CN104675433B - 一种水平盐岩溶腔储库的建造方法 - Google Patents
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Abstract
一种水平盐岩溶腔储库的建造方法，属于盐类矿床水溶开采及盐岩溶腔储库控制溶解建造利用范畴。其特征在于是一种定向钻进和循环后退式单井对流溶解的，高效、快速、库容大及形状易于控制的水平盐岩溶腔储库的建造方法。该方法结合了单井对流法和双井定向对接连通对流法的优点，通过中心管盲端侧壁花孔射流段（3）将淡水注入盐岩矿床，溶解盐岩后的卤水从中心管与中间管环隙排出地表，周期性分段后退式溶解建腔，实现了大型水平溶腔的单井对流建造。由于水平井长度可达800~1000m，所建水平盐岩溶腔储库的库容大，是一种大型水平盐岩溶腔储库快速溶解建造的理想方法。
Description
技术领域
本发明一种水平盐岩溶腔储库的建造方法，属于盐岩矿床水溶开采及盐岩溶腔储库控制溶解建造利用的范畴。主要用于层状盐岩矿床水溶开采及水平溶腔储库的建造，是一种特殊的水溶开采及溶腔储库建造方法。
背景技术
由于盐类矿物易溶于水的特性，水溶开采的技术方法常用于地下盐类矿物的开采。常用的开采方法有：单井对流法、双井定向对接连通对流法、双井水压致裂连通对流法、群井致裂连通控制溶解法等。根据地质条件的不同，对盐矿资源的开采可分别采取不同方法。为了提高生产效率，降低钻井成本，在地质条件满足的条件下，大多采用双井或群井对流水溶开采方法。单井对流法为传统的盐矿开采方法，采用油（气）垫控制上溶措施，可以对水溶开采过程中溶腔形状及尺寸进行很好控制，在盐岩溶腔油气储库建造中被国内外广泛采用。但是，该方法存在造腔速度慢，周期长（一般3～５年）的缺点。双井定向对接连通水溶法，是在矿区内先钻一口竖井到达目标盐矿层，在距离竖井一定距离处再钻另一口定向斜井与目标井进行对接连通，之后通过一口井中注水，另一口井出卤的方式进行水溶采矿或溶腔建造。该方法通过双井连通对流造腔速度快、周期短，但是存在溶腔形状差（类似哑铃状）难以控制的缺点，不利于规则形状储库建造。
发明内容
本发明一种水平盐岩溶腔储库的建造方法，其目的在于为提高盐岩溶腔储库建造速度，同时又要保障溶腔形状规则可控，提供一种既有双井对接连通的快速成腔优点，又能够保障溶腔形状得以控制；同时，特别适用于在“夹层多、单层厚度薄”这一典型地质特征的我国层状盐岩矿床中建造油气储库的特殊需求的，同时能够克服现有单井对流法及双井定向对接连通对流法建造盐岩溶腔储库方法的缺点与不足的高效、快速、库容大、且形状易于控制的水平盐岩溶腔储库的建造方法。
本发明一种水平盐岩溶腔储库的建造方法，其特征在于是一种定向钻进和循环后退式单井对流溶解的，高效、快速、库容大及形状易于控制的水平盐岩溶腔储库的建造方法，本发明通过以下技术方案来实现：
Ⅰ. 从地面钻竖井与造斜井至目标盐岩矿床厚度方向的中部位置，对竖井与造斜井两段下整体套管并进行壁后全长水泥注浆固井；
Ⅱ. 通过竖井与造斜井套管，在目标盐岩矿床内沿最大水平主应力方向钻水平井4，视最大水平方向矿床展布情况，水平井长度可达800~1000m；
Ⅲ. 在竖井、造斜井套管与新钻水平井中，进行同心生产管串系统的安设，同心管串系统要求沿水平井全长布设。该同心管串系统包括注水管1和出水管2，其中注水管1为中心管，出水管2为中间管，中心管与中间管管径必须满足一定级配，且二者均为分段可拆卸式10~20m等长管。中心管头部为盲端侧壁花孔射流段3，其长度为10~20m；通过注水管1盲端侧壁花孔射流段3将淡水注入盐岩矿床，对水平井4周围盐岩进行溶解，溶解盐岩之后的卤水通过出水管2与注水管1之间的环隙排到地面；
