CN112302533A - 一种注气孔的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种注气孔的施工方法，包括：用Φ150mm钻头穿透上部隔水层(7)，然后下Φ150mm的固井套管(1)，固井套管(1)的外侧用壁外注浆的方式用镁基胶凝材料固管，形成管外水泥体(10)；在固井套管(1)内用Φ110mm钻头钻穿细碎屑含水层(8)，并钻入下部隔水层(9)；在固井套管(1)内用Φ127mm钻头钻入上部隔水层(7)0.2～1m深，使注气筛管(2)的封闭钢圈(24)能够嵌入上部隔水层(7)；在固井套管(1)内放入加工好的注气筛管(2)，然后浇注镁基胶凝材料，形成管内水泥体(11)并使其与固井套管(1)胶结固定。本发明可向含水层注入一定压力的空气，使含水层孔隙卤水快速排出，能够降低采卤成本，大大提高采卤量、提升采矿效率和提高采收率。
Description
技术领域
本申请涉及一种空气驱动采卤系统中注气孔的施工方法，具体地说，涉及一种低孔隙度、低给水度、低渗透率条件下，利用空气驱动增加含水层的卤水给水度的注气孔的施工方法。
背景技术
我国的钾盐资源量仅占全球已探明储量的2％，但生产量占到了全球产量的15％，我国钾肥消费量占到了全球消费量的25％；而且，我国钾盐资源量的97％为青海和新疆的卤水型盐湖矿床资源。通过近几十年的高强度开采，一部分盐湖已经无卤水可采，绝大部分盐湖盐岩层地表潜卤水矿已经枯竭，特别是柴达木盆地盐湖早已在开采盐岩层下部的地下卤水，除了少数盐湖通过补水和固液转化暂时缓解了采卤的困境，绝大部分盐湖采卤量已无法满足生产需求。
柴达木盆地盐湖区在表层盐岩层以下赋存有大量深层卤水，深层卤水由于受地层埋深大、形成时间比较早、储卤层主要为一些含盐细砂层或粉砂层为主的松散沉积和低孔隙率的岩盐层等条件的限制，其渗透率低、给水度小，采卤工程施工难度大、卤渠开挖成本高，采卤量无法满足生产需求。井采虽然能够解决深部卤水的开采，但对于低孔隙度、低给水度、低孔隙率的细碎屑层的深部孔隙卤水来说，采卤成本高，采矿效率低，难以实现规模化、工程化、可持续性采卤。随着时间的推移，卤水供需矛盾将会更加突出，所以寻求简单快速、高效的科学采卤技术迫在眉睫。
发明内容
本发明提供了一种低孔隙度、低给水度、低渗透率条件下，利用空气驱动增加含水层的卤水给水度的注气孔的施工方法。
本发明的一种注气孔的施工方法，适用于空气驱动的采卤开采方式。
一种注气孔的施工方法，包括：
步骤一)首先用Φ150mm钻头穿透上部隔水层(7)，然后下Φ150mm的固井套管(1)，固井套管(1)的外侧用壁外注浆的方式用镁基胶凝材料固管，形成管外水泥体(10)；
步骤二)在固井套管(1)内用Φ110mm钻头钻穿细碎屑含水层(8)，并钻入下部隔水层(9)；
步骤三)在固井套管(1)内再用Φ127mm钻头钻入上部隔水层(7)0.2～1m深，使注气筛管(2)的封闭钢圈(24)能够嵌入上部隔水层(7)；
步骤四)在固井套管(1)内放入加工好的注气筛管(2)，然后浇注镁基胶凝材料，形成管内水泥体(11)并使其与固井套管(1)胶结固定。
所述注气筛管(2)下端延伸至下部隔水层(9)的顶部，上部与上部隔水层(7)设置的固井套管(1)相连接；所述注气筛管(2)在细碎屑含水层(8)段的注气筛管(2)上设置有出气孔(21)，设有出气孔(21)的注气筛管(2)缠有筛网(22)；所述注气筛管(2)内设置有多根注气管(3)和一根观测管(4)；所述注气筛管(2)内设置有多个注气管(3)，每个注气管(3)对应不同的封闭的注气筛管分段(23)；
所述注气筛管(2)外围在上部隔水层(7)设置有封闭钢圈(24)，封闭钢圈(24)可防止气体通过井壁泄露。
所述多根注气管(3)长度有所不同，每一个注气管(3)分别针对不同的细碎屑含水层(8)段；所述多根注气管(3)其数量与注气段长度、地层的隔水层数量和碎屑含水层(8)孔隙度有关。
