[发明专利]一种薄层天然碱的开采方法

说明书

本发明适用于矿山开采技术领域，提供了一种薄层天然碱的开采方法；包括以下步骤：钻井，在天然碱矿层进行地应力测试，确定最大主应力方向；沿最大主应力方向布置压裂井和采卤井，进行钻井，以一口压裂井和至少为两口采卤井为一个井组，可设置多个井组；完井，压裂井下套管、固井，水泥砂浆返至地面；压裂，从最深矿组开始，在压裂井进行分层射孔和水力压裂，并对裂缝的扩展方向和规模进行监测；开采，开采该矿组的天然碱；充填溶腔，在该矿组形成较大溶腔，即天然碱开采到一定程度时，用抗碱水泥砂浆或抗碱的泡沫水泥浆充填天然碱采出形成的溶腔；开采较浅一级矿组。

技术领域

本发明涉及矿山开采技术领域，具体是一种薄层天然碱的开采方法。

背景技术

目前，矿井盐(或天然碱)的开采方法主要有单井对流法(或称为“单井吞吐法”)、水力压裂连通井法和水平对接连通井法(或称为“钻井水溶采矿法”)等。单井对流法是指直井建井完成后,在井内下入油管(中心管),从油管及油管与技术套管间环隙注水或溢卤的方法。水力压裂连通法是指相邻两口直井建井完成后,用水力压裂连通法把两井底从盐层内贯通,进而一口井注水,另一口井出卤的采卤方法。生产期内产卤量大、卤含高。水平对接连通井法是指通过定向钻探施工水平对接井组，其中每个井组含1～2口垂直井和1口水平井，形成一个地下采矿通道。通过管线注入热水溶解地下矿藏，从另一口井返出卤水，从而实现钻井水溶开采。一般来说，单井对流法的溶腔平均半径只有几十m，采收率较低。水力压裂连通井、水平对接连通井的采收率较高，是目前井矿田主要采用的开采方法。

但是，采用这两种开采方法时，溶腔的最大安全跨度(即溶腔顶板不发生垮落)一般在100m之内。为了追求开采效益，水力压裂连通井和水平对接连通井的井距一般都在250～300m甚至更长，远远超过最大安全跨度，采空后巨大溶腔的顶板容易发生整体塌落现象，甚至发生地面塌陷。为避免这些情况，现提出一种薄层天然碱的开采方法来解决该技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种薄层天然碱的开采方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种薄层天然碱的开采方法，包括以下步骤：

钻井：天然碱矿层进行地应力测试，确定最大主应力方向；沿最大主应力方向布置压裂井和采卤井的位置进行钻井，以一口压裂井和至少为两口采卤井为一个井组，设置多个井组；

完井：压裂井下套管、固井，水泥砂浆返至地面；采卤井在矿层段采用筛管或砾石充填等方式完井；

压裂：从最深矿组开始，在压裂井进行分层射孔和水力压裂，并对裂缝的扩展方向和规模进行监测；

开采：开采该矿组的天然碱；

溶腔充填：在该矿组形成较大溶腔，即天然碱开采到一定程度时，用抗碱水泥砂浆或抗碱的泡沫水泥浆充填天然碱采出形成的溶腔，增强溶腔顶板的稳定性；也可视该矿组天然碱的采收率，继续开采该矿组的天然碱；

开采较浅一级矿组：依次开采较浅一级矿组，重复射孔、压裂、开采和充填溶腔等步骤，直至开采完该井组所有的天然碱矿。

作为本发明进一步的方案：所述地应力测试采用水压致裂法。

作为本发明再进一步的方案：所述压裂井和采卤井均穿透薄层天然碱层。

作为本发明再进一步的方案：所述压裂井和采卤井均穿透薄层天然碱层。

作为本发明再进一步的方案：所述压裂井和采卤井均为直井。

作为本发明再进一步的方案：多个井组中的井深度不等。

作为本发明再进一步的方案：所述井组包括1口压裂井和2口采卤井。

作为本发明再进一步的方案：所述井组包括1口压裂井和4口采卤井。