地下流场可控的并行管卤水和固体盐类采补技术制造技术

一种高效的盐湖地下卤水和固体盐类的开采技术方法。该技术方法在充分考虑盐湖矿区卤水层和固体盐类资源的赋存特性，以及其运移规律的基础上，通过定向钻技术方法向储卤层布置两根平行于地表面的花管，在其中一根花管(注液补给花管)的两端同时向储卤层内注入不饱和溶剂，溶解固体盐矿物。随后从另一根相邻的并行花管(抽吸采集花管)的两端抽吸新生的卤水，输送到地面作进一步开发利用。该开采方法的特点是由两根从地面导入且深埋于储卤层的花管组成，注液补给花管的注入溶剂流量可通过注水压力进行调控，此技术在注水及抽取过程中能形成三维的稳定地下水力流场，且开采方式灵活多变，大幅度提高了采盐效率。

【技术实现步骤摘要】
地下流场可控的并行管卤水和固体盐类采补技术
本专利技术属于盐湖地下卤水与固体盐类资源开采
，涉及一种盐湖承压水与潜水储卤层的淡水回补与卤水开采方法，特别针对干旱区盐湖地下卤水与固体盐类资源的采补技术方法与装置。
技术介绍
我国是农业大国，钾肥是农业生产增产增收的关键化肥之一，盐湖卤水中含有丰富的钾元素，因此盐湖卤水资源的开发利用，对于促进我国农业发展具有十分重要的意义。 我国盐湖液相资源多以地下卤水矿床为主，它们多赋存于盐类沉积物的孔隙中，以晶间卤水的形态存在。目前盐湖卤水资源开采技术中主要有井式开采、渠式开采、井渠结合开采三种。其中，单纯的渠式开采虽然可以减少投资，但因其裸露地表蒸发析盐严重，无疑会加大渠道清盐的工作量，而单纯的井式开采投资大，容易造成井壁和绕井一定范围内地层结盐(江梅，2003)。不管是上述哪种采集方式，随着抽卤的不断进行，晶间卤水的水位都会不断下降，久而久之都会使上层的固体钾矿逐渐成为呆矿，造成钾矿资源的浪费，因此开发新型高效的盐湖卤水开采工艺，增大盐类资源的产量，变得迫在眉睫。 盐湖承压储卤层卤水和固体盐类埋藏较深，无论是盐还是存在于其孔隙中的卤水一旦其自然平衡条件改变，水盐体系必将向新的平衡方向发展，即盐(围岩)和水(卤水矿)在采矿过程中一直处于动态变化的状态，可以互相转化。根据这一固液转化的基本原理，可研究在开采卤水矿的同时，将部分固态盐类转化为液态并加以利用。对此，国内相关技术人员提出了利用定向钻探技术，向潜水含水层与深部含盐层施工空间上相对的两根倾斜的可渗透花管，通过其中一根花管将配制的不饱和溶剂补给含盐层，促使溶剂与固体盐类发生置换反应，然后在另一根花管对这些转化出的浓度较高的盐溶液进行采集，达到开采盐类资源的目的。随后此技术作了部分改进，改进方案为单独向地下布置一根贯穿含盐层的花管，从该管的一端注入不饱和溶剂以溶解固体盐类，再从另一端抽吸溶解后的卤水溶液。原卤水和固体盐类的采补方法和改进后的采补方法，虽然都能在一定程度上增加了盐类资源的利用效率，但两个方法均存在不饱和溶剂的补给影响范围较小、卤水资源回收效率较低，水资源利用程度有限，实施操作的可调控性差等问题，在生产过程中不宜于实施。
技术实现思路
为了更加有效地开发盐湖丰富的钾盐类矿物资源，增高盐类物质的开采效率，本专利技术针对地下卤水和固体盐类的性质特点，设计研究出一种高效的地下流场可控的并行管卤水和固体盐类采补技术——三维空间压力可控盐类物质采补技术，使开采价值较低的低品位固体盐类也能够开采使用，增加可利用的资源总量。此外，该方法具有操作方便，控制性强,生产效率高,成本低等优点。 技术方案 根据不同盐湖矿区的水文地质条件，结合盐湖中盐类物质的形成条件、矿床沉积相的差异、盐矿层的渗透性与埋藏深度、承压水与潜水盐矿床的类型，以及不同的地下水流场与水化场类型，因地制宜地采用定向钻技术向盐湖地下，平行布置两根贯穿于潜水含水层或深部承压水含盐层的可渗透花管，这两根花管间隔一定的距离，距离可以根据地下含卤层的空间分布特征及地层的渗透参数而作具体调整。该技术具体为:从其中一根可渗透花管两端同时注入用以溶解固体盐矿的不饱和溶剂，然后从另一根相邻的花管两端同时抽吸液态卤水矿体。