CN219974478U - 一种深部卤水开采与浅部可溶盐共采*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种深部卤水开采与浅部可溶盐共采***，包括延伸至深层卤水储层的深层卤水开采井，设置在深层卤水开采井井口的移动提锂车，对移动提锂车排出的深部卤水进行加压的卤水加压回灌站，设置在浅部可溶盐层内的一组对接井，该组对接井包括与卤水加压回灌站的出口连接的卤水注入端及用于开采经卤水加压回灌站注入的深部卤水溶解平衡后的浅部可溶盐的卤水开采端；深层卤水开采井、移动提锂车、卤水加压回灌站和卤水注入端顺次连接。本***有效回收了深层卤水资源中的锂；减少水资源的浪费；利用深部卤水温度较高的优势，进一步提升了可溶盐的开采效率；可同时构建深部和浅部两种不同的CO₂封存地质体，实施CO₂地质封存。

Description

一种深部卤水开采与浅部可溶盐共采***

技术领域

本实用新型属于矿产资源开发技术领域，具体涉及一种深部卤水开采与浅部可溶盐共采***。

背景技术

新形势下，盐湖卤水资源正在成为各个行业所青睐的重要资源。一方面，我国是农业大国，钾是农作物生长的三种重要元素之一，因此钾肥是农业生产的关键肥料，盐湖卤水资源丰富的氯化钾资源成为保障国家农业稳定发展的关键性资源。另一方面，新能源产业的高速发展，促使锂资源成为当下限制新能源产业发展的核心物质基础，富锂卤水的高效开发及利用对当前助力我国“双碳”目标实现意义重大。

多年来，常规浅部卤水资源开采已经逐渐趋于枯竭，深层盐湖卤水成为重要的接续资源正在被广泛关注。同时，浅部盐湖地层剩余大量的光卤石、杂卤石等富含钾、锂的可溶盐资源需要通过注水溶浸开采。第四系盐湖常见有深层富锂卤水与浅部富钾光卤石共存的特点。通常，深层卤水的开采技术较为简单，主要在富水区通过钻探施工，实施抽采即可实现卤水的开采。但是在深部同时存在多个含水层的情况下，目的层的规模开采容易造成含水层之间的越流补给，导致卤水品味下降，需要一种方法保持地层流体压力以防止发生越流补给。另外，浅部杂卤石、光卤石的溶浸开采，往往需要大量的外部引水，通过自然渗透或人工钻井的方法注入可溶盐层，进而实现固体可溶盐的开采。但是针对这类共存矿产资源的高效开发技术，目前鲜有涉及。

此外，“双碳”目标要求下，CO₂地质封存越来越受到人们的重视，卤水地层和地下盐穴均具有重要的CO₂地质封存潜力。本方法在完成深层卤水开采之后，深部卤水储层可用于CO₂地质封存，而浅层可溶盐在溶浸开采之后，也可以形成人造盐穴并实施CO₂地质封存。

首先，现有技术主要基于深层卤水或浅层可溶盐的单独开采，尚未涉及到共同开采的技术；第二，利用移动提锂技术，深层卤水开采完成以后可以直接进入吸附车完成锂资源提取，处理后的卤水资源直接外排，一方面造成环境污染，另一方面，深层卤水温度较高且富含一些其他有用离子，直接外排也是对资源的浪费；第三，浅层溶浸开采外部引水工程量大且极度受限于水资源的获取条件，往往造成投资成本巨大；第四，深部卤水规模化开采过程中，容易在多个含水层之间发生越流补给，导致卤水品味下降；第五，深部卤水储层渗透率低、卤水流动性差，卤水可持续性的渗流能力差；第六，浅部溶浸开采结束后由于存在较大规模的地下空腔，潜在一定的地表塌陷的风险。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，尤其是提供一种深部卤水开采与浅部可溶盐共采***，提升开采效率、减少卤水资源的浪费、对环境的污染、避免越流补给的发生，同时构建深部和浅部CO₂封存地质体，实现CO₂封存，避免地表塌陷。

为达上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种深部卤水开采与浅部可溶盐共采***，其特殊之处在于，包括延伸至深层卤水储层的深层卤水开采井，设置在深层卤水开采井井口的移动吸附车，对移动吸附车排出的深部卤水进行加压的卤水加压回灌站，设置在浅部可溶盐层内的一组对接井，该组对接井包括与所述卤水加压回灌站的出口连接的卤水注入端及用于开采经所述卤水加压回灌站注入的深部卤水溶解平衡后的浅部可溶盐的卤水开采端；