Ⅳ. 管串系统中的注水管1盲端侧壁花孔射流段3全部露出在出水管2管口以外3~5m，即注出水两管柱端头间距为13~25m，依此保障注入淡水与回流卤水流场互不干扰并高效溶解建腔；
Ⅴ. 通过计算出水量浓度与采用声纳测井方法，可计算测定水平井溶解段盐岩溶腔空间尺寸；当该段溶腔达到设计尺寸后，停止注出水生产，并通过在地面对管串系统分段拆除的方式，将管串系统后退单位循环设计尺寸，并保持注出水两管柱端头间距不变，使注出水循环溶解系统后退到达新的水平段，准备新阶段的溶解建腔；
Ⅵ. 在管串系统后退之前，为防止长时间地应力作用导致水平井变形卡中间管，可通过中间管与固井套管环隙5注入淡水进行溶解松动，保障同心生产管串系统在水平井段顺利后退；
. 当同心管串系统后退至设定位置后，对管串系统恢复注出水，为防止上一循环停止注出水生产期间，中心管盲端侧壁花孔段被腔体中泥沙堵塞，先对其进行正反循环注水或注气解堵；待管串注出水系统通畅后，开始进行此阶段的循环注出水溶解建腔，即中心管注水、中间管环隙出水，对该水平段盐岩进行溶腔储库溶解建造；
. 同样，根据上述Ⅴ中方法计算测量，当生产段溶腔达到设计尺寸后，再次停止注出水生产，进行管串系统后退、正反循环注水或注气解堵、恢复注出水生产溶解建腔；
．依此溶解建腔—水平后退—溶解建腔反复循环，直至目标盐岩矿床中该水平井全长盐岩溶解完成，建造完成的水平盐岩溶腔储库为形状似葫芦状串联的长达800~1000m的大型溶腔储库，沿盐岩矿床水平方向和径向尺寸根据实际需要可进行变化。
上述的一种水平盐岩溶腔储库的建造方法，其特征在于所述的水平盐岩溶腔储库是由垂直井、造斜井和水平溶腔组成的盐岩溶腔储库系统；
上述的一种水平盐岩溶腔储库的建造方法，其特征在于所述的水平井4是指目标盐岩矿床中沿最大水平主应力方向钻进的、水平展布的裸井；
上述的一种水平盐岩溶腔储库的建造方法，其特征在于所述的中心管头部盲端是指中心管头部管口被封堵而不能进出水的钢管端部；
上述的一种水平盐岩溶腔储库的建造方法，其特征在于所述的中心管盲端侧壁花孔射流段3是指中心管头部盲端以里管柱壁均匀分布孔径大小不等的、长度为10~20m的多孔钢管；
上述的一种水平盐岩溶腔储库的建造方法，其特征在于所述的注水管1盲端侧壁花孔射流段3全部露在出水管2管口以外3~5m，是指注出水两管柱端头间距为13~25m，依此保障注入淡水与回流卤水流场互不干扰并高效溶解建腔；
上述的一种水平盐岩溶腔储库的建造方法，其特征在于所述的由中心管和中间管组成的管串系统，为分段可拆除的同心管串系统，该管串系统可通过地面拆装使其在水平井4中自由前进或后退；
上述的一种水平盐岩溶腔储库的建造方法，其特征在于为防止上一循环停止注出水生产期间，中心管盲端侧壁花孔段被腔体中泥沙堵塞，先对其进行正反循环注水或注气解堵；
上述的一种水平盐岩溶腔储库的建造方法，其特征在于通过地面拆装管串系统，实现注出水管串系统在水平井中的周期性后退溶解盐岩，实现大型水平溶腔的连续性建造。
本发明一种水平盐岩溶腔储库的建造方法的优点在于：结合了单井对流法和双井定向对接连通对流法盐岩溶解建腔的优点，通过中心管盲端侧壁花孔射流段3将淡水注入盐岩矿床，周期性分段后退式溶解建腔，实现了大型水平溶腔的单井对流建造。由于水平井长度可达800~1000m，所建水平盐岩溶腔储库的库容大，是一种大型水平盐岩溶腔储库快速溶解建造的理想方法。
附图说明
图1：水平岩盐溶腔储库的建造初期示意图
图2：水平岩盐溶腔储库的建造过程中示意图
图1、图2中的标号：1——注水管；2——出水管；3——盲端侧壁花孔射流段；4——水平井；5——中间管与固井套管环隙；6——盐岩矿床；7——水平溶腔。
具体实施方式
实施方式1：
参考图1所示，
一种水平盐岩溶腔储库的建造方法，其步骤为：
Ⅰ. 从地面钻竖井与造斜井至目标盐岩矿床厚度方向的中部位置，对竖井与造斜井两段下整体套管并进行壁后全长水泥注浆固井；
