CN110295901B - 一种地浸采矿方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种地浸采矿方法及系统。本发明提供的地浸采矿方法包括：在矿层位置施工垂直导向井；对应垂直导向井施工水平井，水平井包括垂直段和水平段，水平段的一端与垂直段连通，水平段的另一端与垂直导向井连通。对应水平段施工多个垂直抽液井；采用加压注液的方式向垂直段和垂直导向井同时注入浸出剂，并通过垂直抽液井抽取浸出液。可见，本发明提供的地浸采矿方法及系统，通过水平井注液，所需的注液压力小，注液量大，波及系数高，单井浸出面积大，浸出效率高，有效钻井进尺比例高，钻孔成本低。而且，水平井可以在矿层中形成线性驱替，能够避免出现浸出死角。

Description

一种地浸采矿方法及系统

技术领域

本发明涉及采矿领域，特别是涉及一种地浸采矿方法及系统。

背景技术

原地浸出采铀作为砂岩铀矿的主要开采方法，铀金属产量约占全国总产量的70％。由于开展地浸采铀试验的多个矿床进展顺利，初步具备了转入工业化生产的条件。因此，砂岩铀矿已成为我国铀矿产能提升的重要方向，为我国地浸开采各项技术的深入研究奠定了基础。

地浸工艺钻孔是地浸采铀工艺的关键环节。但是，采用常规直井开采，井筒垂直穿过矿层段，与矿层段接触面积小，单井的控制面积较小，需要使用稠密井网进行开发，井场区域面积大，地浸钻孔费用高。另一方面，采用直井开采还要面临浸出死角的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种地浸采矿方法及系统，钻孔成本低，能够避免出现浸出死角。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种地浸采矿方法，所述方法包括：

在矿层位置施工垂直导向井；

对应所述垂直导向井施工水平井，所述水平井包括垂直段和水平段，所述水平段的一端与所述垂直段连通，所述水平段的另一端与所述垂直导向井连通；

对应所述水平段施工多个垂直抽液井；

采用加压注液的方式向所述垂直段和所述垂直导向井同时注入浸出剂，并通过垂直抽液井抽取浸出液。

可选的，所述水平井还包括多个竖直径向井，各所述竖直径向井的顶部与所述水平段连通。

可选的，所述竖直径向井穿透矿层和部分隔水层。

可选的，所述水平井的数量为多个，各所述水平井的水平段与同一个所述垂直段连通，相邻所述水平段形成的扇形区域内施工有多个所述垂直抽液井。

可选的，各所述水平段以公共垂直段为中心呈辐射状分布，所述公共垂直段为与各所述水平段连通的垂直段。

可选的，所述水平井的数量为多个，至少两个所述水平井的水平段与同一个所述垂直段连通，形成一个丛式井单元，相邻的所述丛式井单元通过垂直导向井连通，相邻所述水平段形成的扇形区域内施工有多个所述垂直抽液井。

可选的，每一所述丛式井单元内，各所述水平段以公共垂直段为中心呈辐射状分布，所述公共垂直段为所述丛式井单元内，与各所述水平段连通的垂直段。

一种地浸采矿系统，所述系统包括：

导向井施工模块，用于在矿层位置施工垂直导向井；

水平井施工模块，用于对应所述垂直导向井施工水平井，所述水平井包括垂直段和水平段，所述水平段的一端与所述垂直段连通，所述水平段的另一端与所述垂直导向井连通；

抽液井施工模块，用于对应所述水平段施工多个垂直抽液井；

溶浸模块，用于采用加压注液的方式向所述垂直段和所述垂直导向井同时注入浸出剂，并通过垂直抽液井抽取浸出液。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的一种地浸采矿方法包括：在矿层位置施工垂直导向井；对应垂直导向井施工水平井，水平井包括垂直段和水平段，水平段的一端与垂直段连通，水平段的另一端与垂直导向井连通。对应水平段施工多个垂直抽液井；采用加压注液的方式向垂直段和垂直导向井同时注入浸出剂，并通过垂直抽液井抽取浸出液。可见，本发明提供的地浸采矿方法及系统，通过水平井注液，所需的注液压力小，注液量大，波及系数高，单井浸出面积大，浸出效率高，有效钻井进尺比例高，钻孔成本低。而且，水平井可以在矿层中形成线性驱替，能够避免出现浸出死角。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种地浸采矿方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种水平井注液垂直井抽液的井场布置示意图；

