[發明專利]水平裂隙波動溶浸采礦法

有效

• 申請號: 200710053433.3
• 申請日: 2007-09-30
• 公開（公告）號: CN101126309A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發明（設計）人: 魏寧;李小春
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;C22B3/04
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所
• 代理人: 黃瑞棠

技術領域

本發明涉及一種采礦法，尤其涉及一種基于水平裂隙與壓力波動的波動溶浸采礦法，廣泛應用于鈾、銅、金、稀土、鋅等礦物的溶浸開采領域。

背景技術

傳統的原地溶浸采礦法是在注入井施加一定的恒定壓力注入溶浸劑，溶浸劑在礦層中與某些礦物發生物理、化學反應生成溶浸液，并在采收井中直接抽取溶浸液，通過溶浸液獲取有用礦物。采收率和采收速度是溶浸采礦的重要指標，是衡量提高資源利用率的指標，也是衡量溶浸開采狀況的一個重要依據。注入井和采收井的相對位置直接影響到溶浸劑的溶浸范圍和溶浸強度，鉆井的分布位置不同導致不同的溶浸范圍和溶浸強度；同時巖土體為非均勻的材料，由于裂隙、溶洞等切割巖體形成各種非均勻的巖體和巖塊，導致了各樣的優勢流動區域和優勢流動通道。傳統方法注入的溶浸劑主要通過優勢流動區域和優勢流動通道直接進入采收井。溶浸劑影響礦層的范圍有限，而礦層中的相對小滲透區域，溶浸劑流動緩慢或者不流動，形成“溶浸死區”或“死角”。

如圖1，在有優勢流動通道的情況下，溶浸流體主要沿裂隙(6)、溶洞(8)等優勢流動面或流動通道中流動，而溶浸劑無法同優勢流動面(通道)周圍的礦層(7)充分流動、接觸、反應獲取礦物，從而該區域的礦體無法充分采收。

如圖2，在有低滲區域情況下，溶浸劑主要通過高滲區域(5)流動，很少或者無溶浸劑通過低滲區域(4)流動。

圖1、2顯示常規的原地溶浸開采方法的溶浸范圍(影響范圍)非常有限，降低了礦物溶浸開采的范圍和礦藏的采收率和采收速度。

綜上所述，傳統的原地溶浸采礦有以下缺點：

①傳統的原地溶浸開采方法需要很多注入井和采收井，而鉆井在整個溶浸開采中的成本比重是很大的，非常昂貴；同時溶浸影響范圍受注入井和采收井的相對位置影響，溶浸范圍和溶浸強度會受到鉆孔布置的影響，有溶浸死角；

②由于礦層巖土介質性質的非均勻性和變異性導致溶浸劑優勢流動，溶浸開采過程對礦層的影響有限；

③低滲區域的溶浸開采主要依靠分子擴散而不是對流、彌散來完成溶浸開采過程，因此低滲區域的開采速度慢，影響礦藏的采收率和采收速度。

如何降低溶浸的成本，減少鉆孔使用量，提高溶浸范圍，如何解決由于礦層的非均勻性導致的溶浸困難，如何提高溶浸開采的采收率、采收范圍和采收速度？均是需要重點解決的問題。

發明內容

本發明的目的就在于克服現有技術存在的上述問題和不足，擴大現有技術的使用范圍，提供一種水平裂隙波動溶浸采礦法，即一種基于礦層水平裂隙、礦層流體壓力波動和氣液混合物高壓縮性的波動溶浸采礦法。本發明簡單、有效，有利于提高礦物的采收率、采收速度和采收范圍，降低采礦成本。

本發明的目的是這樣實現的：

原地溶浸采礦法經過半個多世紀的發展，已經成為一種已被廣泛應用于鈾、銅、金、稀土、鋅、釷等礦藏的溶浸開采領域。本發明是對原地溶浸采礦法的改進，場地布置如圖3所示，包括下列步驟：

①形成注入井(1)和采收井(9)，或者將注入井(1)和采收井(9)合并為一種鉆井，通過壓力交替實現溶浸劑的注入和溶浸液的采收；并在礦層(3)中制造水平裂隙面(2)；

②通過高壓注入設備將混合形成的高壓縮性流體經過注入井(1)注入礦層(3)，或者采用氣體和溶浸劑交替注入的方法在礦層(3)中形成高壓縮性流體；

③不斷波動礦層(3)中的流體壓力，即通過不斷升高或降低注入井(1)和采收井(9)的壓力來實現礦層中混合流體壓力的波動變化；

④在采收井(9)或者注入井(1)中收取含有礦藏的溶浸液；

⑤重復以上步驟①②③，直到溶浸獲取的礦藏濃度低于經濟開采濃度為止。

本發明的工作原理：

如圖3，在礦層(3)中形成水平裂隙面(2)；在一定壓力下形成溶浸劑和氣體的混溶(或混合)流體，增大流體的脹縮性質，形成高壓縮性混合流體；將混合流體通過注入井(1)和水平裂隙面(2)注入礦層(3)，然后不斷降低和提高注入井(1)的壓力，導致礦層(3)的混合流體的壓力不斷變化波動，形成混合流體的膨縮變形，使得混合流體不斷在礦層(3)和水平裂隙面(2)之間流動，同時增加礦層中優勢流動和非優勢流動區域的流動，然后在采收井(9)獲取溶浸液。

本發明具有下列優點和積極效果：

①大幅度減少整個原地溶浸的鉆孔數量，大幅度降低溶浸開采的成本；同時降低注入井(1)和采收井(9)布井位置對采收率和采收范圍的影響；減少溶浸死角。