所述多根注气管(3)的上端与气体分流器(5)相连接，每一根注气管(3)分别由不同的分流阀(52)控制，注气管(3)的数量根据注气段长度、地层的隔水层数量和碎屑含水层(8)孔隙度确定，每一个注气管(3)只针对含水层(8)的一个注气段，每个注气段长度一般为1～5m。
所述观察管(4)设置于注气筛管(2)内，其长度与最底部注气管(3)等长，用于水位观测和采集水样。
所述气体分流器(5)的前段通过进气管(51)与输气管(6)相连接，后端设置多个分气管(53)，分别与不同的分流阀(52)相连接；所述分流阀(52)前段与所述气体分流器(5)的进气管(51)相连接，另一端与不同的注气管(3)相连接。
常用的采卤方法对于低孔隙度、低给水度、低孔隙率的含水层孔隙卤水来说，采卤成本高，采矿效率低，难以实现规模化、工程化、可持续性采卤。本发明通过向含水层注入一定压力的空气，使含水层给水度增大，能够降低采卤成本，大大提高采卤量、提升采矿效率和提高采收率。
本发明对于低孔隙度、低给水度、低孔隙率的含水层来说，能够降低采卤成本，大大提高采卤量、提升采矿效率和提高采收率。
附图说明
图1为本发明实施例中注气孔剖面结构示意图；
图2为本发明实施例中气体分流器示意图。
附图标记表示为：
1-固井套管、2-注气筛管、21-出气孔、22-筛网、23-注气筛管分段、3-多个注气管、4-观测管、5-气体分流器、51-进气管、52-分流阀、53-分气管、6-输气管、7-上部隔水层、8-含水层、9-下部隔水层，10-管外水泥体、11-管内水泥体。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本发明技术方案的详细的说明，而不是对本发明技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
图1为本发明实施例中注气孔剖面结构示意图。
参照图1所示，如图1所示，所述放置注气管的注气孔系统包括：
多个注气管(3)、固井套管(1)、注气筛管(2)、出气孔(21)、筛网(22)、注气筛管分段(23)、封闭钢圈(24)、观测管(4)、气体分流器(5)、进气管(51)、分流阀(52)、分气管(53)、上部隔水层(7)、细碎屑含水层(8)、下部隔水层(9)，管外水泥体(10)、管内水泥体(11)和输气管(6)。
一种注气孔的施工方法包括：
步骤一)：用Φ150mm(单位mm：毫米，下同)钻头穿透上部隔水层(7)，然后下Φ150mm的固井套管(1)，固井套管(1)外侧用壁外注浆的方式用镁基胶凝材料固管，形成管外水泥体(10)；
步骤二)在套管(1)内用Φ110mm钻头钻穿含水层(8)，钻入下部隔水层(9)；
步骤二)中，钻头钻入下部隔水层(9)的具体深度应根据下部隔水层厚度来确定，常用数值例如2～5m深(单位m：米，下同)；
步骤三)在套管(1)内再用Φ127mm钻头钻入上部隔水层(7)0.2～1m，使注气筛管(2)的封闭钢圈(24)能够嵌入上部隔水层(7)；
步骤三的作用是防止浆液下渗堵塞注气筛管(2)。
步骤四)在固井套管(1)内放入加工好的注气筛管(2)，然后浇注镁基胶凝材料，形成管内水泥体(11)，并使其与固井套管(1)胶结固定。
可选的，在步骤四)中，所述注气筛管(2)下端延伸至下部隔水层(9)的顶部，上部与上部隔水层(7)设置的固井套管(1)相连接；所述注气筛管(2)在细碎屑含水层(8)段的注气筛管(2)上设置有出气孔(21)，设有出气孔的注气筛管(2)缠有筛网(22)；所述注气筛管(2)内设置有多根注气管(3)和一根观测管(4)；每个注气管(3)有不同的封闭的注气筛管分段(23)；所述注气筛管(2)外围在上部隔水层(7)设置有封闭钢圈(24)，封闭钢圈(24)可防止气体通过井壁泄露。
可选的，所述多根注气管(3)长度有所不同，每一个注气管(3)分别针对不同的细碎屑含水层(8)段；所述多根注气管(3)其数量与注气段长度、地层的隔水层数量和碎屑含水层(8)孔隙度有关。
