水平井溶浸采矿法 【技术领域】
本发明涉及一种采矿法，尤其涉及一种水平井溶浸采矿法，广泛应用于铀、铜、金、稀土、锌等矿物的溶浸开采领域。特别是适用于矿藏埋藏较深，矿层较薄的矿藏溶浸开采。
背景技术
传统的原地溶浸采矿法是在注入井施加一定的恒定压力注入溶浸剂，溶浸剂在矿层中与某些矿物发生物理、化学反应生成溶浸液，并在采收井中直接抽取溶浸液，通过溶浸液获取有用矿物。采收率和采收速度是溶浸采矿的重要指标，是衡量提高资源利用率的指标，也是衡量溶浸开采状况的一个重要依据。注入井和采收井的相对位置直接影响到溶浸剂的溶浸范围和溶浸强度，钻井的分布位置不同导致不同的溶浸范围和溶浸强度；溶浸剂影响矿层的范围有限，而矿层中的相对小渗透区域，溶浸剂流动缓慢或者不流动，形成“溶浸死区”或“死角”。一般矿体较深时，垂直钻孔的深度也较深，当钻井分布较近时，钻孔成本很高，占整个溶浸成本的几乎一半。
如图1，溶浸范围受钻井的分布影响很大。例如：当传统采收井(22)四点布置，存在溶浸死区(40)，该部分矿体无法采收或者充分采收。传统原地溶浸开采方法的溶浸范围非常有限，降低了矿物溶浸开采的范围。
综上所述，传统的原地溶浸采矿方法有以下缺点：
①需要设置很多注入井和采收井，而钻井在整个溶浸开采中的成本比重是很大的，非常昂贵；
②同时溶浸影响范围受注入井和采收井的相对位置影响，溶浸范围和溶浸强度会受到钻孔布置的影响，有溶浸死角。
如何降低溶浸的成本，减少钻孔使用量，提高溶浸范围，如何提高溶浸开采的采收率和采收范围？是需要解决的问题。
【发明内容】
本发明的目的就在于克服现有技术存在的上述问题和不足，扩大现有技术的使用范围，提供一种水平井溶浸采矿法。本发明简单、有效，有利于提高溶浸范围、矿物的采收率、采收速度和降低钻孔数量。
本发明的目的是这样实现的：
原地溶浸采矿法经过半个多世纪的发展，已经成为一种已被广泛应用于铀、铜、金、稀土、锌、钍等矿藏的溶浸开采领域。本发明是对原地溶浸采矿法的改进，场地布置如图2所示，包括下列步骤：
①通过水平井工艺(如：垂直水平井、小曲率水平井方法)在矿层(30)中形成水平井(10)的水平段(13)和垂直段(14)；
②形成交替间隔排列的注入井(11)和采收井(12)；
③按照传统原地溶浸方法进行采矿。
本发明的工作原理：
如图2，在矿层(30)中形成水平井(10)，水平井(10)包括水平段(13)和垂直段(14)，并形成注入井(11)和采收井(12)交替布置的情形；然后采用传统的溶浸方法进行采矿，通过注入井(11)将溶浸剂注入矿层(30)，溶浸剂在矿层中与矿物反应生成溶浸液，并在采收井(12)中获取溶浸液。
本发明具有下列优点和积极效果：
①大幅度减少整个原地溶浸的主井眼的钻孔数量，大幅度降低溶浸开采的成本；
②同时降低注入井(11)和采收井(12)布井位置对采收率和采收范围的影响；减少溶浸死角。
③由于其近水平井区内压力分布平缓，矿层因压敏而产生的伤害比较轻；
④从工程方面讲，水平井可以节省井场占地、钻机搬迁安装、主井眼的重复钻进和下套管、废弃钻井液及岩屑处理等费用。
本发明适用于铀、铜、金、稀土等矿物的溶浸开采领域。该方法还适用于任何能够进行原地溶浸开采的矿层，显著降低溶浸开采的工程成本，提高溶浸的范围，扩大传统溶浸开采方法的范围和提高矿物的采收率。
【附图说明】
图1是传统原地溶浸死区示意图；
图2是本发明水平井溶浸示意图(多层水平井情况)；
图3是本发明溶浸流动示意图之一；
图4是本发明溶浸流动示意图之二；
图5是本发明多排水平井分布示意图；
图6是本发明多层水平井时垂直剖面布置示意图；
图7是本发明多分支水平井水平布置示意图。
其中：
10-水平井，
11-注入井；
12-采收井；
13-水平段；
14-垂直段。
20-传统钻井，
21-传统注入井；
22-传统采收井。
30-矿层。
40-溶浸死区。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
1、关于步骤①
采用水平井技术在矿层(30)形成水平井(10)的水平段(13)和垂直段(14)，如图2所示，溶浸主要依靠水平段(13)。水平井生成技术在煤炭、煤层气开采、石油领域已经存在，水平生成工艺技术处于世界领先地位(主要指石油部门)，可直接采用这些工艺进行水平井生成。现有的成熟的水平井技术有：垂直水平井、小曲率半径水平井、多分支水平井、羽状水平井等水平井技术。如有多个矿层，或者矿层很厚的情况，就需要多层水平井。一般情况下采用超长水平井可有效地减少钻井垂直部分的重复钻进，特别对于埋藏较深、比较薄的矿层，超长水平井溶浸相对与传统原地溶浸方法具有不可比拟的成本优势。水平井的产生方法参照石油部门水平井成井技术进行。只有主井的情况下，注入井与采收井之间的间距选择方法与传统溶浸方法一致；有分支井的情况下，分支井与分支井之间的间距与传统溶浸方法的间距的选择方法一致。
2、关于步骤②
将水平井(10)分为两个部分：注入井(11)和采收井(12)，一般而言，钻井分布为交替状，如图5所示；多层水平井时，可以在矿层空间上形成空间布井，形成空间上的交替间隔状，如图6所示(图中为四点分布，同水平井布置相似，也可采用六点或者其它更为复杂的空间布置)，这样可以保证最佳的溶剂范围。当矿层采用多分支水平井时，平面布置如图7所示；采用多层多分支井时，空间上垂直剖面布置可采用图6所示的布置形式，或者采用六点法或其它形式的布置方式，主要形成空间上的交替间隔形状。
3、关于步骤③：
采用传统的方法，配置溶浸剂，通过注入井(11)注入溶浸剂，并在采收井(12)中获取含有矿藏的溶浸液。方法参考传统的原地溶浸方法。