所述深层卤水开采井、移动吸附车、卤水加压回灌站和卤水注入端顺次连接。

前述深部卤水开采与浅部可溶盐共采***，还包括二氧化碳注入井及设置在该二氧化碳注入井入口处的二氧化碳加压站；所述二氧化碳注入井和所述深层卤水开采井构成深层卤水CO₂驱替开采***，用以提高深层卤水开采效率，同时在含水层流体压力与二氧化碳注入压力平衡的前提下，防止越流补给的发生。

本实用新型的优点是：通过CO₂驱替深层卤水，在实现深层卤水高效开采的同时，完成CO₂地质封存，另外能够利用CO₂补足地下流体压力，进而防止越流补给的发生。同时，利用移动提锂技术完成深层卤水资源中主要有用资源的回收，之后将处理后的卤水通过浅部对接井注入可溶盐层，充分利用深部卤水资源对浅部可溶盐实施溶浸开采，不仅减少了水资源的无谓浪费，同时利用深部卤水温度较高的优势，能够进一步提升可溶盐的开采效率。第三，通过对浅部可溶盐的溶浸开采，还可以构建具有极好密闭性的浅部空腔，能够作为CO₂地质封存体，实施CO₂地质封存后，内部压力能够防止地表塌陷的发生。

附图说明

图1是深部卤水开采与浅部可溶盐共采***示意图。

图2是一种适用于深部卤水开采与浅部可溶盐共采的二氧化碳封存方法井身结构及相应***构成示意图。

附图标记说明：

1、深层卤水储层；2、浅部可溶盐层；3、深层卤水开采井；4、移动吸附车；5、卤水加压站；6、卤水注入端；7、卤水开采端；8、对接井；9、二氧化碳注入井；10、二氧化碳加压站；11、含水层；12、盐穴；13、隔水层；14、松散地层。

具体实施方式

为了克服现有技术的不足，本实施例提供了一种可实现深层卤水与浅层可溶盐共采的***，提升开采效率和减少卤水资源的浪费，本实例提供了一种图1所示的深部卤水开采与浅部可溶盐共采***，包括延伸至深层卤水储层1的深层卤水开采井3，设置在深层卤水开采井3井口的移动提锂车，对移动提锂车(即移动吸附车4)排出的深部卤水进行加压的卤水加压站5，设置在浅部可溶盐层2内的一组对接井，该组对接井包括与卤水加压站5的出口连接的卤水注入端6及用于开采经卤水加压站5注入的深部卤水溶解平衡后的浅部可溶盐的卤水开采端7；其中，深层卤水开采井3、移动提锂车、卤水加压站5和卤水注入端6顺次连接。

本实施例提供的深部卤水开采与浅部可溶盐共采***，通过在卤水储层内施工开采一口延伸至深层卤水储层1的深层卤水开采井3，同时在浅部可溶盐层内施工一组对接井，包括卤水注入端6和卤水开采端7，然后在深层卤水开采井3的井口设置移动提锂车，该车作为撬装式、可移动、效率高的锂离子吸附集成装备，能够实现卤水锂资源的高效提取。

之后在移动提锂车后增设卤水加压站5，该装置可以根据资源量情况，设置为半永久或临时性可移动装备，具体需要基于综合成本对照进行评估。

利用内部有防腐涂层的管道将深层卤水开采井3、移动提锂车、卤水加压站5、卤水注入井即卤水注入端6等依次连接后，整个***开始作业。

深层卤水经开采井采至移动提锂车内之后，提锂车对卤水内的锂资源选择性吸附从而实现深层卤水锂资源的提取。锂资源提取后的剩余卤水进入加压站，依靠加压站加压进入卤水注入井内对可溶盐溶解。其中，吸附提锂过程可以强蒸手段代替，实现卤水内盐类资源的浓缩和收集，然后蒸发出的水分冷却后汇集至加压站再注入可溶盐层并实施溶浸开采。

最后，溶解平衡后的卤水资源经过对接井开采端即卤水开采端7开采至地面进入盐田或处理终端，实现浅层可溶盐资源的溶浸开采。

浅层可溶盐开采过程中，需要开展必要的人造盐穴发育程度探查，利用地表瞬变电磁及微动勘探等方法，对浅部盐穴的发育程度进行探查，经过探查评估，对于封闭条件适合CO₂封存的盐穴12，可以实施CO₂盐穴封存。

可见，可实现深层卤水与浅层可溶盐共采的***，针对深部卤水难开采和浅部可溶盐开采效率低的问题，以柴达木盆地典型盐湖为例，通过钻井施工，完成一口CO₂注入井作为卤水驱替井、一口深部卤水开采井和两口浅部可溶盐溶浸开采井。通过注气驱替从而强化深部卤水开采，并在地面应用移动吸附车吸附有用离子后将处理后深部卤水注入浅部可溶盐层，从而实现浅部可溶盐的高效开采。该***一方面提高了深部卤水的开采效率，同时一定程度上解决了寒区、旱区浅部可溶盐溶浸开采的水源问题，实现了地热资源高效利用和固、液矿产资源的共采。且同时可以构建地下CO₂封存空间，一方面，深层卤水开采可以通过注入CO₂实现卤水驱替，增强卤水开采效率的同时实现卤水储层内CO₂的地质封存；另一方面，充分利用岩盐地层的封闭性，通过浅部可溶盐的溶浸开采，能够形成人造盐穴，用于CO₂的地质封存。