通过一端不饱和溶剂注入，一端抽取卤水的过程，在地下卤水层中形成一个三维的稳定的齒水流场，不饱和溶剂从一侧经花管平稳地压入地下以溶解置换固体盐类，溶解转化成的可利用的盐溶液，经另一侧花管抽吸卤水输送到地面作进一步精制以满足各种生产需求。见附图1、2。 此种方法有三个主要特点: 一是可增加花管的数量。此方法最少应由两根花管构成基本补采单元，实际生产中可根据需要，施工多根花管形成多组生产单元，扩大矿区的卤水生产规模。 二是能实现连续开采。溶剂源源不断地从地面压入地下补给溶解卤矿，并根据抽吸采集管道端的卤水浓度调整补给管道的补给水量，在地下含卤水层中形成稳定的三维地下水流场，克服了传统开采方法采卤后要停采一段时间，等待地下水自然补给恢复水位后才继续开采的不足； 三是开采方式灵活。具体体现在: (I)可根据矿区的地层结构和含卤水层的参数特征，改变注液压力，控制采输速率。 (2)可调换三维地下水流场的径流方向，最大限度利用水资源与卤水资源，全面提高采输速率。实现方式为:将注液补给花管改为抽吸采集花管，相应地抽吸采集花管变为注液补给花管，这样地下卤水流动的方向即发生翻转； (3)可间歇式注液，根据地面盐田的工艺条件，在盐田灌卤时两根花管同时工作，集中连续开采地下卤水，而在盐田晒盐时，则可根据需要改由一根或两根花管注液以充分溶解地下盐类矿物，提高盐类溶解总量，为下一次大量采卤作准备。 (4)可升降花管地下埋藏深度，随着卤水矿床的不断开采，盐类物质逐渐减少，地下卤水层会出现被采空的现象，可根据地层具体情况，抬升花管的埋藏深度，最大限度地提高采卤效率。 【附图说明】 图1是本专利技术的基本补采单元(两花管)示意图: (1-压力控制阀门2-普通隔水管道3-可渗透花管4-地下卤水流向) 图2是本专利技术的三维稳定地下卤水流场图: (图中箭头方向为地下卤水流向) 具体实施方案 下面将结合附图1进一步说明本专利技术开采卤水和固体盐类的操作过程: 1.先在要开采的盐湖矿区，根据当地特有的水文地质条件，布置好钻孔点的数量和位置； 2.在已经布置好的钻孔点打钻，采取土样岩芯，对岩芯进行分析，得到矿区的地下土层的结构，掌握含水层、透水层的厚度和卤矿的空间分布状况； 3.在室内对主要含卤层的土样做孔隙度实验和溶解实验，得到含卤层土样的孔隙度和矿化度，由此计算出地下主要透水层的孔隙容积和卤矿储量，从而计算出补给盐矿所需要的注液压力和不饱和溶剂的量； 4.根据盐湖矿区的地层结构，利用定向钻向地下施工布置的两根可渗透花管管道，根据计算的注液压力向其中一根花管两端注入预先选定的不饱和溶剂，溶解固体盐类物质，再从另一根花管两端抽吸溶解后的新生卤水，并输送到地面进一步利用； 5.根据地面盐田的工艺条件，在盐田灌卤时两根花管同时工作，集中连续开采地下卤水，而在盐田晒盐时，则根据需要改由一根或两根花管注液以充分溶解地下盐类矿物，提高盐类溶解总量，为下一次大量采卤作准备。本文档来自技高网...

【技术保护点】
在地下储卤层内布置两根平行于地表的花管，组成一个基本的地下卤水的补采单元。通过其中一根花管两端向储卤层内注入不饱和溶剂，溶剂通过花管进入储卤层的孔隙内溶解固体盐矿物，在另一根相邻排列的花管的两端抽吸花管内溶解态的新生卤水，并输送到地面加工厂。

【技术特征摘要】
1. 一种地下卤水和固体盐类的采补技术，实现盐类资源的综合开采，其权利要求:在地下储卤层内布置两根平行于地表的花管，组成一个基本的地下卤水的补采单元。通过其中一根花管两端向储卤层内注入不饱和溶剂，溶剂通过花管进入储卤层的孔隙内溶解固体盐矿物，在另一根相邻排列的花管的两端抽吸花管内溶解态的新生卤水，...

【专利技术属性】
技术研发人员：娄华君，贾绍凤，梁健，
申请(专利权)人：中国科学院地理科学与资源研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11