CN111236919B - 岩盐矿分层开采管柱及一种岩盐矿分层开采方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩盐矿分层开采管柱及一种岩盐矿分层开采方法，属于岩盐矿开采技术领域。其解决了现有技术中缺少一种分层注水吞吐工艺管柱及相关开采方法，以实现岩盐矿的分层注水吞吐开采的缺陷。其主要包括油管、空心杆、空心泵、空心顶杆、外油管、上封隔器、内油管、流道转换短节、桥式通道和下封隔器，所述油管下端连接空心泵，空心泵下端通过双扣接头分别连接外油管和内油管，外油管下端依次连接上封隔器、桥式通道、下封隔器，上封隔器和下封隔器座封在套管的内壁，内油管下端连接流道转换短节，流道转换短节侧面与桥式通道连接，空心杆套设在油管内，其下端通过空心泵柱塞继续连接空心顶杆，空心顶杆内安装单流阀。

Description

岩盐矿分层开采管柱及一种岩盐矿分层开采方法

技术领域

发明属于岩盐矿开采技术领域，具体地说，尤其涉及一种岩盐矿分层开采管柱。

背景技术

目前岩盐矿主要通过注水溶解法开采，在开采井投产后，注水溶解近井地带岩盐，形成充满卤水的岩盐溶腔，然后利用井下泵将卤水抽吸至地面经过地面后续处理，完成一个周期的开采，然后继续循环注水、抽卤水的开采过程，由于井下管柱需要满足注水、抽卤水两个过程，即需要满足注水吞吐的工艺，因此井下管柱较为复杂，一般只能进行单层开采，而多层分层注水吞吐开采由于需要更加复杂的井下工艺管柱，目前暂时无法实现，因此，只能开采完一层后封堵该层位，然后射开并生产另一层，整体开采速度及效率较低。

对此，需要设计一种分层注水吞吐工艺管柱及相关开采方法，实现岩盐矿的分层注水吞吐开采。

发明内容

发明目的是提供一种岩盐矿分层开采管柱及一种岩盐矿分层开采方法，通过该管柱，注水开采过程可以实现两层的注水和生产，通过独立的通道，避免了层间干扰，而且在一个层进行生产时，另一层可以进行注水后的焖井操作，无需其它起下管柱、封层、重新射孔操作即可实现在一个时间段内对两层进行分别开采，显著提高了开采效率。

发明是采用以下技术方案实现的：一种岩盐矿分层开采管柱，主要包括油管、空心杆、空心泵、空心顶杆、外油管、上封隔器、内油管、流道转换短节、桥式通道和下封隔器，所述油管下端连接空心泵，空心泵下端通过双扣接头分别连接外油管和内油管，外油管下端依次连接上封隔器、桥式通道、下封隔器，上封隔器和下封隔器座封在套管的内壁，内油管下端连接流道转换短节，外油管与内油管7最下端通过双扣接头继续连接油管，流道转换短节侧面与桥式通道连接，外油管位于上封隔器以上的部位侧面开设上过流孔，外油管位于下封隔器以下的部位侧面开设下过流孔，空心杆套设在油管内，其下端通过空心泵柱塞继续连接空心顶杆，空心顶杆内安装单流阀，所述上过流孔为开放式过流孔，下过流孔为破裂盘式过流孔，所述空心杆与空心顶杆通过丝扣连接；所述流道转换短节包括上外管、轨迹管、中心管、长轨道、短轨道、定位销钉、密封组件、第一挡板、第二挡板、下外管、侧流管、内管、锥形阀座、阀孔、流动通道、锥形阀体、活动管、挡环、第一弹簧、第二弹簧、定位管、阀球、下阀座；所述中心管与轨迹管固定连接，中心管及轨迹管套设在上外管内，上外管侧面设置定位销钉，定位销钉定位在轨迹管的长轨道内或短轨道内，轨迹管两端侧面安装密封组件，第一弹簧套设在中心管上，第一弹簧上端与轨迹管下端接触，第一弹簧下端与固定安装在上外管内壁的第一挡板接触；上外管下端连接下外管，下外管侧面开设侧流孔，内管安装在下外管内部，下外管及内管下端由双扣接头密封，内管顶端设置锥形阀座，下外管、内管、锥形阀座共同组成流动通道，锥形阀座阀面上开设阀孔，内管底部设置下阀座，内管底部固定安装定位管，下阀座位于定位管下端面，阀球位于定位管内部，活动管一端在定位管内，活动管下端为盲板结构，活动管下部可在定位管内滑动，活动管上端连接锥形阀体，锥形阀体与锥形阀座配合，活动管中部外表面固定安装挡环，第二弹簧套设在活动管中下部，第二弹簧上端与挡环接触，第二弹簧下端与固设在内管中下部的第二挡板接触，中心管上端面开设第一过流孔，中心管顶部侧面开设第二过流孔，中心管下部侧面开设第三过流孔，活动管侧面开设第四过流孔，定位管侧面开设第五过流孔。