另外，基于前述实施例还提供了一种深部卤水开采与浅部可溶盐共采***，其特征在于，还包括二氧化碳注入井9及设置在该二氧化碳注入井9入口处的二氧化碳加压站10；所述二氧化碳注入井9和所述深层卤水开采井3构成深层卤水CO₂驱替开采***，用以提高深层卤水开采效率，同时在含水层流体压力与二氧化碳注入压力平衡的前提下，防止越流补给的发生。

最后，基于以上***，提供了适用于深部卤水开采与浅部可溶盐共采的二氧化碳封存方法，包括以下步骤：

1)、首先向深层卤水储层1内施工一口二氧化碳注入井9作为卤水驱替井，及一口深层卤水开采井3，在浅部可溶盐层2内施工一组对接井；然后在卤水驱替井的井口设置二氧化碳加压站10，在深层卤水开采井3的井口设置移动吸附车4，该移动吸附车4作为撬装式、可移动、效率高的锂离子吸附集成装备，能够实现卤水锂资源的高效提取；之后在移动吸附车4后增设卤水加压回灌站5，至此，利用内部有防腐涂层的管道将深层卤水开采井3、移动吸附车4、卤水加压回灌站5依次连接；

2)、打开二氧化碳加压站10，使卤水驱替井井口压力达到预设的深部卤水流体的压力(假设卤水储层深度为1000m，流体压力11MPa,)，当开始将二氧化碳注入深部卤水储层2之后，打开深部卤水开采井3进行开采；

3)、深部卤水开采井3打开后保持一定流速，维持二氧化碳加压站10的压力不变，通过调节深部卤水开采井3的流速，保持二氧化碳压力与含水层11流体压力之间的平衡，防止发生越流补给；

4)、深部卤水开采后直接进行吸附提锂，对卤水内的锂资源选择性吸附从而实现深层卤水锂资源的提取；这里的吸附提锂可以通过移动吸附车4进行吸附；或以强蒸手段，实现卤水内盐类资源的浓缩和收集，然后蒸发出的水分冷却后汇集至卤水加压回灌站5。

5)、锂资源提取后的剩余卤水进入卤水加压回灌站5加压后经对接井8的注入端6注入浅部可溶盐层2，对可溶盐溶解；

6)、最后溶解平衡后的卤水资源经过对接井8的开采端开采至地面进入盐田或处理终端，实现浅层可溶盐资源的溶浸开采。

其中，浅部可溶盐层2的开采过程中，利用地表瞬变电磁或微动勘探方法，对浅部盐穴12的发育程度进行探查，经过探查评估，对于封闭条件适合二氧化碳封存的盐穴12，向其中注入二氧化碳，实施二氧化碳盐穴封存。

其中，CO₂注入量由注入盐穴内的围岩压力和盐穴本身的突破压力决定，根据盐穴埋深和室内实验，分别计算围岩压力及盐穴本身的CO₂突破压力，取二者压力小者作为盐穴内CO₂压力的上限；当盐穴内CO₂压力达到注入上限时停止注入，然后通过高强度水泥对浅部盐穴连通的对接井实施封井。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种深部卤水开采与浅部可溶盐共采***，其特征在于：包括延伸至深层卤水储层(1)的深层卤水开采井(3)，设置在深层卤水开采井(3)井口的移动吸附车(4)，对移动吸附车(4)排出的深部卤水进行加压的卤水加压回灌站(5)，设置在浅部可溶盐层(2)内的一组对接井(8)，该组对接井(8)包括与所述卤水加压回灌站(5)的出口连接的卤水注入端(6)及用于开采经所述卤水加压回灌站(5)注入的深部卤水溶解平衡后的浅部可溶盐的卤水开采端(7)；

所述深层卤水开采井(3)、移动吸附车(4)、卤水加压回灌站(5)和卤水注入端(6)顺次连接。

2.根据权利要求1所述的深部卤水开采与浅部可溶盐共采***，其特征在于，还包括二氧化碳注入井(9)及设置在该二氧化碳注入井(9)入口处的二氧化碳加压站(10)；所述二氧化碳注入井(9)和所述深层卤水开采井(3)构成深层卤水CO₂驱替开采***，用以提高深层卤水开采效率，同时在含水层(11)流体压力与二氧化碳注入压力平衡的前提下，防止越流补给的发生。