老撾萬象鉀鹽礦油墊熱溶開采工藝研究

1、油田、 礦 山、 電力設(shè)備 管理 與技術(shù) C h i n aS c i e n c e & T e c h n o l o g yO v e r v i e w老撾萬象鉀鹽礦油墊熱溶開采工藝研究 陳善武 ( 中國(guó)水 電礦業(yè)( 老撾) 鉀鹽有限公司， 重慶 4 0 4 0 0 1 )【 摘 要l 老撾塔貢鉀鎂鹽礦區(qū)位于老撾萬象市北東萬象平原北東賽塔尼縣境內(nèi)， 海源陸相為主的蒸發(fā)巖類沉積礦床。 以光鹵石為主， 其次為鉀 石鹽型礦

2、石。 平均品位： K c 11 4 ． 4 8 ％， Mg C I2 2 ． 4 7 ％ ， N a C 13 1 ． 1 1 ％ ， H2 O2 5 ． 1 8 ％， 水不溶物1 ． 3 7 ％。 礦層平緩且穩(wěn)定， 分布連續(xù)， 礦體頂板為泥巖和鹽巖， 間接頂板為大厚度 鹽巖。 上述地質(zhì)條件適用于鉆井水溶開采?！?關(guān)鍵詞】 鉀鎂鹽礦 鉆井水溶 雙井油墊熱溶 溶解階段 [ A b s t r a c t ] L a o sT a h g

3、o np o t a s s i u m a n dma g n e s i u m s a l ta r e al o c a t e di nV i e n t i a n e ， L a o sV i e n t i a n eP l a i nC i t y ， No r t hE a s t ， N o r t hE a s tS a i t a n yC o u n ~，s e a — b a s e dt e r r

4、e s t r i a le v a p o r a t i o ns o u r c er o c k ss e d i m e n t a r yd e p o s i t s ． M a i n l yi nc a m a l l i t e ， s y l v i t ef o l l o w e do r e s ． Av e r a g eg r a d e ： KC 11 4 ． 4 8 ％ ， M g C1 22 2 ．

5、 4 7 ％ ，N a C 13 1 ． 1 1 ％ ， H O 2 5 ． 1 8 ％ ， 1 ． 3 7 ％ w a t e r i n s o l u b l e s ． S e a m f l a ta n ds t a b l e ， c o n t i n u o u sd is t r i b u t i o n ， o r er o o f s h a l ea n dr o c ks a l t ， i n d

6、i r e c tr o o f l a r g et h i c k n e s so fr o c ks a lt ． Th ea b o v ec o n d i t i o n sa p p l yt ot h eg e o l o g i c a ld r i l l i n gs o l u t i o nmi n i n g ．[ K e yw o r d s ]D i s s o l v e dp h a s eDo u

7、 b l eo i 1c u s h i o nf e v e rd i s s o l v ed r i l l i n gs o l u t i o nP t a s s i u ma n dm a g ne s i u m s a l t1礦體地質(zhì)特征 老撾塔貢鉀鎂鹽礦區(qū)位于老撾萬象市北東萬象平原北東賽塔 尼縣境 內(nèi)， 地屬老撾萬象平原 ， 萬象平原屬于泰 國(guó)沙空那空平原北 西的一部 分， 沙空那 空平原屬于東 印支板塊 的呵叻

8、盆地 ， 屬 中生代 拗陷盆地 ， 海源 陸相為主 的蒸發(fā)巖類沉積礦床。塔貢礦區(qū)地形平坦 ， 海拔 1 6 0 -1 9 0 m， 總體地勢(shì)北高南低。 鉀鎂 鹽礦 賦存 于塔 貢向斜核部 、 古近系塔貢組 下段下亞段 中， 呈層狀產(chǎn) 、出 ， 寬緩平透鏡體狀， 連續(xù)性較好， 礦體傾角5 - 1 1 o ， 局部2 0 。 ； 塔貢鉀 ，鹽礦 以光 鹵石 為主 ， 其次為鉀石鹽型礦石。 礦石礦物成分主要為光 鹵 石( 9) ， 次為石鹽、

