CN104196498B - 一种卤水钻井开采系统及封闭循环动态清洗抗结盐方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卤水钻井开采系统及封闭循环动态清洗抗结盐方法，钻井系统包括采卤井(1)、潜卤电动机(2)、筛管(3)、潜卤泵(4)、井内管(5)、井口管固定槽钢(6)、井口管(7)，井口设置抗盐卤水泥固定井台(15)及井盖钢板(16)，在井盖钢板(16)上部放置用于抽卤水装置检修的支架起吊装置(17)；筛管(3)位于采卤井(1)底部井壁内侧；井口管(7)位于抗盐卤水泥固定井台(15)靠近井壁内侧，其下方位置焊接“井”字形的井口管固定槽钢(6)；潜卤泵(4)固定放置于井内一定深度的位置；淡水管(8)从地面伸入井内，采用封闭循环动态清洗方法，淡水经过叶轮及流道之处的结盐均能被淡水溶解或失去附着力最终从出水管(9)与采集卤水一起排出，从而实现深部高浓度、过饱和卤水的稳定开采。
Description
技术领域
本发明属于卤水开采技术领域，涉及盐湖深部高盐度、过饱和卤水的钻井开采系统及抗结盐工艺方法。
背景技术
我国盐湖资源多以开采地下卤水矿床为主,它们多赋存于盐类沉积物的孔隙中,以晶间卤水或孔隙卤水的形态存在,卤水矿的开采方法主要有渠道开采、钻井开采和井渠结合的方式，随着卤水开采深度的不断增加，单纯的渠道开采需要不断增加渠道开挖深度，以满足泵站抽卤需要，但目前世界上的施工机械无法满足埋深超过20米深部卤水的开采，生产成本无疑也是成倍增加，卤水资源开采失去经济性，因此当卤水开采深度超过一定极限值时，钻井采卤的优势就显现出来了，通过在矿区施工一定深度和直径的采卤井，并配合特制的潜水泵和电机等生产设备，就可以连续稳定地开采降深20米以下的卤水矿。
由于卤水是高浓度含多种化学组分的高浓度盐水,且不同地段、不同深度的卤水特性不一致，其中一种或多种盐分达到饱和,会影响井采设备的连续稳定运行，所以在采卤过程中,饱和卤水的流动和搅动使采卤设备与卤水接触部位必然受到腐蚀和结晶,故钻井采卤设备必须采取防腐蚀和抗结晶措施。
经过反复的现场实验证明，水泵的叶轮、泵腔流道及进出水管内壁结盐堵塞速度非常快,有的井4～5小时结盐堵死,有的井20～30小时结盐堵死。这是因为在地下卤水的开采过程中,不同组分的饱和卤水的混合搅动而发生结晶析盐。卤水开采结晶主要是氯化钠的结晶，结晶物中NaCl含量一般高于90％，最大达到99％，卤水开采过程中氯化钠晶体的结晶过程是在十分复杂的条件下进行的，卤水组成及其饱和度、结晶过程动力学条件的提供和维持以及晶体生长环境条件等，都是重要的影响因素，而它们自身又受众多因素影响，复杂多变。
预防结晶的主要方法包括化学方法、物理方法两大类。化学方法通过添加化学组分，改变卤水的相区状态，物理方法包括加淡水方式、外部各种场(电场、磁场、超声波场)的影响方式、采用特殊结构材料和覆盖涂层的方法等。由于技术经济的原因，不允许使用化学抑制剂。因结晶物主要成分是NaCl，有易溶于水的物理性质，因此加淡水冲洗采卤泵结盐是防结盐最有效、简洁的手段。
本发明采用钻井开采盐湖矿区卤水，在对地层结构复杂、不同地段涌水量及化学组分不同的情况开展研究的基础上，开发出一种开采盐湖深部卤水的钻井开采及抗结盐方法。
发明内容
发明目的：为解决盐湖矿区深部卤水的高效开采利用，设计一种卤水钻井开采系统及封闭循环动态清洗抗结盐方法。
