地下流場(chǎng)可控的并行管鹵水和固體鹽類采補(bǔ)技術(shù)的制作方法
【專利摘要】一種高效的鹽湖地下鹵水和固體鹽類的開采技術(shù)方法。該技術(shù)方法在充分考慮鹽湖礦區(qū)鹵水層和固體鹽類資源的賦存特性，以及其運(yùn)移規(guī)律的基礎(chǔ)上，通過定向鉆技術(shù)方法向儲(chǔ)鹵層布置兩根平行于地表面的花管，在其中一根花管(注液補(bǔ)給花管)的兩端同時(shí)向儲(chǔ)鹵層內(nèi)注入不飽和溶劑，溶解固體鹽礦物。隨后從另一根相鄰的并行花管(抽吸采集花管)的兩端抽吸新生的鹵水，輸送到地面作進(jìn)一步開發(fā)利用。該開采方法的特點(diǎn)是由兩根從地面導(dǎo)入且深埋于儲(chǔ)鹵層的花管組成，注液補(bǔ)給花管的注入溶劑流量可通過注水壓力進(jìn)行調(diào)控，此技術(shù)在注水及抽取過程中能形成三維的穩(wěn)定地下水力流場(chǎng)，且開采方式靈活多變，大幅度提高了采鹽效率。
【專利說明】地下流場(chǎng)可控的并行管鹵水和固體鹽類采補(bǔ)技術(shù)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鹽湖地下鹵水與固體鹽類資源開采【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種鹽湖承壓水與潛水儲(chǔ)鹵層的淡水回補(bǔ)與鹵水開采方法，特別針對(duì)干旱區(qū)鹽湖地下鹵水與固體鹽類資源的采補(bǔ)技術(shù)方法與裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，鉀肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)增產(chǎn)增收的關(guān)鍵化肥之一，鹽湖鹵水中含有豐富的鉀元素，因此鹽湖鹵水資源的開發(fā)利用，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展具有十分重要的意義。
[0003]我國(guó)鹽湖液相資源多以地下鹵水礦床為主，它們多賦存于鹽類沉積物的孔隙中，以晶間鹵水的形態(tài)存在。目前鹽湖鹵水資源開采技術(shù)中主要有井式開采、渠式開采、井渠結(jié)合開采三種。其中，單純的渠式開采雖然可以減少投資，但因其裸露地表蒸發(fā)析鹽嚴(yán)重，無疑會(huì)加大渠道清鹽的工作量，而單純的井式開采投資大，容易造成井壁和繞井一定范圍內(nèi)地層結(jié)鹽(江梅，2003)。不管是上述哪種采集方式，隨著抽鹵的不斷進(jìn)行，晶間鹵水的水位都會(huì)不斷下降，久而久之都會(huì)使上層的固體鉀礦逐漸成為呆礦，造成鉀礦資源的浪費(fèi)，因此開發(fā)新型高效的鹽湖鹵水開采工藝，增大鹽類資源的產(chǎn)量，變得迫在眉睫。
[0004]鹽湖承壓儲(chǔ)鹵層鹵水和固體鹽類埋藏較深，無論是鹽還是存在于其孔隙中的鹵水一旦其自然平衡條件改變，水鹽體系必將向新的平衡方向發(fā)展，即鹽(圍巖)和水(鹵水礦)在采礦過程中一直處于動(dòng)態(tài)變化的狀態(tài)，可以互相轉(zhuǎn)化。根據(jù)這一固液轉(zhuǎn)化的基本原理，可研究在開采鹵水礦的同時(shí)，將部分固態(tài)鹽類轉(zhuǎn)化為液態(tài)并加以利用。對(duì)此，國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)人員提出了利用定向鉆探技術(shù)，向潛水含水層與深部含鹽層施工空間上相對(duì)的兩根傾斜的可滲透花管，通過其中一根花管將配制的不飽和溶劑補(bǔ)給含鹽層，促使溶劑與固體鹽類發(fā)生置換反應(yīng)，然后在另一根花管對(duì)這些轉(zhuǎn)化出的濃度較高的鹽溶液進(jìn)行采集，達(dá)到開采鹽類資源的目的。隨后此技術(shù)作了部分改進(jìn)，改進(jìn)方案為單獨(dú)向地下布置一根貫穿含鹽層的花管，從該管的一端注入不飽和溶劑以溶解固體鹽類，再?gòu)牧硪欢顺槲芙夂蟮柠u水溶液。