9、 硬石膏 、 石膏 、 鐵泥質(zhì)、 鉀石 、 白 硼鈣石等。 礦石 中的主要化學(xué)成分 為 ： N a C 1KC 1C a C 1 ， Mg C 1 ，C a S O和水 不溶 物 ； 平 均品位 ： KC l1 4 ． 4 8 ％， Mg C 12 2 ． 4 7 ％ ， N a C 13 1 ． 1 1 ％， H ， O2 5 ． 1 8 ％， 水不溶物1 ． 3 7 ％ 。 光鹵石礦石 、 溢 晶石光鹵石礦石 、 水氯鎂石 光 鹵石

10、礦石 、 鉀石 鹽礦 石、 含光 鹵石鉀石鹽礦石 、 光 鹵石鉀石 鹽礦 石 ， 其 中以光 鹵石礦石為主 ； 礦石結(jié)構(gòu) ： 全晶質(zhì)、 它形 、 半 自形、 自 形 粒狀結(jié)構(gòu) 、 不等粒結(jié)構(gòu)、 偶見交代殘余結(jié)構(gòu)。 礦石構(gòu)造 ： 塊狀構(gòu)造 、 層 狀構(gòu)造、 條帶狀構(gòu)造 、 脈狀構(gòu) 造。2鉆井水溶開采的選擇 ( 1 ) 地質(zhì) 條件 ： 從老撾萬象 鉀鹽礦地質(zhì)條 件分析 ， 該礦KC 1 品位 較高 ， 平均1 4 ． 4 8 ％ ， ( 揭

11、露獲取均含不等厚不 同品位的溢晶石 、 水氯 鎂石 層厚 ， 平均5 6 ． 9 2 m， 分布面積大， 礦體埋藏較淺 ， 礦體相對(duì)封 閉 ， 礦層呈層狀 、 似層狀、 產(chǎn)狀平緩且穩(wěn)定 ， 礦層分布連續(xù) ， 礦體頂板 為泥巖和鹽巖， 間接 頂板為大厚度鹽巖 。 上述地 質(zhì)條件適用于鉆井 水溶開采方法 。( 2 ) 可行性評(píng)價(jià) ： 對(duì) 固采方案與溶采方案( 包括相應(yīng) 的加工工藝 和公用輔助設(shè)施方案 行 了詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì) 比較， 由于溶采方

12、案存 在如下優(yōu)點(diǎn) ①采礦人員少 ， 勞動(dòng)強(qiáng)度低 ， 工作環(huán)境安全 ； ②回收率較 高 ， 資源利用率高 ， 礦山服務(wù)年 限長(zhǎng) ； ③循環(huán)生產(chǎn)、 環(huán)境污染少 ； ④投 資低 ， 綜合 經(jīng)濟(jì) 效益 好等 等 綜合考慮鉆井水溶法在技術(shù)的先進(jìn)性、 經(jīng)濟(jì)上合理陛以及生產(chǎn) 上的安全可靠性 ， 特別是對(duì)環(huán) 境的破壞性諸 多方面均優(yōu)于 固采 。 因此開采老撾鉀鎂鹽最理解的方法 是鉆井水溶開采法 。 從塔貢 向斜核 部開始 ， 自 下而上分層開采。3油墊

13、雙井熱溶浸選擇性生產(chǎn)工藝 3 ． 1 鉆井水溶法： 分為單井對(duì)流法， 雙井對(duì)流法， 多井對(duì)流法 單井對(duì)流法在開采過程 中易過早暴露頂板而垮塌 ， 并造成井管 的彎曲和折 斷， 使得 生產(chǎn) 井安 全生產(chǎn)期短 ， 產(chǎn)量小 ， 鹵水濃度低 ， 回收率低 ， 修井費(fèi)用高 ， 礦床所在地表不允許變形破壞 ， 上覆含水層不 能被污染 ， 所 以也不宜采用單井對(duì)流法 ； 多井對(duì)流法 ， 對(duì)上履地層承 壓 性、 致密性有 要求 ， 結(jié)合本礦 區(qū)礦層 埋