可选的，所述多根注气管(3)的上端与气体分流器(5)相连接。如图2所示，为本发明实施例中气体分流器示意图。每一根注气管(3)分别由不同的分流阀(52)控制，注气管(3)的数量根据注气段长度、地层的隔水层数量和碎屑含水层(8)孔隙度的大小确定，每一个注气管(3)只针对含水层(8)的一个注气段，每个注气段长度一般为1～5m。
可选的，所述观察管(4)设置于注气筛管(2)内，其长度与最底部注气管(3)等长，用于水位观测和采集水样。
可选的，在注气筛管(2)前段设置气体分流器(5)，所述气体分流器(5)的前段通过进气管(51)与输气管(6)相连接，后端设置多个分气管(53)，分别与不同的分流阀(52)相连接；所述分流阀(52)前段与所述气体分流器(5)的进气管(51)相连接，另一端与不同的注气管(3)相连接。
可选的，在注气时，可以在整个含水层(8)的多根注气管(3)注气，也可以对不同深度的含水层(8)段的注气管(3)进行单独注气。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种注气孔的施工方法，包括：
步骤一)用Φ150mm钻头穿透上部隔水层(7)，然后下Φ150mm的固井套管(1)，固井套管(1)的外侧用壁外注浆的方式用镁基胶凝材料固管，形成管外水泥体(10)；
步骤二)在固井套管(1)内用Φ110mm钻头钻穿细碎屑含水层(8)，并钻入下部隔水层(9)；
步骤三)在固井套管(1)内再用Φ127mm钻头钻入上部隔水层(7)0.2～1m深，使注气筛管(2)的封闭钢圈(24)能够嵌入上部隔水层(7)；
步骤四)在固井套管(1)内放入加工好的注气筛管(2)，然后浇注镁基胶凝材料，形成管内水泥体(11)并使其与固井套管(1)胶结固定。
2.如权利要求1所述的一种注气孔的施工方法，其特征在于，在步骤四)中：
所述注气筛管(2)下端延伸至下部隔水层(9)的顶部，上部与上部隔水层(7)段设置的固井套管(1)相连接；
所述注气筛管(2)在所述细碎屑含水层(8)段的注气筛管(2)上设置有出气孔(21)，设有出气孔(21)的注气筛管(2)缠有筛网(22)；
所述注气筛管(2)内设置有多根注气管(3)和观察管(4)；所述注气筛管(2)内设置有多个注气管(3)，每个注气管(3)对应不同的封闭的注气筛管分段(23)；
所述注气筛管(2)外围在上部隔水层(7)设置有封闭钢圈(24)。
3.如权利要求2所述的一种注气孔的施工方法，其特征在于：
所述多根注气管(3)长度有所不同，每一个注气管(3)分别针对不同的含水层(8)段；所述多根注气管(3)其数量与注气段长度、地层的隔水层数量和碎屑含水层(8)孔隙度有关。
4.如权利要求2所述的一种注气孔的施工方法，其特征在于：
所述多根注气管(3)上端与气体分流器(5)相连接，每一根注气管(3)分别由不同的分流阀(52)控制，注气管(3)的数量根据注气段长度、地层的隔水层数量和碎屑含水层(8)孔隙度等因素来确定，每一个注气管(3)只针对含水层(8)的一个注气段，每个注气段长度为1～5m。
5.如权利要求2所述的一种注气孔的施工方法，其特征在于：
设置于注气筛管(2)内的所述观察管(4)长度与最底部注气管(3)等长，用于水位观测和采集水样。
6.如权利要求4所述的一种注气孔的施工方法，其特征在于：
在注气筛管(2)前段设置气体分流器(5)，所述气体分流器(5)的前段通过进气管(51)与输气管(6)相连接，后端设置多个分气管(53)，分别与不同的分流阀(52)相连接；
所述分流阀(52)前段与所述气体分流器(5)的进气管(51)相连接，另一端与不同的注气管(3)相连接。
7.如权利要求2所述的一种注气孔的施工方法，其特征在于：
在注气时，可以在整个含水层(8)的多根注气管(3)注气，也可以对不同深度的含水层(8)段的注气管(3)进行单独注气。
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