稀有矿产资源勘查的有关技术问题分析

张明忠

（甘肃煤田地质局一三三队，甘肃 白银 730913）

经济的发展使能源问题受到越来越多的关注。大家知道，我们现在使用的天然气等资源是不可再生的，而繁衍无息的人类是绝不能仅依赖这些能源的，而且，环境污染问题也在警示人们不能再将目光放在常规能源方面了[1]。所以，积极寻找可再生、清洁的能源几乎已经成为各个国家的共识。而在这个过程中，新型清洁能源受到了格外的关注[2]。

1 我国现阶段稀有矿的研用

（1）稀有矿物的分布情况。在经过考察后，科研人员对中国大陆的稀有矿储量进行了大致估算，这是一个非常巨大的数字，如果换算为矿产资源，那么就相当于860万亿吨的标准矿物[3]。稀有矿的总量将大的惊人，如果是按2%的可开采资源量来算，这个开采量将会是中国2014能源消耗量的1006倍。

（2）有关我国稀有矿物质的现状研究。在中国，有关地质、能源和地震等问题的科研机构在1993年就开始重视和研究本国的多种稀有金属矿分布情况和潜在价值。而在2012年，我国启动有关稀有矿物的研究项目，标志着我国在该研究领域的研究有了一定突破，开始了对稀有矿床进行针对性实地研究工作。紧接着2013年，相关部门出台了一些实施方案，这个可以说是第一个比较正式的开发工作方案。在2015年5月21日，中国地质调查局在经过定位选址后，选择在福建进行第一个稀有金属矿床研究项目实施开钻，这意味着中国稀有矿床开发和研究工作的正式开始。

2 一些稀有矿开发时出现的问题

与其他能源相比，稀有矿有着非常突出的优势。第一点，环保。稀有金属矿床由于其开采量较小，不会出现因开矿溢油而产生污染问题，产生灰尘较少，不需要排污排废，更不会出现放射性危害[4]。第二，区域分布比较分散，开采不受季节约束，优势十分明显。但是，问题依旧存在，由于技术难题，稀有矿开采也受到了一定制约。

（1）国家不够重视，对稀有矿开发的投入不足。可以说，除少部分地区有一些稀有矿的相关开发，大部分地区对稀有矿开发一无所知，稀有矿开发的基础工作敷衍，所获得的国家后备支持十分不足，从而没有完备的勘查手段[5]。

（2）稀有矿床开采虽然优势明显，但是对技术要求较高。要想获得稀有矿地热，在它周围必须形成很大的裂隙，并且要有水经过这些裂隙才能做到能量的转换。到目前为止，主要有三种方法模式供大家使用，天然裂隙、天然裂隙—断层和人工高压裂隙。

（3）钻井技术难题与装备问题。开发稀有多金属矿产资源主要应用到的技术就是钻井技术，而稀有多金属矿物中有一部分属于高温矿体，也就意味着在开发稀有矿时对钻头耐热度有严格的要求，在实际操作过程中，也会用到防斜钻井技术。综合起来，开发难度和生产费用也就大大增加了。

3 矿床勘查相关技术

（1）关于孔底连通技术的率先研究。众所周知，目前如果想要建立孔底热交换通道只有两种方法，第一种是完全人工进行，利用人力压裂方式来建立通道，第二种比较省力，利用地层里的天然裂隙或者断层，让其自然形成热交换通道。当然，无论哪种方式，都必须两手抓压裂技术预研究和定向井结合压裂技术预研究这两个技术研究，才能最大程度地利用井下能源，扩大其使用范围。

（2）钻井技术。由于情况不同，所配置的注水井和生产井数量也是不同的，经常使用的是两井模式、三井模式和五井模式。而实际操作中，多选择三井模式。为了能够得到足够的热量，三井模式都是先按照一定方向打注水井，再在其两侧钻生产井。钻井和建造人工储留层的费用是稀有金属矿供应的价格的主要决定因素。如果要想使价格低一点，就必须使储层流动速率高一点和钻井成本低一点，这也意味着此类矿产开发费用的大小也是取决于这两点。

所以,要想减少开发稀有矿床时昂贵的钻井费用，降低价格，使我国的稀有金属矿产资源在国际上有明显的竞争优势，就必须拥有先进的钻井技术。

（3）钻井压裂改造技术。钻井压裂在对低渗透储层改造中较为常见同时也是一种行之有效的增产措施，该技术一般要求储层具有一定的物质基础与地质条件，这个方式可以说是一举多得，不仅可以做到人工储热，还可以使热储层内裂隙更大，促进其裂隙网络的延伸。在进行注入井压裂时，多采用的液体有专门的压裂液、盐水或者清水，而且要用到的量是巨大的，在这个过程中，裂隙的产生是因为冷水在流经温度很高的矿体时，热胀冷缩的效果，而且，在大量的注入下，矿体形成的裂隙会越来越大并不断延伸形成一个联通的网络，注入水越多，裂隙网络发展将越来越快，到最后，我们将会构造出一个完整的稀有金属矿储量构造。紧接着，需要在注入井合适的位置钻几口生产井出来，做到人工热储构造的联通，方便得到高温水和蒸汽。在作业时，人工注入的水将通过裂隙和稀有矿进行交换，我们将会得到高温度的水和水汽混合物，然后进行利用。更进一步的，国外常常会在注入液体上花费功夫，比如利用酸或者碱，因为这些液体对井下矿物有溶解作用，能有效扩大裂隙的深度和长度，进而，能使通道的面积和范围变大。此外，在工作时，蓄水池是不可或缺的，而且要保证其数量符合作业强度，在压裂完成后，压裂液将重现地表，或者进一步形成全新的井喷。

（4）井控。井控考虑了三方面的问题，首先，井控可以成为稀有矿井未来商业利用的基础，为其留一条后路。第二，控制作业过程高温水和水蒸气的喷涌情况。第三，让钻井改造无后患之忧。井控时，井口防喷器组、防喷器控制系统、井控管汇、钻具内防喷工具和井控仪表缺一不可。上覆地层构成了其它稀有矿的地层，一般不考虑硫化氢问题，在套好当表层套管和技术套管，泥浆强度足够后，用上法兰并固定防喷器。一般使用双闸板组合防喷器，且防喷器需要经过压力测试，让套压和立压变化始终受到监控，检查设备情况，一旦发生井喷，按要求关井，采矿工作人员必须拥有足够的经验和履历，做好个人保护。

4 结语

我国的稀有矿研究才刚刚起步，还有非常长的一段路需要走，也有许多的技术难题等着我们去克服，但是，稀有矿巨大的资源优势决定了我们国家绝对不会放弃、漠视它，国家的绿色清洁能源开发战略，专业研究机构的技术支撑，都是证明稀有金属矿产资源利用将会有光明的前途。