14、深淺 、 上無厚大 致密性巖 石 ， 根據(jù)力學(xué)性質(zhì) ， 不宜選用多井對(duì)流生產(chǎn)。 所 以本礦區(qū)開采選用雙 井對(duì) 流生產(chǎn)法 。3 ． 2油 墊水 溶 開采 在開采過程 中， 控制性 向井水注柴油 ， 讓柴油把溶液與頂板隔 離 ， 形成 隔離層 ， 避免溶液上溶 ， 過早暴露頂板 ， 同時(shí)控 制溶腔范 圍，確保安全礦柱的大小 ， 人為控制 自下而上對(duì)礦層進(jìn)行控 制溶采的方 式為油墊水溶開采 。 油墊水溶開采優(yōu)勢(shì) ： 防止 因溶腔 頂板暴露 面

15、積 過大而造成垮塌 ， 礦產(chǎn)資源 的回收率高。 其連通后 ， 采 出的 鹵水濃度 高 ， 產(chǎn)量大 。3 ． 3配制 溶浸 液 確定了開采工藝為連通井油墊溶解開采法后 ， 而溶解開采對(duì)象 為Kc l ， 但 礦石 中Kc l 的平均品位僅 為1 4 ． 4 8 ％， 其余為易溶 解 的N a C 1 和Mg C 1 ， 。 為了減少雜質(zhì)礦物的采出量 ， 簡(jiǎn)化后續(xù)加工工藝 ， 消 除廢液和廢料對(duì)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成的污染 ， 最大限度地采出K C

16、1 ， 必須對(duì) 溶浸液按溫度、 成分實(shí) 時(shí)進(jìn)行配制 。3 ． 4配備生產(chǎn)管柱 借 鑒 國(guó) 內(nèi)外 成 熟經(jīng) 驗(yàn) ， 本礦 區(qū)鉆 井 采 用后 期 完 井方 式 。 根 據(jù) 光 鹵石礦層 地 質(zhì)情 況來 確 定技 術(shù)套 管 的精 確下 入深 度 ， N 8 0型 中2 4 4 ． 4 8 ×l 1 ． 0 5 技術(shù)套 管鞋 的位置 原則 上下 在光 鹵石層 的 頂 板 以下礦 層 內(nèi)2 m。根據(jù)建槽要 求， 生產(chǎn)套管 ， 配套安裝

17、井 下液位計(jì)； 原則上在光 鹵石礦層底板 以上 l m 左右 下設(shè) ①1 6 8 ． 2 8 * 1 0 ． 5 9 ； 生產(chǎn)管下管 口以下 7 ． 5 m， 為 中1 1 4 ． 3 0 * 7 ． 3 7 ； 中心管管 口位置 ， 保證7 ． 5 m的兩 口 距 ， 中心管下管 口配0 ． 6 m的花管 。 ( 三管油墊示意 圖如 圖l 所示 。 )4生產(chǎn) 階段 根據(jù)本礦 區(qū)鉀鎂鹽礦特殊性 、 水溶開采特點(diǎn)和溶腔發(fā)展要求 ，生產(chǎn)階段

18、劃分為建腔 期、 建槽期 、 擴(kuò)槽期 、 上切生產(chǎn)期 、 封井 回填 期 等五個(gè)階段 。4 ． 1建槽期 此階段主要 目的： 攜帶鉆 井巖屑 ， 形成殘 留不溶物堆積空間 。 通 過注入工業(yè)淡水 ， 利用水 的紊流狀態(tài) ， 建好規(guī)則底槽 。 建腔期注油勤 注油 、 過量 注油原則 ， 建腔 完成 ， 集中收油， 并計(jì)量 。4 ． 1 ． 1建槽 示意 國(guó)如 圖24 ． 1 ． 2建槽參數(shù) 建腔參數(shù)如表1 。4 ． 2建腔 期 4 ． 2

19、 ． 1建 腔期 示意 圖如 圖3考慮溶腔 的發(fā)展情況和穩(wěn)定性需要 ， 并保持一定的油墊效果 ，按照不 同的注水量 與注水方 式設(shè)計(jì) 。作者簡(jiǎn)介： 陳善武( 1 9 6 9 一 ) ， 男， 重慶開縣人， 工程師， 經(jīng)濟(jì)師， 從事礦鹽開發(fā)研究工作。1 6 02 0 14 年 7 月 上 $ 1 3J ~ 總 第 1 9 3 期油 田、 礦山 、 電力設(shè)備 管理 與技術(shù) C h i n aS c i e n c e & T e