进一步地，所述的上封隔器为机械座封封隔器，下封隔器为液压座封封隔器。

进一步地，所述的上封隔器为液压座封封隔器，下封隔器为机械座封封隔器。

一种岩盐矿分层开采方法，包括如下步骤：

步骤1：地质研究确定开采层Ⅰ和开采层Ⅱ；

步骤2：对开采层Ⅰ和开采层Ⅱ进行射孔；

步骤3：下入岩盐矿分层开采管柱，使得开采层Ⅰ位于上封隔器和下封隔器之间，开采层Ⅱ位于下封隔器以下井段，下管柱之前检查流道转换短节，使得流道状态处于侧流管811开启、下球阀关闭的状态；

步骤4：采用活动管柱方式座封上封隔器和下封隔器之一，然后采用从环空Ⅰ打压的方式座封另一封隔器，从环空Ⅰ下行的水经过开放式上过流孔进入环空Ⅱ，憋压座封液压封隔器，然后继续升压，憋开破裂盘式下过流孔；

步骤5：向开采层Ⅰ注水，同时也向开采层Ⅱ注水，其中开采层Ⅱ注入尽量多的水；

步骤6：开采层Ⅰ、开采层Ⅱ停止注水并焖井；

步骤7：对开采层Ⅰ抽卤水生产，此时开采层Ⅱ继续焖井；

步骤8：向开采层Ⅰ注水，此时开采层Ⅱ继续焖井；

步骤9：活动空心杆，驱动流道转换短节切换流道，使得流道状态处于侧流管811关闭、下球阀开启的状态；

步骤10：开采层Ⅰ焖井，对开采层Ⅱ进行生产；

步骤11：活动空心杆，驱动流道转换短节切换流道，使得流道状态处于侧流管811开启、下球阀关闭的状态；

步骤12：重复步骤5-11。

与现有技术相比，发明的有益效果是：

利用本发明的岩盐矿分层开采管柱以及开采方法可以实现使得两层的注水和生产通过独立的通道，避免了层间干扰，而且在一个层进行生产时，另一层可以进行注水后的焖井操作，无需其它管柱、封层、重新射孔等操作即可实现在一个时间段内对两层进行分别开采，显著提高了开采效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明所述流道转换短节的结构示意图；

图3是本发明所述流道转换短节轨迹管长短轨道平面展布图。

图中：1、油管；2、空心杆；3、空心泵；4、空心顶杆；5、外油管；6、上封隔器；7、内油管；8、流道转换短节；9、桥式通道；10、下封隔器；11、上过流孔；12、下过流孔；13、开采层Ⅰ；14、开采层Ⅱ；15、套管；16、环空Ⅰ；17、环空Ⅱ；18、环空Ⅲ；81、上外管；82、轨迹管；83、中心管；84、长轨道；85、短轨道；86、定位销钉；87、密封组件；88、第一弹簧；89、第一挡板；810、下外管；811、侧流管；812、内管；813、锥形阀座；814、阀孔；815、流动通道；816、锥形阀体；817、活动管；818、挡环；819、第二弹簧；820、第二挡板；821、定位管；822、阀球；823、下阀座；824、第五过流孔；825、第四过流孔；826、第三过流孔；827、第一过流孔；828、第二过流孔。

