CN103939080A - 一种采用油垫法开采多层地下光卤石矿层的方法 - Google Patents
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Abstract
一种采用油垫法开采多层地下光卤石矿层的方法，包括以下步骤：（1）建井；（2）单井爆破建槽；（3）高温热溶非选择性油垫开采：两井或井组连通后，从一口井注入76～88℃的淡注剂，从井组的另一口井返出供加工的原卤；（4）废液回注井下：利用加工厂产生的废液溶解尾盐后回注井下；（5）换层开采：在下部矿层开采完成后拔出生产套管，在下部矿层与待开采的上部矿层之间打入水泥塞，封闭已采完的下部矿层溶腔，而后重复以上（2）～（4）步骤开采上部矿层。本发明可缩短建槽时间，降低生产成本；采用淡注剂，操作简单；废液回注有利于环境保护，极大地减少了尾盐的排放。
Description
技术领域
本发明涉及一种开采地下多层光卤石矿的方法，尤其是涉及一种采用油垫法开采多层地下光卤石矿层的方法。
背景技术
光卤石矿物中含有钾资源，我国是一个可溶性钾资源严重缺乏的国家，钾肥供需矛盾十分突出，目前国产钾肥仅能满足50%左右的消费量。随着人口增加和耕地减少，预计未来10年我国钾肥消费量仍将处于一个稳定的增长期，并达到1000万吨以上，市场空间广阔。我国探明的钾盐储量主要分布在现代盐湖中。CN 1424486A公开了一种开采地下光卤石矿的方法,所用注剂为常温氯化钠、氯化镁、氯化钾的混合注剂，采用选择性开采，注剂需根据相图原理进行配制，较非选择性开采要复杂，另，由于注剂浓度较高，建槽时间也相对较长,采出的卤水中氯化钾浓度较低；CN 102434141A公开了一种开采地下光卤石矿中钾盐的方法，也是采用选择性开采，所用注剂中氯化钠和氯化镁的浓度较高，因此建槽时间较长，此外其开采对象为单层光卤石矿层，其应用范围较小，其采用三管结构，钻井质量将会降低；同时，上述方法都存在建槽时间较长，开采成本较高的缺陷，应用受到限制。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种成本较低、操作简单、可多层开采的采用油垫法开采多层地下光卤石矿层的方法。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种采用油垫法开采多层地下光卤石矿层的方法，包括以下步骤：
（1）建井
根据矿层赋存条件、工程地质条件、水文地质条件以及地表稳定性的研究评价结果，确定井距、组距和排距，两井或多井一组，井组沿矿层底板等高线布置；
井身结构宜采用四管结构，所述四管为止水套管、技术套管、生产套管和中心管，止水套管需穿过矿层上部所有含水层，下入隔水层以内5～10m并固井，以确保后期钻井质量；技术套管下至矿层顶板以下1～2m，并固井；生产套管下至矿层底板以上5～7m；中心管下至矿层底板；止水套管在穿过矿层上部含水层后下入，并用水泥固井；技术套管在钻井达到设计深度后下入，并固井；所述技术套管和生产套管间、生产套管和中心管间设有环形空间；
（2）单井爆破建槽
在单井中采用爆破建槽，利用炸药的爆炸能量在建槽段形成一圆柱形溶腔，并在设计的建槽段内产生无数纵横交错的网络状裂缝，增大注入溶剂与矿层的接触面积，爆破建槽完成后下入生产套管和中心管，采用常温水在溶腔内进行非选择性溶解；从生产套管与中心管的环形空间注入常温水，溶解后的卤水从中心管返出；为控制建槽高度，尽快实现井组连通，从技术套管与生产套管的环形空间注入油，形成油垫层（油垫层厚度为3～5cm），对溶解加以控制（油漂浮于溶腔上部，控制上溶速度，加快侧溶，使溶腔形态满足设计要求）；
（3）高温热溶非选择性油垫开采