20、c h n o l o g yO v e r v i e w表 1表 2表 3表 44 ． 4生 產(chǎn)上切 期 生產(chǎn)上切期生產(chǎn)鹵水 才算是真正 的加工 鹵水 ， 產(chǎn)量大 、 鹵水質(zhì) 量穩(wěn)定 ， 每次上切厚度根據(jù)礦層厚度及礦石 品位、 開采要求作適當(dāng) 分段 。 每井都會(huì)不 同， 一般厚控制在5 - 1 O r e 為適 。4 ． 4 ． 1 上切 期 示 意 圖如 圖54 ． 4 ． 2 上切期 參數(shù)上切 期參數(shù)如表4 。雙 井生產(chǎn) ， 產(chǎn)

21、量 ： 3 0 一 一 4／ h ， 采用雙 井交替注 水。生產(chǎn) 期注 油量逐步添加 ， 總量控制在大約2 3 0 - 2 5 0 方 。4 ． 5回填封 井 鉆井專業(yè)技術(shù) 、 此處不作工藝介紹( 略 ) 。5實(shí)施效果 從2 0 1 2 年1 2 月 1 6 日 起 ， 礦區(qū)G F 5 1 ／ 5 2 、 G G 6 1 ／ 6 2 、 G H 5 1 ／ G H 5 2 、G H 6 1 ／ 6 2 等4 對(duì)井組相繼投入生產(chǎn)運(yùn)行， 按

22、照上述階段性控制 ， 截止 2 0 1 4 年6 月1 6 日， 全部進(jìn)入上切生產(chǎn) ， 鹵水成分符合設(shè)計(jì)指標(biāo) ， 井下控 制安全。 值得注意的是 ， 鉆井油墊熱溶開采存在如下控制難點(diǎn) ： 第一 一 ? ·上 接第 1 5 9 頁 記載的地 震震級(jí)大于4 ． 7 級(jí)的地震有5 2 次 。4水文地質(zhì)特征 4 ． 1補(bǔ)給 工作區(qū)內(nèi)岷江推覆構(gòu)造帶熱礦水補(bǔ)給主要為大氣降水 ， 補(bǔ)給區(qū) 位于岷江主河道與羊洞河( 東北河) 分水嶺一帶 ，

23、海拔高程一般3 6 O o _ -4 4 ( D m， 褶皺 、 斷裂發(fā)育， 主要為香蠟臺(tái)斷裂及其邊幕褶皺 ， 分布地層 主要 為二 疊系及石炭 系雪寶頂組碳酸 鹽巖 ， 其次為三 疊系 砂板巖 ，接受 大氣 降水補(bǔ) 給， 沿巖 層面 、 巖溶管道或斷裂破碎帶滲入地 下深 部， 補(bǔ)給西溝組灰?guī)r， 三疊系砂板巖地下水也可能少量越流補(bǔ)給深 部地 下水 。 構(gòu)造帶 內(nèi)扎依 溝向斜為一相對(duì)獨(dú)立 的水文地質(zhì) 單元 ， 補(bǔ) 給區(qū)位于香蠟臺(tái)分水嶺一帶

24、， 通過香蠟臺(tái)斷裂帶導(dǎo)水補(bǔ)給深部石炭 系地層。 摩天嶺地塊熱礦水的補(bǔ)給區(qū)主要位于岷江與涪江分水嶺及 其以西斜 坡地帶 ， 海拔 高程一般 3 6 0 0 — 4 5 0 0 m， 紅 星巖海 拔最高 5 0 1 0 m， 出露大量 二疊系和石炭系灰?guī)r 、 白云巖 ， 受大氣降水補(bǔ)給 。4 ． 2徑 流 岷江推覆構(gòu)造帶的香蠟臺(tái)推覆體、 哈拉隆推覆體和達(dá)波俄推覆 體深部地下水在水頭壓力作用下向東徑流， 古溶蝕面是地下水的主 要徑流通道和存儲(chǔ)