具体实施方式

下面结合附图对发明作进一步说明。

一种岩盐矿分层开采管柱，主要包括油管1、空心杆2、空心泵3、空心顶杆4、外油管5、上封隔器6、内油管7、流道转换短节8、桥式通道9和下封隔器10，所述油管1下端连接空心泵3，空心泵3下端通过双扣接头分别连接外油管5和内油管7，外油管5下端依次连接上封隔器6、桥式通道9、下封隔器10，上封隔器6和下封隔器10座封在套管15的内壁，内油管7下端连接流道转换短节8，外油管5与内油管7最下端通过双扣接头继续连接油管1，流道转换短节8侧面与桥式通道9连接，外油管5位于上封隔器6以上的部位侧面开设上过流孔11，外油管5位于下封隔器10以下的部位侧面开设下过流孔12，空心杆2套设在油管1内，其下端通过空心泵3柱塞继续连接空心顶杆4，空心顶杆4内安装单流阀，所述上过流孔11为开放式过流孔，下过流孔12为破裂盘式过流孔，所述空心杆2与空心顶杆4通过丝扣连接；所述流道转换短节8包括上外管81、轨迹管82、中心管83、长轨道84、短轨道85、定位销钉86、密封组件87、第一挡板89、第二挡板820、下外管810、侧流管811、内管812、锥形阀座813、阀孔814、流动通道815、锥形阀体816、活动管817、挡环818、第一弹簧88、第二弹簧819、定位管821、阀球822、下阀座823；所述中心管83与轨迹管82固定连接，中心管83及轨迹管82套设在上外管81内，上外管81侧面设置定位销钉86，定位销钉86定位在轨迹管82的长轨道84内或短轨道85内，轨迹管82两端侧面安装密封组件87，第一弹簧88套设在中心管83上，第一弹簧88上端与轨迹管82下端接触，第一弹簧88下端与固定安装在上外管81内壁的第一挡板89接触；上外管81下端连接下外管810，下外管810侧面开设侧流孔，内管812安装在下外管810内部，下外管810及内管812下端由双扣接头密封，内管812顶端设置锥形阀座813，下外管810、内管812、锥形阀座813共同组成流动通道815，锥形阀座813阀面上开设阀孔814，内管812底部设置下阀座823，内管812底部固定安装定位管821，下阀座823位于定位管821下端面，阀球822位于定位管821内部，活动管817一端在定位管821内，活动管817下端为盲板结构，活动管817下部可在定位管821内滑动，活动管817上端连接锥形阀体816，锥形阀体816与锥形阀座813配合，活动管817中部外表面固定安装挡环818，第二弹簧819套设在活动管817中下部，第二弹簧819上端与挡环818接触，第二弹簧819下端与固设在内管812中下部的第二挡板820接触，中心管83上端面开设第一过流孔827，中心管83顶部侧面开设第二过流孔828，中心管83下部侧面开设第三过流孔826，活动管817侧面开设第四过流孔825，定位管821侧面开设第五过流孔824。

当中心管83不与锥形阀体816接触，此时，活动管817及锥形阀体816在弹簧的作用下与锥形阀座813接触并封闭阀孔814，此时流道转换短节8的侧向通道关闭，而下阀球822可以自由活动。当通过空心顶杆4驱动中心管83并使得定位销钉86换轨时，中心管83下端推动锥形阀体816及活动管817下行，锥形阀体816离开锥形阀座813，露出阀孔814，侧向通道开启，此时活动管817下端面压迫阀球822，使得下阀座823关闭，从而关闭自下而上的通道，所述换轨应用了笔式开关的结构和原理。

所述的上封隔器6为机械座封封隔器，下封隔器10为液压座封封隔器，或者所述的上封隔器6为液压座封封隔器，下封隔器10为机械座封封隔器。

本发明所述的一种岩盐矿分层开采管柱可以应用在盐岩矿分层开采注水施工中。

本发明所述的一种岩盐矿分层开采管柱可以应用在盐岩矿单层开采施工中。

一种岩盐矿分层开采方法，采用所述岩盐矿分层开采管柱，包括如下步骤：

步骤1：地质研究确定开采层Ⅰ13和开采层Ⅱ14；

步骤2：对开采层Ⅰ13和开采层Ⅱ14进行射孔；

步骤3：下入岩盐矿分层开采管柱，使得开采层Ⅰ13位于上封隔器6和下封隔器10之间，开采层Ⅱ14位于下封隔器10以下井段，下管柱之前检查流道转换短节8，使得流道状态处于侧流管811开启、下球阀关闭的状态；

步骤4：采用活动管柱方式座封上封隔器6和下封隔器10之一，然后采用从环空Ⅰ16打压的方式座封另一封隔器，从环空Ⅰ16下行的水经过开放式上过流孔11进入环空Ⅱ17，憋压座封液压封隔器，然后继续升压，憋开破裂盘式下过流孔12；

