CN112627796B - 一种采卤渠系统的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种采卤渠系统的施工方法，所述方法包括：第一步，以适当间距3～10m沿集卤渠(9)方向布置若干注浆孔(5)；第二步，先用钻具钻穿表层含水层(1)和第一隔水层(2)到达储卤层(3)顶部，下套管(6)，然后采用管壁外注浆的方式，注入镁基胶凝材料(7)固管；第三步，在套管(6)内采用钻具每钻进3m后，在套管(6)上接入注浆管(11)进行注浆一次，依次采用分段注浆的方式，从上至下利用镁基胶凝材料(7)分段注浆形成胶结体(8)，直至注浆深度穿透储卤层(3)到达第二隔水层(4)上部；第四步，在进行注浆加固后的区域开挖集卤渠(9)；第五步，利用水平定向钻探技术，从集卤渠(9)两侧按一定间距和一定的水平角度及水平距离，实施多条相互平行的水平导卤孔(10)，水平导卤孔(9)出口在集卤渠(9)底部。
Description
技术领域
本申请涉及地下卤水开采技术领域，具体涉及一种采卤渠系统的施工方法。
背景技术
钾盐主要分为两类，一类为固体钾盐，主要分布在加拿大、俄罗斯、白俄罗斯、泰国、老挝等国，我国只有云南江城有少量分布；另一类液体卤水矿，这类主要分布在干旱半干旱地区的盐湖中，我国主要分布在西部青海、新疆、西藏等地区的盐湖中；钾盐资源是我国战略资源，钾盐主要用来生产钾肥，用于农业生产，是粮食的粮食。
中国是全球最大的钾肥消费国，钾盐是我国七种大宗紧缺矿产之一，已成为保障国家粮食安全的重要战略资源。中国KCl地质储量约9.9亿吨，并以液体卤水矿为主，钾盐的生产，主要通过采集盐湖地下卤水生产钾肥，随着盐湖开发年限的延续、开发强度的增加、和生产量的加大，目前绝大部分盐湖地表盐岩层卤水开采量严重不足，盐湖表层盐岩层卤水已不能维持正常的生产，使盐湖资源的服务年限在不断缩短，我国盐湖资源服务年限不足30年。
我国的钾盐资源量仅占全球已探明储量的2%，但生产量占到了全球产量的15%，我国钾肥消费量占到了全球消费量的25%；而且，我国钾盐资源量的97%为青海和新疆的卤水型盐湖矿床资源。目前，我国盐湖采卤工程有三种形式：一是采卤渠，该方法是针对盐湖表层盐岩层潜卤水的采卤方法，对于盐湖表层盐岩层卤水来说，该方法快速、简单、高效，成本低、难度小、易施工；但对于盐湖表层盐岩层以下的深部卤水矿来说，渠道开采形式工程造价高、效果差；特别对于储卤层是含盐细砂层、粉砂层等松散沉积物来说，由于采卤渠极易塌陷，渠道深度不足、卤水流出速度缓慢或有些根本无法流出，使采卤效果更差。二是井采，卤水的井采技术主要针对的是深部盐卤或盐湖表层盐岩层以下的深部卤水层，由于施工简单、方便、快捷，该方法大量应用于沿海地区提溴和制盐工业发达地区的地下深部卤水开采方面。三是井渠结合的采卤方式，目前这种方式是绝大部分盐湖采取盐湖表层盐岩层以下深部储卤层卤水的采卤方式，是因为仅仅采用单一的渠道或井采都不能满足生产实际需求，也不是最佳最经济的方式；由于盐湖表层盐岩层以下的深层储卤层孔隙度低、流速慢、采卤范围小，加之采卤渠开挖成本极高，所以结合布置施工相对简单的采卤井，可以将其布置在采卤渠难以延伸的区域，可以弥补采卤的不足；但对于低孔隙度、低渗透率、低给水度的盐湖表层盐岩层以下的深部储卤层来说，采卤渠开挖由于存在塌陷、涌砂工程地质问题难以实施，为防止涌砂处理后的采卤井仍然存在采卤量偏小、难以满足生产实际需求的问题。
发明内容
因此，需要一种能够大大提高采卤量、提升采矿效率和提高采收率的采卤渠系统的施工方法。
为了解决上述问题，本申请提供一种采卤渠系统的施工方法，所述采卤渠系统包括表层含水层（1）、第一隔水层（2）、第二隔水层（4）、位于所述第一隔水层和所述第二隔水层之间的储卤层（3），所述方法包括：