井组连通后，提出中心管，从一口井注入76～88℃的淡注剂（优选清水），从井组的另一口井返出供加工的原卤；为控制溶腔的形态，防止快速上溶，从技术套管与生产套管的环隙注入油（优选柴油）形成油垫层（垫层厚度为3～5cm），对溶解开采进行控制，井组中两口井每隔一个星期到一个月进行注返互换；
进一步，所述淡注剂中盐的含量：氯化钾小于5克/升，氯化钠小于5克/升，氯化镁小于80克/升；
对淡注剂的加热宜采用加工厂的余热；
（4）废液回注井下
溶腔开采完后，将生产套管接管下入溶腔底部，而后利用加工厂产生的废液溶解尾盐后通过生产套管注入到溶腔底部，置换溶腔中的合格卤水；此外也可以采用同样的方法回收油；
（5）换层开采
当下部矿层Ⅰ溶腔废液回注井下步骤完成后，拔出生产套管，在下部矿层与待开采的上部矿层之间打入水泥塞（所述水泥塞的厚度优选8～12m），封闭已采完的下部矿层溶腔，切断相邻两矿层间的联系；水泥塞凝固完成后，在待开采的上部矿段矿层Ⅱ重复单井爆破建槽、高温热溶非选择性油垫开采、废液回注井下开采步骤〔即重复步骤（2）－（4）〕。
本发明也可应用到钾石盐、天然碱、芒硝矿的钻井水溶法开采中。
本发明具有以下几个显著特点：1、采用四管结构，确保了钻井施工质量（采用止水套管是为了封隔矿层上部含水层，稳定钻井过程中钻井液的浓度和成分，以确保钻井质量）；2、采用爆破建槽，可有效缩短建槽时间，并且不破坏建槽段上部和下部井筒；3、采用高温热溶非选择性油垫开采，操作简单；4、首次采用多层开采，克服现有技术中单层开采的不足；5、利用加工厂产生的废液溶解尾盐，之后回注井下，同时回收合格卤水和油。
本发明之开采地下光卤石矿的方法可缩短建槽时间，降低生产成本；采用淡注剂，操作简单；废液回注有利于环境保护，极大地减少了尾盐的排放。
附图说明
图1是本发明爆破建槽完成后的单井油垫建槽示意图；
图2是本发明的换层井组开采示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
参见附图，本实施例包括以下步骤：
（1）建井
根据矿层赋存条件、工程地质和水文地质条件以及地表稳定性的研究评价结果，确定二井一组，井距40m，组距190m，排距150m，井组沿矿层底板等高线布置；
井身结构采用四管结构，即止水套管1（直径244.5mm）、技术套管2（直径177.8mm）、生产套管3（直径127mm）和中心管4（直径73.02mm）；止水套管1穿过矿层上部所有含水层，下入隔水层以内10m并固井；技术套管2下至矿层顶板以下2m并固井；生产套管3下至矿层底板以上6m；中心管4下至矿层底板；
止水套管1在穿过矿层上部含水层后下入，并用水泥固井；技术套管2在钻井达到设计深度后下入，并固井；
所述技术套管2和生产套管3间、生产套管3和中心管4间设有环形空间；
（2）单井爆破建槽
在单井中采用爆破建槽，利用炸药的爆炸能量在建槽段形成一圆柱形溶腔，并在设计的建槽段内产生无数纵横交错的网络状裂缝；爆破建槽完成后下入生产套管3和中心管4，从生产套管3与中心管4的环形空间注入常温水，溶解后的卤水从中心管4返出；从技术套管2与生产套管3的环形空间注入油，形成油垫层5，垫层厚度为5cm；
（3）高温热溶非选择性油垫开采
两井连通后，提出中心管4，从一口井注入淡注剂(清水)（温度为88℃，采用加工厂余热加热），从井组的另一口井返出供加工的原卤（卤水温度为70℃，浓度为：氯化钾—101～111克/升、氯化钠—88～98克/升、氯化镁—178～198克/升）；从技术套管2与生产套管3的环隙注入柴油形成油垫层（垫层厚度为3cm），对溶解开采进行控制，井组中两口井每隔一个月进行注返互换；
（4）废液回注井下
溶腔开采完后，将生产套管3接管下入溶腔底部，而后利用加工厂产生的废液溶解尾盐后通过生产套管3注入到溶腔底部，置换溶腔中的合格卤水；采用同样的方法回收柴油；