技术方案：一种卤水钻井开采系统，包括采卤井1、潜卤电动机2、筛管3、潜卤泵4、井内管5、井口管固定槽钢6、井口管7，井口设置抗盐卤水泥固定井台15及井盖钢板16，在井盖钢板16上部放置用于抽卤水装置检修的支架起吊装置17；筛管3位于采卤井1底部井壁内侧，确保井壁稳定；井口管7位于抗盐卤水泥固定井台15靠近井壁内侧，其下方位置焊接“井”字形的井口管固定槽钢6，确保井口稳定；水泥固定井台15底部垫两层油毡隔绝毛细水渗入。
潜卤泵4固定放置于井内一定深度的位置；淡水管8从地面伸入井内，其上面的一端连接设置于地面的淡水调节箱12、淡水加压泵13、淡水控制阀门14，淡水管8底端有两个进水口，分别焊接在潜卤泵4的一级叶轮入口11和潜卤电动机入口10上，淡水经过淡水加压泵13进行加压，经过淡水管8分成两股进入，上面一股淡水通过潜卤电动机入口10先进入淡水分布器18，再经淡水流道进入潜卤电动机2内，可达到在冲洗潜卤泵4的同时对潜卤电动机2进行冷却的效果，此部分淡水在潜卤电动机内循环一周后，由于重力作用流至叶轮处被抽出，最终从出水管9排出；下面的淡水通过一级叶轮处入口11进入，采用封闭循环动态清洗方法，经过叶轮及流道之处的结盐均能被淡水溶解或失去附着力最终从出水管9与采集卤水一起排出，从而冲洗叶轮的结盐，提高防结晶性能。
本发明同时公开了一种卤水钻井封闭循环动态清洗抗结盐方法，其步骤为：
(1)当潜卤泵出卤量因动态结晶衰减至额定流量的50％～80％时开淡水加压泵13，淡水通过管线中间的阀门，将其加入速度控制在潜卤泵额定流量的0.5％～2％，冲洗15～30分钟，削弱结晶体的附着力，可将采卤泵内壁及叶轮结盐完全清除，不仅保证了采卤的连续稳定又可抑制采卤泵内的结晶。
(2)当潜卤泵因结盐导致采卤泵流量已低于额定流量的50％时，采用封闭式洗盐方式，首先运用变频器调小潜卤泵4的流量，然后关闭底阀，最后开启淡水加压泵13，将淡水在潜卤泵4泵体内循环流动10～60分钟，达到彻底清除结晶之目的。
本发明的优点和有益效果：本发明通过特殊设计的钻井开采系统结构以及淡水封闭循环动态冲洗结构和方法，使得在盐湖深部卤水得到有效开采利用，克服了采卤不稳定、设备易结盐、设备使用寿命短的缺陷。
附图说明
图1为本发明卤水钻井开采系统装配结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
一种盐湖深部卤水钻井开采系统，包括采卤井1、潜卤电动机2、筛管3、潜卤泵4、井内管5、井口管固定槽钢6、井口管7，井口设置抗盐卤水泥固定井台15及井盖钢板16，在井盖钢板16上部放置用于抽卤水装置检修的支架起吊装置17；筛管3位于采卤井1底部井壁内侧，确保井壁稳定；井口管7位于防腐水泥固定井台15靠近井壁内侧，其下方位置焊接“井”字形的井口管固定槽钢6，确保井口稳定；水泥固定井台15底部垫两层油毡隔绝毛细水渗入。
潜卤泵4固定放置于井内一定深度的位置；淡水管8从地面伸入井内，其上面的一端连接设置于地面的淡水调节箱12、淡水加压泵13、淡水控制阀门14，淡水管8底端有两个进水口，分别焊接在潜卤泵4的一级叶轮入口11和潜卤电动机入口10上，淡水经过淡水加压泵13进行加压，经过淡水管8分成两股进入，上面一股淡水通过潜卤电动机入口10先进入淡水分布器18，再经淡水流道进入潜卤电动机2内，可达到在冲洗潜卤泵4的同时对潜卤电动机2进行冷却的效果，此部分淡水在潜卤电动机内循环一周后，由于重力作用流至叶轮处被抽出，最终从出水管9排出；下面的淡水通过一级叶轮处入口11进入，采用封闭循环动态清洗方法，经过叶轮及流道之处的结盐均能被淡水溶解或失去附着力并抽出最终从出水管9与采集卤水一起排出，从而冲洗叶轮的结盐，提高防结晶性能。
单井深设计在100m以内,采卤泵叶轮及泵体材质为0Cr18Ni9Ti，表面喷涂PAV-II号高分子涂料进行防结晶处理,额定流量200m3/h,扬程25m,转速2850n/min,配套电机功率45KW。