第一步，以间距3~10m，沿集卤渠9方向布置若干注浆孔（5）；
第二步，先用Φ110钻具钻穿表层含水层（1）和第一隔水层（2），到达储卤层（3）顶部，其次下Φ90套管（6），然后采用管壁外注浆的方式，注入镁基胶凝材料（7）固管；
第三步，在套管（6）内采用Φ73钻具每钻进3m后，在套管（6）上接入注浆管（11）进行注浆一次，依次采用分段（1~5m）注浆的方式，从上至下利用镁基胶凝材料（7）分段注浆形成胶结体（8），直至注浆深度穿透储卤层（3）到达第二隔水层（4）上部；
第四步，在进行注浆加固后的区域开挖集卤渠（9）；
第五步，利用水平定向钻探技术，从集卤渠（9）两侧按一定间距和一定的水平角度及水平距离，实施多条相互平行的水平导卤孔（10），水平导卤孔（9）出口为集卤渠（9）底部。
可选地，所述的注浆方式采用分段注浆的方式，从上至下实施，每钻进3m（1~5m）进行注浆一次；
可选地，所述的注浆材料为镁基胶凝材料（7），其成分包括但不限于氧化镁、氯化镁、硫酸镁；
可选地，所述注浆孔（5）的间距为3~10m，其间距与地层孔隙度、注浆压力和浆液浓度有关。
可选地，通过镁基胶凝材料注浆是将松散的含水层沉积物利用镁基胶凝材料（7）胶结形成胶结体（8），防止采卤渠开挖过程中的塌陷和涌砂。
可选地，采卤渠的施工区域，是基于对储卤层（3）易坍塌碎屑含水层注浆后形成有胶结体（8）的区域开挖形成集卤渠（9）。
可选的，利用水平定向钻探技术，从集卤渠（9）的两侧按300~500m的间距和300~500m的长度，在储卤层底部20~30m深度，形成多条相互平行的水平导卤孔（10），使储卤层（3）卤水通过水平导卤孔（10）流入集卤渠（9）底部，实现高效采卤目标。
可选地，所述的水平导卤孔（10） 的间距、长度与储卤层（3）孔隙度、渗透性和地层厚度等有关。
本申请提供的采卤渠系统的施工方法能够大大提高采卤量、提升采矿效率和提高采收率。
附图说明
图1为本申请实施例的采卤渠系统的施工方法平面工程布置示意图；
图2为本申请实施例的采卤渠注浆过程剖面示意图；
图3为本申请实施例的采卤渠注浆后剖面示意图；
图4为本申请实施例的采卤渠形成后剖面示意图。
附图标记表示为：
1-表层含水层；2-第一隔水层；3-储卤层；4-第二隔水层；5-注浆孔；6-套管；7-镁基胶凝材料；8-胶结体；9-集卤渠；10-水平导卤孔；11-注浆管。
具体实施方式
本申请实施例的一种采卤渠系统的施工方法整体结构，请结合参见图1至图4所示。
图1为本申请实施例的一种采卤渠系统的施工方法平面工程布置示意图。参照图1，本申请的一种采卤渠系统包括注浆孔5、集卤渠9、水平导卤孔10、表层含水层1、第一隔水层2、第二隔水层4和位于所述第一隔水层2和所述第二隔水层4之间的储卤层3。
参照图2本申请实施例的采卤渠的施工过程，采卤渠系统的剖面示意图。
第一步，以间距3~10m（m：米，下同），沿集卤渠9方向布置若干注浆孔5；
第二步，先用Φ110钻具钻穿表层含水层（1）和第一隔水层（2），到达储卤层（3）顶部，其次下Φ90套管（6），然后采用管壁外注浆的方式，注入镁基胶凝材料（7）固管；
第三步，在套管（6）内采用Φ73钻具每钻进3m后，在套管（6）上接入注浆管（11）进行注浆一次，依次采用分段（1~5m）注浆的方式，从上至下利用镁基胶凝材料（7）分段注浆形成胶结体（8），直至注浆深度穿透储卤层（3）到达第二隔水层（4）上部；
第四步，在进行注浆加固后的区域开挖集卤渠（9）；
第五步，利用水平定向钻探技术，从集卤渠（9）两侧按一定间距和一定的水平角度及水平距离，实施多条相互平行的水平导卤孔（10），水平导卤孔（9）出口为集卤渠（9）底部。