25、空間 ， 并在推覆構(gòu)造帶前緣受 阻。 扎依 溝向斜深 部石炭系地層的地下水 向東徑流 ， 在塔瑪一黃勝 關(guān)斷裂帶受 阻。 摩 天嶺地塊接受大氣降水補(bǔ)給后 ， 順層面裂 隙或溶洞 向深部徑流 ， 徑 1 6 22 0 1 4 # - 7 ~ 上第 1 3 期總 第 1 9 3 期注油退油頻繁， 上切 階段又會(huì)出現(xiàn)大量退油及 注油工作和建槽 階段 每 天注油兩 三次 ， 過量注油 ， 也會(huì)形成收油工作 ， 勞動(dòng)強(qiáng)度大 ， 油耗 損失、 環(huán)保

26、風(fēng)險(xiǎn) ； 第二 ： 生產(chǎn)調(diào)節(jié)復(fù)雜 ， 每 口 井不 同階段產(chǎn) 生的鹵水 要分開存儲(chǔ) ， 一個(gè) 階段的 鹵 水 可作用另一階段 的注劑， 隨時(shí)可排 ， 隨 時(shí)可用 ， 增 加一定容量 的鹵水池和管線及設(shè)備 。 第 三 ： 熱溶 開采 ， 管 線結(jié)晶堵管事故頻繁 ， 本身的溫降， 不 同溫度溶劑 的倒換使用， 以及 停產(chǎn)檢修期 ， 都是特別容易出現(xiàn)堵管。參考文獻(xiàn)：[ 1 ] 王清 明． 鹽類礦床水溶開采[ H ] ． 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社

27、會(huì)。 2 0 0 3 ．[ 2 ] 蘇如海． 芒硝單井油墊法注采工藝研 究 [ J ] ． 中國(guó)井礦鹽， 2 0 11 ， 4 2( 5 ) 17 - 2 0 ．[ 3 ] K — U T E CS A L TT E C H N O L O G I E Sp r o d u c t i o no ff e r t 1 1 1 s e rg r a d ep o t a s hf r o mr e s o u r c e so ft h

28、a n g o n ed e p o s i tn e a rv i e n t i a n e ／ L a o sp r o c e s sd e s i g na n db a s i ce n g i n e e r i n gf i n a lr e p o r t[ 4 ] V I E N T I A N E12 0 K t ／ aP O T A S HP R O J E C TS i n o h y d r oM i n i

29、 n g( L a o ) ． 。L t d ．流方 向總體 向西 ， 于岷江推覆構(gòu)造帶前緣受 阻。4 _ 3排 泄 摩天嶺地塊地下水 的天然排泄點(diǎn)僅見于岷江大橋 下的H ， s 泉 。5結(jié)語 ( 1 ) 玄武巖是該地 區(qū)地下熱源的主要來源巖層 ； 碳酸鹽巖是熱 良導(dǎo)體 ， 也是該地 區(qū)的主要儲(chǔ)水 、 儲(chǔ)熱層 而板巖及砂頁巖 ， 是工作 區(qū) 主要阻水隔熱蓋層 。( 2 ) 工作區(qū)地層傾 角普遍較 陡， 巖溶 較發(fā)育 ， 淺部地 下水容

30、易 沿 斷裂和巖溶管道向深部運(yùn)移 ， 強(qiáng)烈擠壓形成的褶皺為深部地 下水提 供 了 良好的存儲(chǔ) 空間。( 3 ) 具有地下熱源 和儲(chǔ)水儲(chǔ)熱層 ， 且 有斷裂破碎帶 、 裂縫作為 水 熱傳導(dǎo)通道 ， 更有相對(duì) 阻水隔熱的蓋層予 以保護(hù) ， 正是地 下熱礦 水 形成和存儲(chǔ)的必備條 件。( 4 ) 新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及地震活動(dòng)強(qiáng)烈 ， 地殼內(nèi)部應(yīng)力在地表能量釋放 強(qiáng)烈 ， 為地 下熱水 的形成提供 了有利條件 。參 考 文 獻(xiàn) ：[ 1 ] 《 地