[发明专利]用于溶解开采的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及开采或采矿并且尤其涉及可溶矿物的溶解开采。本申请要求2008年6月17日提交的序号为61/132,394的美国临时专利申请和2008年12月13日提交的序号为12/316,398的美国专利申请的优先权，出于全部目的，这两件申请的全部内容通过引用被结合到本申请中。

背景技术

许多有价值的矿物通过包括蒸发岩(或蒸发盐)的地下矿物的溶解开采获得。通常，通过喷射通常为水的溶剂形成洞穴，并且使所获得的具有所期望矿物的溶液在其被带到表面作为所生产的盐溶液(或盐水)之前饱和到可能的程度。在所生产的盐溶液中所期望矿物的溶解度是温度的函数，并且所期望矿物的地下矿床通常处于大于表面环境温度的温度，因此在所生产的盐溶液中具有相对较高的所期矿物的浓度。在地面上，所生产的盐溶液通常通过管道运输至处理设备，在那里该盐溶液在致冷热交换器中被冷却到低于环境温度，以使溶解的所期望的矿物的一部分由于温度的降低而淀析。或者，所生产的盐溶液的温度可以通过通常为水的溶剂的蒸发降低，以导致所期望矿物的固体晶体淀析。所期望矿物的晶体的浆料被处理，以回收晶体，并且在晶体被除去后耗尽盐溶液(或废盐溶液)保留。在选择性的溶解开采中，耗尽盐溶液可以被返回到源洞穴中。在非选择性开采中，耗尽盐溶液作为废物被丢弃。通过制冷剂冷却和蒸发冷却是高耗能且昂贵的。

授予Jacoby等并在此通过参考引入的美国专利No.3,348,883教导使用两个彼此分开的钻入到相对高温矿物床的井，其中一个井用于注入并且另一个井用于生产。温热的所生产的盐溶液被产生到表面，在那里该盐溶液在蒸发热交换器中被冷却，以回收所期望的矿物。这并不是最佳的工艺，因为蒸发可引起不期望的矿物、例如岩盐淀析，并且所生产的盐溶液中的热能被浪费。通过蒸发冷却，非常少的原始产品盐溶液将剩余，并且所剩余的东西将被高度污染并且不适于注入矿物床中。在部分或完全蒸发的情况下，大量水必须被替换。

授予Jacoby等并通过引用结合于此的美国专利No.3,386,768在生产井中通过环状空间循环加热的水和油，以维持所生产的盐溶液中的温度，从而力图阻止盐析效应的发生，由于盐在流道中的沉积，这阻塞井中的流道。在表面处水或油在热交换器中被加热并且向下穿过位于生产井中的邻近所生产的盐溶液向上流动的管的环形空间，并且当达生产井的底部时，油或水通过另一环形空间返回热交换器。

授予Becnel.Jr等并通过引用结合于此的另一美国专利No.5,669,734描述了在层状或穹状盐层中制造用于天然气的地下储藏洞穴的工艺。′734号专利通过利用所生产的盐溶液中的回收热预热新注入的水解决了在寒冷气候中地下洞穴加速形成的问题。岩盐、氯化钠通过温热的注入淡水被溶解开采，以提高形成储藏洞穴的速度，并且周围的冷淡水利用热交换器在冷淡水和温热的所生产的盐溶液之间通过热交换被加热，以提供温热的注入淡水。在′734号专利中描述的工艺的目的在于制造储藏洞穴，因此未讨论从产生的盐溶液中回收岩盐，但是通过简单地降低盐溶液的温度获得岩盐将是不可行的，因为岩盐的溶解度仅仅是很弱的关于温度的函数。加热注入淡水提高了岩盐在矿床中的溶解速率，但并没有从实质上改变所生产的盐溶液中的岩盐的浓度。

授予Dahms等并通过引用结合于结的的美国专利No.3,058,729描述了用于溶解开采碳酸钾、氯化钾的方法，其中水溶液被注入到碳酸钾矿床中并保留数月，以溶解氯化钾。富含氯化钾的盐溶液被生产出来并输送至浅冷却池，在冷却池中环境温度相对冷。氯化钾晶体在池中淀析，并且母液从池中抽出。小部分母液被净化，并且水加入到大部分母液中，以形成供给到碳酸钾矿床的水溶液。该方法需要寒冷的气候或者用于冷却所生产的盐溶液的附加冷却装置。