参照图2、图3和图4本申请实施例的采卤渠注浆后、开挖后剖面示意图。
一种采卤渠的施工方法，实施过程包括：分段注浆的方式，从上至下实施，每钻进3m（1~5m）进行注浆一次。
可选的，注浆材料选择为镁基胶凝材料7，其主要成分为水、氧化镁和氯化镁。
可选地，所述的注浆孔（5）的间距为3~10m，其间距与地层孔隙度、注浆压力和浆液浓度有关。
可选地，本发明所提供的采卤渠的施工方法，通过镁基胶凝材料7注浆后将松散的储卤层3沉积物胶结形成胶结体8，防止采卤渠开挖过程中的塌陷和涌砂。
可选的，采卤渠的施工区域，是基于对储卤层（3）易坍塌碎屑含水层注浆后形成有胶结体（8）的区域开挖形成集卤渠（9）。
可选地，本发明提供的采卤渠的施工方法，包含利用水平定向钻探技术，从集卤渠（9）两侧按一定间距和一定的水平角度及水平距离，实施多条相互平行的水平导卤孔（10），水平导卤孔（9）出口为集卤渠（9）底部。
可选地，所述水平导卤孔（10） 的间距、长度与储卤层（3）孔隙度、渗透性和地层厚度等有关。
本申请的上述采卤渠施工开采系统，工艺简单、快捷、高效，特别是对于盐湖表层盐岩层以下的深部卤水层，可以大大提高采卤量、提高采矿效率和增加采收率。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。
Claims (5)
1.一种采卤渠系统的施工方法，所述采卤渠系统包括表层含水层（1）、第一隔水层（2）、第二隔水层（4）、位于所述第一隔水层和所述第二隔水层之间的储卤层（3），所述方法包括：
第一步，以间距3~10m，沿设计开挖的集卤渠（9）方向布置若干注浆孔（5）；
第二步，先用Φ110钻具钻穿所述表层含水层（1）和所述第一隔水层（2），到达所述储卤层（3）顶部，其次下Φ90套管（6），然后采用管壁外注浆的方式，注入镁基胶凝材料（7）固管；
其中，第二步中，所述的注浆的方式采用分段注浆的方式，从上至下实施，每钻进3m进行注浆一次；
第三步，在所述套管（6）内采用Φ73钻具每钻进3m后，在所述套管（6）上接入注浆管（11）进行注浆一次，依次采用分段注浆的方式，从上至下利用镁基胶凝材料（7）分段注浆形成胶结体（8），直至注浆深度穿透所述储卤层（3）到达所述第二隔水层（4）上部；
第四步，在进行注浆加固后的区域开挖所述集卤渠（9）；
第五步，利用水平定向钻探技术，从所述集卤渠（9）两侧按一定间距和一定的水平角度及水平距离，实施多条相互平行的水平导卤孔（10），所述水平导卤孔（10）出口在所述集卤渠（9）底部；
第五步中，利用水平定向钻探技术，从集卤渠（9）的两侧按300~500m的间距和300~500m的长度，在储卤层底部20~30m深度，形成多条相互平行的水平导卤孔（10），使储卤层（3）卤水通过水平导卤孔（10）流入集卤渠（9）底部；
所述采卤渠的施工区域，是基于对储卤层（3）易坍塌碎屑含水层注浆后形成有胶结体（8）的区域开挖形成集卤渠（9）。
2.如权利要求1所述的采卤渠系统的施工方法，其特征在于，
所述镁基胶凝材料（7），其成分包括氧化镁、氯化镁、硫酸镁。
3.如权利要求1所述的采卤渠系统的施工方法，其特征在于，
所述注浆孔（5）的间距为3~10m，所述间距与地层孔隙度、注浆压力和浆液浓度有关。
4.如权利要求2所述的采卤渠系统的施工方法，其特征在于，通过镁基胶凝材料（7）注浆，是将松散的含水层沉积物利用镁基胶凝材料（7）胶结形成胶结体（8）。
5.如权利要求1所述的采卤渠系统的施工方法，其特征在于，所述水平导卤孔（10）的间距、长度与储卤层（3）孔隙度、渗透性和地层厚度有关。
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