步骤5：向开采层Ⅰ13注水，同时也向开采层Ⅱ14注水，其中开采层Ⅱ14注入尽量多的水；

步骤6：开采层Ⅰ13、开采层Ⅱ14停止注水并焖井；

步骤7：对开采层Ⅰ13抽卤水生产，此时开采层Ⅱ14继续焖井；

步骤8：向开采层Ⅰ13注水，此时开采层Ⅱ14继续焖井；

步骤9：活动空心杆2，驱动流道转换短节8切换流道，使得流道状态处于侧流管811关闭、下球阀开启的状态；

步骤10：开采层Ⅰ13焖井，对开采层Ⅱ14进行生产；

步骤11：活动空心杆2，驱动流道转换短节8切换流道，使得流道状态处于侧流管811开启、下球阀关闭的状态；

步骤12：重复步骤5-11。

岩盐矿分层开采管柱的主要分层开采原理是：

油套环空Ⅰ16、外油管5与内油管7之间的环空Ⅱ17、外油管5上下部位侧面的过流孔共同组成开采层Ⅱ14的注水通道1；

内油管7内部、流道转换短节8内部、空心泵3、油管1组成开采层Ⅱ14的抽卤水生产通道2；

空心杆2、空心顶杆4、流道转换短节8内部、桥式通道9、上下封隔器10之间的环空Ⅲ18组成开采层Ⅰ13的注水通道3；

上下封隔器10之间的环空Ⅲ18、桥式通道9、流道转换短节8内部、空心泵3、油管1组成开采层Ⅰ13的抽卤水生产通道4；

流道转换短节8可以切换其上部流体流向侧面桥式通道9或者流向流道转换短节8下端油管1，进而可以切换流体流入开采层Ⅰ13或开采层Ⅱ14；

流道转换短节8上部包括笔式开关结构，可以通过上下活动空心杆2、空心顶杆4触发该笔式开关实现多次流道转换；

当流道转换短节8开启桥式通道9时，此时向下的通道关闭，可以通过注水通道1向开采层Ⅱ14注水，也可以通过注水通道3向开采层Ⅰ13注水，也可以通过生产通道4对向开采层Ⅰ13进行生产，开采层Ⅱ14的注水可以与开采层Ⅰ13的注水、开采之一的操作同时进行。具体来说，可以在向开采层Ⅰ13注水的同时对开采层Ⅱ14也进行注水，然后在开采层Ⅱ14焖井溶解岩盐的时候对开采层Ⅰ13进行生产，然后继续向开采层Ⅰ13注水、焖井，然后切换流道转换短节8，对开采层Ⅱ14进行生产。

Claims (4)

1.一种岩盐矿分层开采管柱，主要包括油管(1)、空心杆(2)、空心泵(3)、空心顶杆(4)、外油管(5)、上封隔器(6)、内油管(7)、流道转换短节(8)、桥式通道(9)和下封隔器(10)，其特征在于：所述油管(1)下端连接空心泵(3)，空心泵(3)下端通过双扣接头分别连接外油管(5)和内油管(7)，外油管(5)下端依次连接上封隔器(6)、桥式通道(9)、下封隔器(10)，上封隔器(6)和下封隔器(10)座封在套管(15)的内壁，内油管(7)下端连接流道转换短节(8)，外油管(5)与内油管(7)最下端通过双扣接头继续连接油管(1)，流道转换短节(8)侧面与桥式通道(9)连接，外油管(5)位于上封隔器(6)以上的部位侧面开设上过流孔(11)，外油管(5)位于下封隔器(10)以下的部位侧面开设下过流孔(12)，空心杆(2)套设在油管(1)内，其下端通过空心泵(3)柱塞继续连接空心顶杆(4)，空心顶杆(4)内安装单流阀，所述上过流孔(11)为开放式过流孔，下过流孔(12)为破裂盘式过流孔，所述空心杆(2)与空心顶杆(4)通过丝扣连接；