本发明同时公开了一种卤水钻井封闭循环动态清洗抗结盐方法，其步骤为：
(1)当潜卤泵出卤量因动态结晶衰减至额定流量的50％～80％时开淡水加压泵13，淡水通过管线中间的阀门，将其加入速度控制在潜卤泵额定流量的0.5％～2％，冲洗15～30分钟，可将采卤泵内壁及叶轮结盐完全清除，不仅保证了采卤的连续稳定又可冲洗采卤泵内的结盐。
(2)当采卤泵因结盐导致采卤泵流量已低于额定流量的50％时，采用封闭式洗盐方式，首先运用变频器调小潜卤泵4的流量，然后关闭底阀，最后开启淡水加压泵13，将淡水在潜卤泵4泵体内循环流动10～60分钟，达到彻底清除结盐之目的。
具体实施例：为解决现有渠道采卤效率低、成本高的问题，实现矿区深部卤水规模化开采，青海盐湖工业股份有限公司在柴达木盆地察尔汗盐湖别勒滩、察尔汗区段建设采卤井25口，孔径φ1000mm，井深25～30米；采卤泵额定出卤能力200m3/h，；井台的水泥固定井台15为2.5×2.0m，水泥板厚0.70m，地面下0.20m，地面上0.50m，其中最顶部0.20m厚度铺设直径1.80m的圆环形的井盖钢板16一块；井口管长2.50m，其中地面以上0.50m，在井口管地面以下1.0m处焊接“井”字形的井口管固定槽钢6，单根长度1.50m，确保井口稳定。井内卤水密度为：1.220～1.240g/cm3，为高浓度、NaCl过饱和卤水，当不启动淡水加压泵13、淡水控制阀门14处于关闭状态时，一般连续运行时间3～8小时，流量衰减至100m3/h～150m3/h，此时开启淡水加压泵13、打开淡水控制阀门14，单井淡水加入量1～2m3/h，流量始终稳定，没有发现结晶现象。
Claims (2)
1.一种卤水钻井开采系统，包括采卤井(1)、潜卤电动机(2)、筛管(3)、潜卤泵(4)、井内管(5)、井口管固定槽钢(6)、井口管(7)，其特征在于，井口设置抗盐卤水泥固定井台(15)及井盖钢板(16)，在井盖钢板(16)上部放置用于抽卤水装置检修的支架起吊装置(17)；筛管(3)位于采卤井(1)底部井壁内侧，确保井壁稳定；井口管(7)位于抗盐卤水泥固定井台(15)靠近井壁内侧，其下方位置焊接“井”字形的井口管固定槽钢(6)，确保井口稳定；水泥固定井台(15)底部垫两层油毡隔绝毛细水渗入；潜卤泵(4)固定放置于井内一定深度的位置；淡水管(8)从地面伸入井内，其上面的一端连接设置于地面的淡水调节箱(12)、淡水加压泵(13)、淡水控制阀门(14)，淡水管(8)底端有两个进水口，分别焊接在潜卤泵(4)的一级叶轮入口(11)和潜卤电动机入口(10)上，淡水经过淡水加压泵(13)进行加压，经过淡水管(8)分成两股进入，经过叶轮及流道之处的结盐均能被淡水溶解并抽出最终从出水管(9)与采集卤水一起排出。
2.一种卤水钻井封闭循环动态清洗抗结盐方法，其特征在于，其步骤为：
1)当潜卤泵出卤量因动态兑卤结盐衰减至额定流量的50％～80％时开淡水加压泵(13)，淡水通过管线中间的阀门，将其加入速度控制在潜卤泵额定流量的0.5％～2％，冲洗15～30分钟，削弱结晶体的附着力，可将采卤泵内壁及叶轮结盐完全清除，不仅保证了采卤的连续稳定又可抑制采卤泵内的结晶；
2)当潜卤泵因结盐导致采卤泵流量已低于额定流量的50％时，采用封闭式洗盐方式，首先运用变频器调小潜卤泵(4)的流量，然后关闭底阀，最后开启淡水加压泵(13)，将淡水在潜卤泵(4)泵体内循环流动10～60分钟，达到彻底清除结晶之目的。
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