Ⅱ. 通过竖井与造斜井套管，在目标盐岩矿床内沿水平主应力方向钻水平井4，视水平应力方向矿床展布情况，水平井长度为800m；
Ⅲ. 在竖井、造斜井套管与新钻水平井中，进行同心生产管串系统的安设，管串系统沿水平井全长布设，侧壁花孔射流段3长度为10m，通过注水管1盲端侧壁花孔射流段3将淡水注入盐岩矿床，对水平井4周围盐岩进行溶解，溶解盐岩之后的卤水通过出水管2与注水管1之间的环隙排到地面；
Ⅳ. 管串系统中的注水管1盲端侧壁花孔射流段3全部露出在出水管2管口以外3m，即注出水两管柱端头间距为13m；
Ⅴ. 通过计算出水量浓度与采用声纳测井方法，计算测定水平井溶解段盐岩溶腔空间尺寸；当该段溶腔达到设计尺寸后，停止注出水生产，将管串系统后退单位循环设计尺寸10m，保持注出水两管柱端头间距13m不变，准备新阶段的溶解建腔；
Ⅵ. 为防止水平井变形卡管，在管串系统后退工艺之前，通过中间管与套管环隙5注入淡水溶解盐岩，保障同心管串系统顺利后退；
. 当同心管串系统后退至设定位置后，对管串系统恢复注出水，先正反循环注水或注气解堵停产期间可能被腔体中泥沙堵塞的中心管盲端侧壁花孔段；待管串注出水系统通畅后，再开始进行此阶段的中心管注水、中间管环隙出水溶解建腔；
. 同样，根据上述Ⅴ中方法测算，当生产段溶腔达到设计尺寸后，再次停止注出水生产，进行管串系统后退、正反循环注水或注气解堵、恢复注出水生产溶解建腔；
. 依此溶解建腔—水平后退—溶解建腔反复循环，直至目标盐岩矿床该进路水平段盐岩全部溶解，最终完成长度为800m的水平盐岩溶腔储库建造。
实施方式2
Ⅱ. 通过竖井与造斜井套管，在目标盐岩矿床内沿水平主应力方向钻水平井4，视水平应力方向矿床展布情况，水平井长度为900m；
Ⅲ. 在竖井、造斜井套管与新钻水平井中，进行同心生产管串系统的安设，管串系统要沿水平井全长布设。侧壁花孔射流段3长度为15m，通过注水管1盲端侧壁花孔射流段3将淡水注入盐岩矿床，对水平井4周围盐岩进行溶解，溶解盐岩之后的卤水通过出水管2与注水管1之间的环隙排到地面；
Ⅳ. 管串系统中的注水管1盲端侧壁花孔射流段3全部露出在出水管2管口以外4m，即注出水两管柱端头间距为19m；
Ⅴ. 通过计算出水量浓度与采用声纳测井方法，计算测定水平井溶解段盐岩溶腔空间尺寸；当该段溶腔达到设计尺寸后，停止注出水生产，将管串系统后退单位循环设计尺寸15m，保持注出水两管柱端头间距19m不变，准备新阶段的溶解建腔；
. 依此溶解建腔—水平后退—溶解建腔反复循环，直至目标盐岩矿床该进路水平段盐岩全部溶解，最终完成长度为900m的水平盐岩溶腔储库建造；
其余同实施方式1。
实施方式3
Ⅱ. 通过竖井与造斜井套管，在目标盐岩矿床内沿最大水平主应力方向钻水平井4，视水平应力方向矿床展布情况，水平井长度为1000m；
Ⅲ. 在竖井、造斜井套管与新钻水平井中，进行同心生产管串系统的安设，管串系统要沿水平井全长布设。侧壁花孔射流段3长度为20m，通过注水管1盲端侧壁花孔射流段3将淡水注入盐岩矿床，对水平井4周围盐岩进行溶解，溶解盐岩之后的卤水通过出水管2与注水管1之间的环隙排到地面；
Ⅳ. 管串系统中的注水管1盲端侧壁花孔射流段3全部露出在出水管2管口以外5m，即注出水两管柱端头间距为25m；
Ⅴ. 通过计算出水量浓度与采用声纳测井方法，计算测定水平井溶解段盐岩溶腔空间尺寸；当该段溶腔达到设计尺寸后，停止注出水生产，将管串系统后退单位循环设计尺寸20m，保持注出水两管柱端头间距25m不变，准备新阶段的溶解建腔；
. 依此溶解建腔—水平后退—溶解建腔反复循环，直至目标盐岩矿床该进路水平段盐岩全部溶解，最终完成长度为1000m的水平盐岩溶腔储库建造；
其余同实施方式1。
Claims (7)