所述流道转换短节(8)包括上外管(81)、轨迹管(82)、中心管(83)、长轨道(84)、短轨道(85)、定位销钉(86)、密封组件(87)、第一挡板(89)、第二挡板(820)、下外管(810)、侧流管(811)、内管(812)、锥形阀座(813)、阀孔(814)、流动通道(815)、锥形阀体(816)、活动管(817)、挡环(818)、第一弹簧(88)、第二弹簧(819)、定位管(821)、阀球(822)、下阀座(823)；所述中心管(83)与轨迹管(82)固定连接，中心管(83)及轨迹管(82)套设在上外管(81)内，上外管(81)侧面设置定位销钉(86)，定位销钉(86)定位在轨迹管(82)的长轨道(84)内或短轨道(85)内，轨迹管(82)两端侧面安装密封组件(87)，第一弹簧(88)套设在中心管(83)上，第一弹簧(88)上端与轨迹管(82)下端接触，第一弹簧(88)下端与固定安装在上外管(81)内壁的第一挡板(89)接触；上外管(81)下端连接下外管(810)，下外管(810)侧面开设侧流孔，内管(812)安装在下外管(810)内部，下外管(810)及内管(812)下端由双扣接头密封，内管(812)顶端设置锥形阀座(813)，下外管(810)、内管(812)、锥形阀座(813)共同组成流动通道(815)，锥形阀座(813)阀面上开设阀孔(814)，内管(812)底部设置下阀座(823)，内管(812)底部固定安装定位管(821)，下阀座(823)位于定位管(821)下端面，阀球(822)位于定位管(821)内部，活动管(817)一端在定位管(821)内，活动管(817)下端为盲板结构，活动管(817)下部可在定位管(821)内滑动，活动管(817)上端连接锥形阀体(816)，锥形阀体(816)与锥形阀座(813)配合，活动管(817)中部外表面固定安装挡环(818)，第二弹簧(819)套设在活动管(817)中下部，第二弹簧(819)上端与挡环(818)接触，第二弹簧(819)下端与固设在内管(812)中下部的第二挡板(820)接触，中心管(83)上端面开设第一过流孔(827)，中心管(83)顶部侧面开设第二过流孔(828)，中心管(83)下部侧面开设第三过流孔(826)，活动管(817)侧面开设第四过流孔(825)，定位管(821)侧面开设第五过流孔(824)。

2.根据权利要求1所述的岩盐矿分层开采管柱，其特征在于：所述的上封隔器(6)为机械座封封隔器，下封隔器(10)为液压座封封隔器。

3.根据权利要求1所述的岩盐矿分层开采管柱，其特征在于：所述的上封隔器(6)为液压座封封隔器，下封隔器(10)为机械座封封隔器。

4.一种岩盐矿分层开采方法，采用如权利要求2-3中任一项所述的岩盐矿分层开采管柱，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：地质研究确定开采层Ⅰ(13)和开采层Ⅱ(14)；

步骤2：对开采层Ⅰ(13)和开采层Ⅱ(14)进行射孔；

步骤3：下入岩盐矿分层开采管柱，使得开采层Ⅰ(13)位于上封隔器(6)和下封隔器(10)之间，开采层Ⅱ(14)位于下封隔器(10)以下井段，下管柱之前检查流道转换短节(8)，使得流道状态处于侧流管(811)开启、下球阀关闭的状态；

步骤4：采用活动管柱方式座封上封隔器(6)和下封隔器(10)之一，然后采用从环空Ⅰ(16)打压的方式座封另一封隔器，从环空Ⅰ(16)下行的水经过开放式上过流孔(11)进入环空Ⅱ(17)，憋压座封液压封隔器，然后继续升压，憋开破裂盘式下过流孔(12)；

步骤5：向开采层Ⅰ(13)注水，同时也向开采层Ⅱ(14)注水，其中开采层Ⅱ(14)注入尽量多的水；

步骤6：开采层Ⅰ(13)、开采层Ⅱ(14)停止注水并焖井；

步骤7：对开采层Ⅰ(13)抽卤水生产，此时开采层Ⅱ(14)继续焖井；

步骤8：向开采层Ⅰ(13)注水，此时开采层Ⅱ(14)继续焖井；

步骤9：活动空心杆(2)，驱动流道转换短节(8)切换流道，使得流道状态处于侧流管(811)关闭、下球阀开启的状态；

步骤10：开采层Ⅰ(13)焖井，对开采层Ⅱ(14)进行生产；

步骤11：活动空心杆(2)，驱动流道转换短节(8)切换流道，使得流道状态处于侧流管(811)开启、下球阀关闭的状态；

步骤12：重复步骤5-11。

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