图3为本发明实施例提供的设有径向井的水平井注液垂直井抽液的井场布置示意图；

图4为本发明实施例提供的一种丛式水平井注液直井抽液的井场布置示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种丛式水平井注液直井抽液的井场布置示意图；

图6为本发明实施例提供的水平井布置方式图；

图7为本发明实施例提供的一种地浸采矿系统的结构框图；

图8为本发明实施例提供的常规直井五点式井场与水平井注液直井抽液的井场对比图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种地浸采矿方法及系统，钻孔成本低，能够避免出现浸出死角。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例提供的一种地浸采矿方法的流程图。图2为本发明实施例提供的一种水平井注液垂直井抽液的井场布置示意图。如图1和图2所示，所述方法包括：

步骤101：在矿层位置施工垂直导向井1。垂直导向井1的作用是确定铀矿层位置和厚度等信息，为水平井钻进提供导向。

步骤102：对应所述垂直导向井1施工水平井，所述水平井包括垂直段21和水平段22，所述水平段22的一端与所述垂直段21连通，利用导向设备使所述水平段22的另一端与所述垂直导向井1连通，形成U型水平井。

步骤103：对应所述水平段施工多个垂直抽液井3。实际应用中，采用常规地浸生产井施工工艺，在水平井水平段外15-100m距离处施工垂直抽液井3即可。

步骤104：采用加压注液的方式向所述垂直段21和所述垂直导向井1同时注入浸出剂，并通过垂直抽液井3抽取浸出液。由于水平井水平段较长，因此，本发明采用双边同时加压注液方式将浸出剂注入地下，垂直抽液井3通过潜水泵将目标浸出液抽出，进行后续处理。

采用U型水平井作为注液井，过滤器与矿层的接触面积大，可以减小浸出死角，使溶液与矿层更充分接触。直井作为抽液井的优势是，可以提高总的抽液量。本发明结合了水平井与直井的特点，可以有效提高地浸井场的浸出效率，并降低钻孔施工成本。

图3为本发明实施例提供的设有径向井的水平井注液垂直井抽液的井场布置示意图。如图3所示，为了提高注液效率，减少浸出死角，本发明利用超短半径径向井技术在垂直方向上施工多个竖直径向井23，各所述竖直径向井23的顶部与所述水平段22连通。所述竖直径向井23穿透矿层和部分隔水层。

作为一种优选方式，可采用丛式水平井注液，直井抽液。在丛式井的主直井向不同方向的导向井施工水平井。图4为本发明实施例提供的一种丛式水平井注液直井抽液的井场布置示意图。如图4所示，所述水平井的数量为多个，各所述水平井的水平段22与同一个所述垂直段21连通，相邻所述水平段22形成的扇形区域内施工有多个所述垂直抽液井3。具体地，各所述水平段22以公共垂直段21为中心呈辐射状分布，所述公共垂直段21为与各所述水平段连通的垂直段。

图5为本发明实施例提供的另一种丛式水平井注液直井抽液的井场布置示意图。如图5所示，所述水平井的数量为多个，至少两个所述水平井的水平段22与同一个所述垂直段21连通，形成一个丛式井单元，相邻的所述丛式井单元通过垂直导向井1连通，相邻所述水平段22形成的扇形区域内施工有多个所述垂直抽液井3。本实施例中，每一所述丛式井单元内，各所述水平段22以公共垂直段21为中心呈辐射状分布，所述公共垂直段为所述丛式井单元内，与各所述水平段连通的垂直段。

实际应用中，在均质无夹层砂岩铀矿床中，U型水平井的水平段布置在矿层上部，垂直抽液井的过滤器布置于矿层下部，该布置方法可以利用重力场及渗流场提高水平井浸出范围。对于有不渗透夹层砂岩铀矿床，水平井布置方式有两种，一种是如图6的(a)部分和(b)部分所示的正弦式布置，另一种是如图6的(c)部分所示的对角线布置。

对于均质砂岩铀矿床，垂直抽液井可以均匀布置于水平井水平段的两侧，垂直抽液井与水平段之间的距离根据矿层渗透性确定，距离范围为15-100m。而非均质砂岩铀矿床中，垂直抽液井采用非均匀布置方式，在渗透性较差的位置增加垂直抽液井的密度，以此提高该区域的地层压降，提高该区域的渗流速度。