1.一种水平盐岩溶腔储库的建造方法，其特征在于是一种定向钻进和循环后退式单井对流溶解的，高效、快速、库容大及形状易于控制的水平盐岩溶腔储库的建造方法，具体的实施步骤如下：
Ⅰ. 从地面钻竖井与造斜井至目标盐岩矿床厚度方向的中部位置，对竖井与造斜井两段下整体套管并进行壁后全长水泥注浆固井；
Ⅱ. 通过竖井与造斜井套管，在目标盐岩矿床内沿最大水平主应力方向钻水平井（4），视水平应力方向矿床展布情况，水平井长度为800~1000m；
Ⅲ. 在竖井、造斜井套管与新钻水平井中，进行同心生产管串系统的安设，管串系统要沿水平井全长布设，该管串系统包括注水管（1）和出水管（2），其中注水管（1）为中心管，出水管（2）为中间管，中心管与中间管均为分段拆卸式10~20m等长管，中心管头部为盲端侧壁花孔射流段（3），其长度为10~20m；通过注水管（1）盲端侧壁花孔射流段（3）将淡水注入盐岩矿床，对水平井（4）周围盐岩进行溶解，溶解盐岩之后的卤水通过出水管（2）与注水管（1）之间的环隙排到地面；
Ⅳ. 管串系统中的注水管（1）盲端侧壁花孔射流段（3）全部露出在出水管（2）管口以外3~5m，即注出水两管柱端头间距为13~25m，依此保障注入淡水与回流卤水流场互不干扰并高效溶解建腔；
Ⅴ. 通过计算出水量浓度与采用声纳测井方法，计算测定水平井溶解段盐岩溶腔空间尺寸；当该段溶腔达到设计尺寸后，停止注出水生产，并通过在地面对管串系统分段拆除的方式，将管串系统后退单位循环尺寸设计为10~20m，保持注出水两管柱端头间距不变，使注出水循环溶解系统后退到达新的水平段，准备新阶段的溶解建腔；
Ⅵ. 在管串系统后退之前，为防止长时间地应力作用导致水平井变形卡中间管，通过中间管与固井套管环隙（5）注入淡水进行溶解松动，保障同心生产管串系统在水平井段顺利后退；
. 当同心生产管串系统后退至设定位置后，对管串系统恢复注出水，为防止上一循环停止注出水生产期间，中心管盲端侧壁花孔段被腔体中泥沙堵塞，先对其进行正反循环注水或注气解堵；待管串注出水系统通畅后，开始进行此阶段的循环注出水溶解建腔，即中心管注水、中间管环隙出水，对该水平段盐岩进行溶腔储库溶解建造；
. 同样，根据上述Ⅴ中方法计算测量，当生产段溶腔达到设计尺寸后，再次停止注出水生产，进行管串系统后退、正反循环注水或注气解堵、恢复注出水生产溶解建腔；
．依此溶解建腔—水平后退—溶解建腔反复循环，直至目标盐岩矿床中该水平井全长盐岩溶解完成，建造完成的水平盐岩溶腔储库为形状似葫芦状串联的长达800~1000m的大型溶腔储库，沿盐岩矿床水平方向和径向尺寸根据实际需要进行变化。
2.按照权利要求1所述一种水平盐岩溶腔储库的建造方法，其特征在于所述的水平盐岩溶腔储库是由垂直井、造斜井和水平溶腔组成的盐岩溶腔储库系统。
3.按照权利要求1所述一种水平盐岩溶腔储库的建造方法，其特征在于所述的水平井（4）是指沿近水平展布的目标盐岩矿床最大水平主应力方向钻进的裸井。
4.按照权利要求1所述一种水平盐岩溶腔储库的建造方法，其特征在于所述的中心管盲端侧壁花孔射流段（3）是指中心管头部管柱壁均匀分布孔径大小不等的、长度为10~20m的多孔钢管。
5.按照权利要求1所述一种水平盐岩溶腔储库的建造方法，其特征在于所述的由中心管和中间管组成的管串系统，为分段拆除的同心生产管串系统，该管串系统通过地面拆装使其在水平井（4）中自由前进或后退。
6.按照权利要求1所述一种水平盐岩溶腔储库的建造方法，其特征在于后退式溶解建腔后退尺寸为单位循环设计尺寸为10~20m，并在后退过程中保持注出水两管柱端头间距不变。
7.按照权利要求1所述一种水平盐岩溶腔储库的建造方法，其特征在于通过地面拆装管串系统，实现注出水管串系统在水平井（4）中的周期性后退溶解盐岩，实现大型水平溶腔的连续性建造。
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