对于井壁管和进气管直径及下入井中的深度等都做了一定的设计，并在它们的管头端采用了开孔的方式，具体为：所述进气管与井壁管的直径比为1：5～2：5；所述进气管下入卤水井中的深度是井壁管下入卤水井中深度的2/3。
在图示的一较佳实施例中，所述进气管直径为32mm，下入卤水井内的深度是40m±2m；所述井壁管直径为160mm，下入卤水井中的深度是60±5m。在井壁管底部管头端开设4排进液孔，所述若干排钻孔开设在距井壁管底部管头端2m间的区域内；在进气管底部至管头2m区域内设有2排排气孔。所述排气孔每排中孔的数量与所述进液孔每排中孔的数量应相同或相互差不大于2个。
为了保证安全，配备的设备要求：储气罐储存高压空气，储气罐设计有泄压阀，超过设定压力自动泄压；空压机压力1.5Mpa，风量20m3/min；储气罐耐压大于50Mpa，容积大于10m3；进气管直径耐压大于2Mpa；卤水井静水位小于10m。
本发明的卤水井下无电机、无易损件，故井下免维护，完全避免了现有技术中的弊端。
本发明的工作原理是：参阅图2所示，高压空气通过进气管1进入卤水井3中的出卤管2(井壁管)，井底高压空气释放，推举井下卤水上升，从出卤管2排除地表，排入输卤渠。
本发明方法可以同时控制多个卤水井，也可以单独控制某一个卤水井，即可以实现同时在多个卤水井中抽取卤水，或者独立控制某一卤水井抽取卤水。与传统的水泵提取卤水相比，该方法最大优点在于抽取卤水效率高，成本低，易损件少，免维护。特别适合矿区大规模卤水资源的开采。
经试验，本发明控制5口卤水井同时开采的条件下，最大抽取卤水量达到了12000m3/d。该试验中具体配备的技术参数如下：
1、空压机压力1.5Mpa；风量20m3/min；
2、储气罐耐压大于50Mpa；容积大于10m3；
3、卤水井出水管(井壁管)直径160mm；井壁管下深60m；
4、进气管直径32mm，耐压大于2Mpa；进气管下深40m。
5、卤水井静水位小于10m。
上述各实施例可在不脱离本发明的范围下加以若干变化，故以上的说明所包含应视为例示性，而非用以限制本发明申请专利的保护范围。

Claims (9)

1.一种卤水排井用空压机抽取卤水系统装置，其特征在于包括：
一组卤水井，建在待抽取卤水的区域；
在各卤水井中，下入一卤水出水管，该卤水出水管下入卤水井中的部分兼做井壁管；
一组进气管，各进气管分别一对一的插入各卤水出水管中且上端口露出，各进气管的上端口通过高压气管及控制阀门与一储气罐的排气口相连；
所述储气罐的进气口通过高压气管及控制阀门与一个空压机相连。
2.根据权利要求2所述的卤水排井用空压机抽取卤水系统装置，其特征在于：所述进气管与井壁管的直径比为1：5～2：5；所述进气管下入卤水井中的深度是井壁管下入卤水井中深度的2/3。
3.根据权利要求1所述的卤水排井用空压机抽取卤水系统装置，其特征在于：所述进气管下入卤水井内的深度是40m±2m；所述井壁管下入卤水井中的深度是60±5m。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的卤水排井用空压机抽取卤水系统装置，其特征在于：在井壁管底部管头端开设若干排进液孔，所述若干排钻孔开设在距井壁管底部管头端1～3m间的区域内；所述进气管管头端设有10～20kg重锤，且进气管底部至管头2m区域内设有若干排排气孔。
5.根据权利要求4所述的卤水排井用空压机抽取卤水系统装置，其特征在于：所述排气孔的直径为所述进液孔直径的1/2；所述排气孔开设的排数是所述进液孔开设排数的1/2，且所述排气孔每排中孔的数量与所述进液孔每排中孔的数量相同或相互差不大于2个。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的卤水排井用空压机抽取卤水系统装置，其特征在于：在所述空压机与所述储气罐间设有泄压阀；在储气罐顶部设有泄压阀。
7.根据权利要求6所述的卤水排井用空压机抽取卤水系统装置，其特征在于至少还具有如下特征中的一种：
1)所述空压机排气压力不小于1.5Mpa；风量不小于20m3/min；
2)所述空压机与所述储气罐间的泄压阀排气压力设定为20Mpa；
3)所述储气罐顶部设有的泄压阀排气压力设定为20Mpa；容积大于10m3。
8.一种卤水排井用空压机抽取卤水方法，首先搭建如权利要求1至7中任一项所述的卤水排井用空压机抽取卤水系统装置，其特征在于方法如下：首先建一组卤水井，各卤水井中下入一卤水出水管，在其井壁管的底部管头端开设若干排进液孔；将储气罐与若干个卤水井通过进气管连接，该进气管管头端设有重锤，且近管头区域内设有若干排排气孔；在各卤水井井口与进气管间设有进气控制阀；工作时，开启进气控制阀，依靠空气压力提取卤水，空压机通过进气管向卤水井内供给高压空气，高压空气推举卤水上升到井口，经卤水出水管的管口喷出，排入输卤渠。
9.根据权利要求1所述的卤水排井用空压机抽取卤水方法，其特征在于至少还具有如下特征中的一种：
a)根据最大抽取卤水量的要求设计所述一组卤水井的个数；
b)根据井壁管和进气管的直径及它们各自插入卤水井中的深度来确定分别在井壁管和进气管上开设的进液孔和排气孔的数量及孔的大小，用以平稳抽取卤水；
c)实时根据卤水出水的速度及容量要求调整空压机的风量，最大风量不超30m3/min。
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