图7为本发明实施例提供的一种地浸采矿系统的结构框图。如图7所示，一种地浸采矿系统，所述系统包括：

导向井施工模块701，用于在矿层位置施工垂直导向井；

水平井施工模块702，用于对应所述垂直导向井施工水平井，所述水平井包括垂直段和水平段，所述水平段的一端与所述垂直段连通，所述水平段的另一端与所述垂直导向井连通；

抽液井施工模块703，用于对应所述水平段施工多个垂直抽液井；

溶浸模块704，用于采用加压注液的方式向所述垂直段和所述垂直导向井同时注入浸出剂，并通过垂直抽液井抽取浸出液。

图8为本发明实施例提供的常规直井五点式井场与水平井注液直井抽液的井场对比图。其中，图8的(a)部分为常规直井五点式井场示意图，图8的(b)部分为水平井注液直井抽液的井场示意图。如图8的(a)部分所示，在常规五点式井场中共有抽液井12口，相应的需要配备20口注液井。如图8的(b)部分所示，如果采用水平井替代，则需要4口160米长水平井进行替代。以矿床埋深740米计算，如采用常规五点式直井开采，需要在注液孔钻孔工程上的投资为：20×740m×950元/m＝1406万元。而采用水平井作为注液井，投资为：4×900m×2500元/m＝900万元，相比直井开采节省506万元，比例为36％。

上述成本对比是在矿藏埋深740m，水平段长度160m条件下计算的结果，如果矿藏埋藏更深或者水平段更长，则水平井替代常规直井作为注液井的成本节约效果更加明显。表1显示不同矿藏埋深及不同水平井长度情况下水平井节约成本的效果。

表1不同深度与水平段长度条件下成本对比表

从表1中可以看出，深度越深且水平段长度越长，水平井替代垂直注井的成本优势越明显。例如，在900米深矿床采用一口水平段长360米的水平井替代10口900米注液井可以降低注液孔施工成本61.1％，效果十分显著，这为进一步开采更大埋深的可地浸砂岩铀矿等矿藏资源提供了一种经济高效的开采方式。

本发明提供的地浸采矿方法及系统，通过水平井注液，所需的注液压力小，注液量大，波及系数高，单井浸出面积大，浸出效率高，有效钻井进尺比例高，钻孔成本低。而且，水平井可以在矿层中形成线性驱替，能够避免出现浸出死角。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种地浸采矿方法，其特征在于，所述方法包括：

在矿层位置施工垂直导向井；所述垂直导向井用于确定矿层位置和厚度，为水平井钻进提供导向；

对应所述垂直导向井施工水平井，所述水平井包括垂直段和水平段，所述水平段的一端与所述垂直段连通，所述水平段的另一端与所述垂直导向井连通；

对应所述水平段施工多个垂直抽液井；

采用加压注液的方式向所述垂直段和所述垂直导向井同时注入浸出剂，并通过垂直抽液井抽取浸出液；

所述水平井还包括多个竖直径向井，各所述竖直径向井的顶部与所述水平段连通；

所述水平井的数量为多个，各所述水平井的水平段与同一个所述垂直段连通，相邻所述水平段形成的扇形区域内施工有多个所述垂直抽液井。

2.根据权利要求1所述的地浸采矿方法，其特征在于，所述竖直径向井穿透矿层和部分隔水层。

3.根据权利要求1所述的地浸采矿方法，其特征在于，各所述水平段以公共垂直段为中心呈辐射状分布，所述公共垂直段为与各所述水平段连通的垂直段。

4.根据权利要求1所述的地浸采矿方法，其特征在于，所述水平井的数量为多个，至少两个所述水平井的水平段与同一个所述垂直段连通，形成一个丛式井单元，相邻的所述丛式井单元通过垂直导向井连通，相邻所述水平段形成的扇形区域内施工有多个所述垂直抽液井。

5.根据权利要求4所述的地浸采矿方法，其特征在于，每一所述丛式井单元内，各所述水平段以公共垂直段为中心呈辐射状分布，所述公共垂直段为所述丛式井单元内，与各所述水平段连通的垂直段。

6.一种地浸采矿系统，其特征在于，所述系统包括：

导向井施工模块，用于在矿层位置施工垂直导向井；

水平井施工模块，用于对应所述垂直导向井施工水平井，所述水平井包括垂直段和水平段，所述水平段的一端与所述垂直段连通，所述水平段的另一端与所述垂直导向井连通；

抽液井施工模块，用于对应所述水平段施工多个垂直抽液井；

溶浸模块，用于采用加压注液的方式向所述垂直段和所述垂直导向井同时注入浸出剂，并通过垂直抽液井抽取浸出液。

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