（5）换层开采
当下部矿层Ⅰ6溶腔废液回注井下步骤完成后，拔出生产套管，在下部矿层与待开采的上部矿层之间打入水泥塞10（水泥塞厚度为10m），封闭已采完的下部矿层Ⅰ6溶腔，切断相邻两矿层间的联系；水泥塞10凝固完成后，在待开采的上部矿段矿层Ⅱ8重复单井爆破建槽、高温热溶非选择性油垫开采、废液回注井下开采步骤。
Claims (8)
1. 一种采用油垫法开采多层地下光卤石矿层的方法，包含以下步骤：
（1）建井
根据矿层赋存条件、工程地质条件、水文地质条件以及地表稳定性的研究评价结果，确定井距、组距和排距，两井或多井一组，井组沿矿层底板等高线布置；
井身结构采用四管结构，所述四管为止水套管、技术套管、生产套管和中心管，止水套管需穿过矿层上部所有含水层，下入隔水层以内5～10m并固井；技术套管下至矿层顶板以下1～2m，并固井；生产套管下至矿层底板以上5～7m；中心管下至矿层底板；止水套管在穿过矿层上部含水层后下入，并用水泥固井；技术套管在钻井达到设计深度后下入，并固井； 所述技术套管和生产套管间、生产套管和中心管间设有环形空间；
（2）单井爆破建槽
在单井中采用爆破建槽，利用炸药的爆炸能量在建槽段形成一圆柱形溶腔，并在设计的建槽段内产生无数纵横交错的网络状裂缝，增大注入溶剂与矿层的接触面积，爆破建槽完成后下入生产套管和中心管，采用常温水在溶腔内进行非选择性溶解；从生产套管与中心管的环形空间注入常温水，溶解后的卤水从中心管返出；从技术套管与生产套管的环形空间注入油，形成油垫层，对溶解加以控制；
（3）高温热溶非选择性油垫开采
井组连通后，提出中心管，从一口井注入76～88℃的淡注剂，从井组的另一口井返出供加工的原卤；从技术套管与生产套管的环隙注入油形成油垫层，对溶解开采进行控制，井组中两口井每隔一个星期到一个月进行注返互换；
（4）废液回注井下
溶腔开采完后，将生产套管接管下入溶腔底部，而后利用加工厂产生的废液溶解尾盐后通过生产套管注入到溶腔底部，置换溶腔中的合格卤水；采用同样的方法回收油；
（5）换层开采
当下部矿层Ⅰ溶腔废液回注井下步骤完成后，拔出生产套管，在下部矿层与待开采的上部矿层之间打入水泥塞，封闭已采完的下部矿层溶腔，切断相邻两矿层间的联系；水泥塞凝固完成后，在待开采的上部矿段矿层Ⅱ重复单井爆破建槽、高温热溶非选择性油垫开采、废液回注井下开采步骤。
2.根据权利要求1所述的采用油垫法开采多层地下光卤石矿层的方法，其特征在于，步骤（2）和步骤（3）中，所述油垫层厚度为3～5cm。
3.根据权利要求1所述的采用油垫法开采多层地下光卤石矿层的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述从技术套管与生产套管的环隙注入的油为柴油。
4.根据权利要求1所述的采用油垫法开采多层地下光卤石矿层的方法，其特征在于，步骤（3）中，对淡注剂的加热采用加工厂的余热。
5.根据权利要求1所述的采用油垫法开采多层地下光卤石矿层的方法，其特征在于，步骤（5）中，所述水泥塞的厚度为8～12m。
6.根据权利要求1所述的采用油垫法开采多层地下光卤石矿层的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述淡注剂中盐的含量：氯化钾小于5克/升，氯化钠小于5克/升，氯化镁小于80克/升。
7.根据权利要求6所述的采用油垫法开采多层地下光卤石矿层的方法，其特征在于，所述淡注剂为清水。
8.根据权利要求1～7之一所述的采用油垫法开采多层地下光卤石矿层的方法，其特征在于，所述采用油垫法开采多层地下光卤石矿层的方法应用于钾石盐、天然碱、芒硝矿的钻井水溶法开采中。
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