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单井对流水溶开采法

/single well convection solution mining method/
条目作者谭凯旋

谭凯旋

最后更新 2022-01-20
浏览 173
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以一口井为一个开采单元,在井内安装多层同心管,从其中一层管内注入淡水,溶解盐类矿层,生成的卤水从另一层管内返出地面的钻井水溶法

英文名称
single well convection solution mining method
所属学科
矿业工程

根据井内淡水控制上溶方法的不同,细分为3种方法。

井身结构包括由井口至盐层顶部的技术套管以及套管内下至盐矿底部的中心管,生产中从其中一层管内往井下注入淡水溶解盐类矿层,生成卤水后从另一层管内返出地面。

该方法被世界各国普遍采用。中国于1960年9月首先在四川大坟堡盐矿应用简易对流水溶开采成功,进而在四川、云南、湖南、湖北、江西、安徽、江苏、广东、山东、河南等省许多盐矿普遍采用。

简易对流法具有开采工艺简单、操作容易、基建投资少、生产成本低、适用性强的优点。主要缺点是服务年限短(一般2~3年),回采率低,井下事故多(中心管下部常发生弯曲、变形和断裂事故,矿层顶板稳定性差时还发生顶板垮塌导致技术套管变形、断裂事故)。

简易对流法一般适用于矿床顶板较稳固、密封条件好,未受成矿后断层破坏,矿石品位较高的中小型易溶性盐类矿床。

井身结构一般为3层同心管,包括下入矿层顶板的技术套管和从技术套管内下至矿层中的内套管和中心管。从技术套管与内套管环隙注入石油,使其在水溶开采溶洞顶部形成一层很薄的油垫层,将水与矿层隔开,以控制上溶,迫使侧溶。当建立的圆盘状盐槽达到设计的溶采直径后,再自下而上进行水溶开采;从内套管与中心管环隙(或中心管)注入淡水,溶解盐类矿层,生成的卤水从中心管(或内套管与中心管环隙)返出地面。

该方法20世纪30年代末由美国人N.E.特朗普[注]提出,60年代起,在世界各国获得广泛应用。自70年代以来,先后在中国川、滇、苏、粤、鄂、湘等省一些石盐、无水芒硝矿床中推广应用。

该方法的优点是:可建成高度小、直径大的圆盘状盐槽,生产能力大于简易对流法,卤水浓度高,采收率较高;可有效控制上溶,防止矿层顶板垮塌和地面沉陷,延长盐井服务年限;采完后的溶腔具有较好的稳固性和密封性,可用于储存石油、液化石油气、有毒有害物质和放射性废物等。缺点是:建槽时间较长,增加了油料费用,矿石品位越低,油耗越大;易发生井下管柱弯曲、变形、断裂等事故。油垫对流法适用于矿石品位高(>70%)、矿层较厚(厚度>15米)的易溶性盐类矿床,特别是适于开采顶板岩层破碎的矿床或建造地下岩盐储存溶腔。

其原理和方法与油垫对流水溶开采方法基本相同。不同之处是用空压机从技术套管与内套管环隙输入压缩空气,使其在溶洞顶部形成气垫层,将水与矿层隔开,以控制上溶,迫使侧溶。

该方法的优点是:卤水浓度高,盐井服务年限较长,溶洞形状基本可控,回采率较高(可达25%~35%);气举卤水带沙能力强。缺点是:空气压缩比大,气垫层不稳定,调控较困难;需要连续输气,消耗动力多,建槽成本高;建槽期较长;卤水中溶解空气多,易造成采卤设备和井下管道腐蚀。气垫对流法适用于开采矿石品位较低、泥沙等水不溶物含量较高、矿层厚度大且埋藏深度较浅的易溶盐类矿床。

  • 王清明.盐类矿床水溶开采.北京:化学工业出版社,2003.

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