原鹵水和固體鹽類的采補(bǔ)方法和改進(jìn)后的采補(bǔ)方法，雖然都能在一定程度上增加了鹽類資源的利用效率，但兩個(gè)方法均存在不飽和溶劑的補(bǔ)給影響范圍較小、鹵水資源回收效率較低，水資源利用程度有限，實(shí)施操作的可調(diào)控性差等問題，在生產(chǎn)過程中不宜于實(shí)施。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了更加有效地開發(fā)鹽湖豐富的鉀鹽類礦物資源，增高鹽類物質(zhì)的開采效率，本發(fā)明針對(duì)地下鹵水和固體鹽類的性質(zhì)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)研究出一種高效的地下流場(chǎng)可控的并行管鹵水和固體鹽類采補(bǔ)技術(shù)——三維空間壓力可控鹽類物質(zhì)采補(bǔ)技術(shù)，使開采價(jià)值較低的低品位固體鹽類也能夠開采使用，增加可利用的資源總量。此外，該方法具有操作方便，控制性強(qiáng),生產(chǎn)效率高,成本低等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]技術(shù)方案
[0007]根據(jù)不同鹽湖礦區(qū)的水文地質(zhì)條件，結(jié)合鹽湖中鹽類物質(zhì)的形成條件、礦床沉積相的差異、鹽礦層的滲透性與埋藏深度、承壓水與潛水鹽礦床的類型，以及不同的地下水流場(chǎng)與水化場(chǎng)類型，因地制宜地采用定向鉆技術(shù)向鹽湖地下，平行布置兩根貫穿于潛水含水層或深部承壓水含鹽層的可滲透花管，這兩根花管間隔一定的距離，距離可以根據(jù)地下含鹵層的空間分布特征及地層的滲透參數(shù)而作具體調(diào)整。該技術(shù)具體為:從其中一根可滲透花管兩端同時(shí)注入用以溶解固體鹽礦的不飽和溶劑，然后從另一根相鄰的花管兩端同時(shí)抽吸液態(tài)鹵水礦體。通過一端不飽和溶劑注入，一端抽取鹵水的過程，在地下鹵水層中形成一個(gè)三維的穩(wěn)定的齒水流場(chǎng)，不飽和溶劑從一側(cè)經(jīng)花管平穩(wěn)地壓入地下以溶解置換固體鹽類，溶解轉(zhuǎn)化成的可利用的鹽溶液，經(jīng)另一側(cè)花管抽吸鹵水輸送到地面作進(jìn)一步精制以滿足各種生產(chǎn)需求。見附圖1、2。
[0008]此種方法有三個(gè)主要特點(diǎn):
[0009]一是可增加花管的數(shù)量。此方法最少應(yīng)由兩根花管構(gòu)成基本補(bǔ)采單元，實(shí)際生產(chǎn)中可根據(jù)需要，施工多根花管形成多組生產(chǎn)單元，擴(kuò)大礦區(qū)的鹵水生產(chǎn)規(guī)模。
[0010]二是能實(shí)現(xiàn)連續(xù)開采。溶劑源源不斷地從地面壓入地下補(bǔ)給溶解鹵礦，并根據(jù)抽吸采集管道端的鹵水濃度調(diào)整補(bǔ)給管道的補(bǔ)給水量，在地下含鹵水層中形成穩(wěn)定的三維地下水流場(chǎng)，克服了傳統(tǒng)開采方法采鹵后要停采一段時(shí)間，等待地下水自然補(bǔ)給恢復(fù)水位后才繼續(xù)開采的不足；
[0011]三是開采方式靈活。具體體現(xiàn)在:
[0012](I)可根據(jù)礦區(qū)的地層結(jié)構(gòu)和含鹵水層的參數(shù)特征，改變注液壓力，控制采輸速率。
[0013](2)可調(diào)換三維地下水流場(chǎng)的徑流方向，最大限度利用水資源與鹵水資源，全面提高采輸速率。實(shí)現(xiàn)方式為:將注液補(bǔ)給花管改為抽吸采集花管，相應(yīng)地抽吸采集花管變?yōu)樽⒁貉a(bǔ)給花管，這樣地下鹵水流動(dòng)的方向即發(fā)生翻轉(zhuǎn)；
[0014](3)可間歇式注液，根據(jù)地面鹽田的工藝條件，在鹽田灌鹵時(shí)兩根花管同時(shí)工作，集中連續(xù)開采地下鹵水，而在鹽田曬鹽時(shí)，則可根據(jù)需要改由一根或兩根花管注液以充分溶解地下鹽類礦物，提高鹽類溶解總量，為下一次大量采鹵作準(zhǔn)備。
