CN107605485B

CN107605485B - 一种定向井与潜没电泵联合采盐方法

Info

Publication number: CN107605485B
Application number: CN201711013857.7A
Authority: CN
Inventors: 樊传忠; 肖文科
Original assignee: China Salt Prospecting Design Institute Co ltd
Current assignee: China Salt Prospecting Design Institute Co ltd
Priority date: 2017-10-26
Filing date: 2017-10-26
Publication date: 2020-10-16
Anticipated expiration: 2037-10-26
Also published as: CN107605485A

Abstract

本发明公开了一种定向井与潜没电泵联合采盐的方法，包括如下步骤：1）向连通待开采盐层的卤井的溶腔注水；2）确定卤井溶腔附近的稳定区域；3）在所述稳定区域钻凿定向井，所述定向井与所述溶腔连通；4）在所述定向井中下入电动潜没泵，抽取所述溶腔中的卤水。该方法的溶腔中的压力显然低于水举采卤工艺，减缓了注入水对围岩的浸蚀破坏；同时，定向井和抽卤设备处于稳定区，生产稳定，卤水质量好；采用该种方法安全生产周期长，可溶解回收溶腔中冒落的盐矿，并可在失去密闭条件的井组使用，有效提高盐矿的回采率。

Description

一种定向井与潜没电泵联合采盐方法

技术领域

本发明属于采矿技术领域，具体涉及一种盐矿钻井水溶开采工艺。

背景技术

钻井水溶开采方法是盐类矿床开采比较通用的方法。有单井循环和井组循环开采工艺两大类。其共同特点都是从钻井内注入溶剂——淡水，淡水溶解盐矿层生成盐的水溶液（盐矿开采行业称之为卤水），卤水通过注水的余压，沿井筒举出地面（盐矿开采行业称之为水举采卤）。

钻井水溶开采所产生的溶腔规模较大，跨距一般在30-100米左右，而盐矿本身及盐矿顶板（盐层上部岩层）的强度较低，在注水溶解的开采过程中，随溶腔的发展，盐层及顶板都会发生垮塌。为了卤水能够利用余压举出地面，必须有足够的注水压力。水在较高压力作用下，向溶腔周边裂隙中渗透，又加剧了盐层和围岩的垮塌，导致地下溶腔迅速向上发展，随着垮塌的进一步发展，可能产生地下水污染、冒卤、地面沉降等地质灾害现象。而大量垮塌的岩盐及围岩碎块堆积于溶腔下部，因溶腔下部卤水处于饱和状态，堆积于溶腔下部的岩盐碎块又无法溶解，这样使得盐矿的开采回收率非常低下，而对地层的破坏非常严重。越是盐层厚度大、越是埋藏深度浅的盐矿，其回采率越低，且发生地质灾害的可能性也越大。

目前，盐矿钻井水溶开采的回采率一般仅为10%-20%，某些厚大盐矿床的回采率甚至不足8%，并存在地面沉降、塌陷和地下水污染等问题。并且，根据我们的测算，溶腔中冒落的矿量，大约是采出矿量的10倍左右。也就是说如果回收这部分冒落的矿量，不会引起原岩结构的进一步破坏。

如图1所示，卤井4一般为单井对流井，或者连通井组的注水井，在开采过程中产生溶腔6，随着溶腔6的跨度增大，一般溶腔半径仅3-4米时，就会产生盐层以及顶板的冒落，而水溶采盐的溶腔规模比较大，溶腔跨度可以达到30-100米，因此冒落规模比较大，冒落盐块7大量堆积在溶腔下部的饱和卤水中，这些盐块因为不被饱和卤水溶解，就无法采出，造成盐矿资源的浪费。冒落区以上还会产生裂隙5，裂隙5在水的作用下，不断追踪发育，造成地层的进一步破坏，最终卤水沿裂隙5上升，污染地层及地下水。或者波及地表，造成地表沉降、陷落、冒落等地质灾害问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种可靠的采卤工艺，从提高盐矿采出率防止地质灾害的采卤生产实际出发，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明公开了一种定向井与潜没电泵联合采盐的方法，包括如下步骤：

1）向连通待开采盐层的卤井的溶腔注水；

2）确定卤井的溶腔附近的稳定区域；

3）在所述稳定区域钻凿定向井，所述定向井与所述溶腔连通；

4）在所述定向井中没入电动潜没泵，抽取所述溶腔中的卤水。

进一步的，所述溶腔为以往采卤已经形成的现有溶腔，或者为向待开采盐层钻凿卤井注水形成的新的溶腔。

进一步的，对于以往采卤已经形成的现有溶腔，所述稳定区域通过所述卤井的现有采矿数据分析确定或者三维地震勘探确定。

进一步的，所述定向井距离所述卤井溶腔边界50-100m。

进一步的，所述定向井与所述溶腔通过一横向设置的通道连通，所述通道的一端与所述溶腔的底部连通，该通道为所述定向井曲线井段溶解扩大的空间。

进一步的，所述曲线的曲率半径为70-80米，造斜率为0.75°/米至0.77°/米。

进一步的，所述步骤4）中，向所述卤井补充淡水与潜没泵抽取卤水同时进行，同时控制淡水注入流量大小以确保潜没泵位于所述定向井抽水的动水位以下15-30米，防止地面冒卤和潜没泵缺水。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、溶腔中的压力显然低于水举采卤工艺，减缓了注入水对围岩的浸蚀破坏。