[0015](4)可升降花管地下埋藏深度，隨著鹵水礦床的不斷開采，鹽類物質(zhì)逐漸減少，地下鹵水層會(huì)出現(xiàn)被采空的現(xiàn)象，可根據(jù)地層具體情況，抬升花管的埋藏深度，最大限度地提高采鹵效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的基本補(bǔ)采單元(兩花管)示意圖:
[0017](1-壓力控制閥門2-普通隔水管道3-可滲透花管4-地下鹵水流向)
[0018]圖2是本發(fā)明的三維穩(wěn)定地下鹵水流場(chǎng)圖:
[0019](圖中箭頭方向?yàn)榈叵蔓u水流向)
具體實(shí)施方案
[0020]下面將結(jié)合附圖1進(jìn)一步說明本發(fā)明開采鹵水和固體鹽類的操作過程:
[0021]1.先在要開采的鹽湖礦區(qū)，根據(jù)當(dāng)?shù)靥赜械乃牡刭|(zhì)條件，布置好鉆孔點(diǎn)的數(shù)量和位置；
[0022]2.在已經(jīng)布置好的鉆孔點(diǎn)打鉆，采取土樣巖芯，對(duì)巖芯進(jìn)行分析，得到礦區(qū)的地下土層的結(jié)構(gòu)，掌握含水層、透水層的厚度和鹵礦的空間分布狀況；
[0023]3.在室內(nèi)對(duì)主要含鹵層的土樣做孔隙度實(shí)驗(yàn)和溶解實(shí)驗(yàn)，得到含鹵層土樣的孔隙度和礦化度，由此計(jì)算出地下主要透水層的孔隙容積和鹵礦儲(chǔ)量，從而計(jì)算出補(bǔ)給鹽礦所需要的注液壓力和不飽和溶劑的量；
[0024]4.根據(jù)鹽湖礦區(qū)的地層結(jié)構(gòu)，利用定向鉆向地下施工布置的兩根可滲透花管管道，根據(jù)計(jì)算的注液壓力向其中一根花管兩端注入預(yù)先選定的不飽和溶劑，溶解固體鹽類物質(zhì)，再?gòu)牧硪桓ü軆啥顺槲芙夂蟮男律u水，并輸送到地面進(jìn)一步利用；
[0025]5.根據(jù)地面鹽田的工藝條件，在鹽田灌鹵時(shí)兩根花管同時(shí)工作，集中連續(xù)開采地下鹵水，而在鹽田曬鹽時(shí)，則根據(jù)需要改由一根或兩根花管注液以充分溶解地下鹽類礦物，提高鹽類溶解總量，為下一次大量采鹵作準(zhǔn)備。
【權(quán)利要求】
1. 一種地下鹵水和固體鹽類的采補(bǔ)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鹽類資源的綜合開采，其權(quán)利要求:在地下儲(chǔ)鹵層內(nèi)布置兩根平行于地表的花管，組成一個(gè)基本的地下鹵水的補(bǔ)采單元。通過其中一根花管兩端向儲(chǔ)鹵層內(nèi)注入不飽和溶劑，溶劑通過花管進(jìn)入儲(chǔ)鹵層的孔隙內(nèi)溶解固體鹽礦物，在另一根相鄰排列的花管的兩端抽吸花管內(nèi)溶解態(tài)的新生鹵水，并輸送到地面加工廠。
2.本技術(shù)方法可根據(jù)生產(chǎn)需要的鹵水濃度調(diào)節(jié)采補(bǔ)流量，通過壓力水頭調(diào)節(jié)儲(chǔ)鹵層中相鄰并行排列的兩組花管的注入端和采取端的流量。
3.花管的注入與采取功能可以相互轉(zhuǎn)換，變注液補(bǔ)給花管為抽吸采集花管，相應(yīng)地變抽吸采集花管為注液補(bǔ)給花管，翻轉(zhuǎn)三維地下齒水流場(chǎng)，可最大限度地提高溶解鉀鹽的效率。
【文檔編號(hào)】E21B43/28GK104251132SQ201310253240
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2013年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月25日
【發(fā)明者】婁華君, 賈紹鳳, 梁健 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所