2、定向井和潜没泵抽卤设备处于稳定区，生产稳定，卤水质量好。

3、安全生产周期长，可溶解回收溶腔中冒落的盐矿，并可在失去密闭条件的井组使用，有效提高盐矿的回采率。

4、能降低水溶采盐采区的地下水水位，修复被卤水污染的矿山环境。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例一公开的切口保护器结构示意图。

图例说明：

1、定向井；2、潜没泵；3、曲线井段；4、卤井；5、裂隙；6、溶腔；7、冒落盐块；8、通道。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1所示，本发明公开了一种定向井与潜没电泵联合采盐的方法，其具体的步骤如下：

第一步：利用已经有了大型溶腔的卤井4的溶腔；或者重新钻设连通盐层的卤井4，向卤井4注水形成溶腔；

第二步：根据卤井4（为以往采卤已经形成溶腔6的老井）采矿数据分析，其中的采矿数据为根据已经开采的卤水总量、卤水含盐量计算采出的盐的重量和原来该盐矿层的含盐量、密度等相关数据，反推此处地下已经形成的容腔6的大小，推算溶腔外围的裂隙带和塑性变形区；或者采取三维地震等物探措施，确定卤井4、溶腔6、裂隙5以及外围的变形范围和稳定区，通过在稳定区钻凿定向井1，可以避免溶腔6发生垮塌对采卤设备造成的危险。

第三步：在稳定区域钻凿定向井1，该定向井1通过底部的通道8与溶腔6连通，在具体实施时，通道8的一端与溶腔6的底部连通，通过卤井4注入淡水可溶解回收溶腔6中的冒落盐块7，由溶腔6的底部输出卤水，有效提高盐矿的回采率。

第四步：在定向井1中下入电动潜没泵2，抽取溶腔6中的卤水，在具体实施时，向卤井4补充淡水与潜没泵2抽取卤水同时进行，保证溶腔6中不会形成较大的压力而渗入裂隙5，造成水对围岩的浸蚀破坏以及地面冒卤，通常确保潜没泵位于所述定向井抽水的动水位以下15-30米。

具体实施方案如下（该方案为针对安徽某矿区设计）：

1、根据卤井4采矿数据分析，或者采取三维地震等物探措施，确定卤井4、溶腔6、裂隙5以及外围的变形范围和稳定区；

2、在稳定区域钻定向井1。

定向井距目标井的水平井距：110.00米；

定向段的曲线井段3设计曲率半径：75米；造斜率：0.764°/米；

定向井设计井深：604.16米；

井身结构：一开：φ350mm×100m，下J55φ273×10.16mm×100m表层套管(暂定)。二开：采用φ216mm钻头钻至约350m，更换饱和盐水泥浆钻进至451.3m，下API石油套管N80钢级φ177.8mm×9.19mm×451.8m(造斜段不下套管。用G级油井水泥全井段固井，候凝72小时后扫孔,扫孔至最末一根套管前试压，最后扫孔至设计造斜点(K1点)451.3m。三开：螺杆钻具，φ121mm钻头由K1点定向钻进至第一靶点(T1点)，约116.35m。继续钻进水平段(稳斜)约36.51m，至最终靶点(T2点)。由第一靶点(T1点)向最终靶点(T2点)钻进过程中，可能会提前与溶腔6连通，则提钻从定向井1注水扩大盐层中的通道8。

3、扩大定向井1的通道8，可以下入中心管建槽，使造斜段的岩盐充分溶解。也可以由定向井1 的套管向溶腔6注水，扩大通道8。以通道8长116m，直径0.8m计算，需溶解岩盐500t，注水2000m³以上，估计建槽时间一周左右。

4、根据设计流量1200m³/d，扬程200m，下泵深度150m(以泵吸入口中心位置计算)。按GB/T16750－2008标准，选QYDBQ143系列潜油电泵。

5、潜没电泵2设备下井前，必须对定向井1井筒进行全面清扫，除去套管内表面结垢及附着物。制作与井下机组体形相似的模拟管柱，进行模拟探井，探井深度大于200m。

6、下入潜没电泵2井下设备，连接地面供电设备。启动潜没电泵抽汲卤水，观测水位。

7、通过卤井4补充淡水，或者通过裂隙5补充部分地下水，溶解溶腔6中的冒落盐块7，饱和卤水由潜没泵2抽出，进入采卤生产系统。控制注水量，就可以控制裂隙5中的卤水水位，防止卤水冒出地表，或者地表的水渗入裂隙，使已经污染的地表得到修复。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种定向井与潜没电泵联合采盐的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)向连通待开采盐层的卤井的溶腔注水；

2)确定卤井的溶腔附近的稳定区域；

3)在所述稳定区域钻凿定向井，所述定向井与所述溶腔的底部覆盖有冒落盐块的位置连通；

4)在所述定向井中没入电动潜没泵，抽取所述溶腔中的卤水；

其中，所述步骤4)中，向所述卤井补充淡水与潜没泵抽取卤水同时进行；

所述溶腔为以往采卤已经形成的现有溶腔；

所述定向井距离所述卤井溶腔边界50-100m，所述定向井与所述溶腔通过一横向设置的通道连通，所述通道的一端与所述溶腔的底部连通，该通道为所述定向井在盐层中的曲线井段溶解扩大形成的空间，所述稳定区域通过所述卤井的现有采矿数据分析确定或者三维地震勘探确定，所述曲线的曲率半径为70-80米，造斜率为0.75°/米至0.77°/米，所述步骤4)中，同时控制淡水注入流量大小以确保潜没泵位于所述定向井抽水的动水位以下15-30米。