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CN106194076B - 一种超深盐矿水平对接井替泥浆及扩径的方法 - Google Patents

一种超深盐矿水平对接井替泥浆及扩径的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超深盐矿水平对接井替泥浆及盐层段溶解扩径的方法，预先在目标井的盐层中通过常规的对流建槽建造一个腔体；再钻水平井与腔体连通，将钻井循环液更换为扩槽浆，分段替出水平井中的钻井循环液；提出钻具，继续用扩槽浆在连通井中循环，在溶解扩大水平孔段直径的同时，往循环扩槽浆中不断加入清水，并提高注入扩槽浆的压力，逐步降低扩槽浆比重，最后完全用清水循环转入采卤生产。本发明能够有效维持孔内压强，防止垮孔，能够有效溶蚀孔壁石盐逐步扩大水平段直径，不溶物通过扩槽浆冲刷存放在预先建造的腔体中，不影响循环。循环扩槽浆配制简单，操作控制方便，孔壁应力变化平稳，孔径发展均衡，安全可靠，成本低廉。

Description

一种超深盐矿水平对接井替泥浆及扩径的方法
技术领域
本发明涉及盐矿开采领域，具体是一种超深盐矿水平对接井替泥浆及盐层孔段溶解扩径的方法。
背景技术
黄河三角洲盐矿开发过程中，盐矿深度超过4200m，是目前开采盐矿最深的水平对接井，在施工过程中，水平井对接连通成功后，在替泥浆工序时，发生钻孔缩径现象，发生了严重的垮孔埋钻事故。针对这些问题，研究一种新的替泥浆工艺，非常必要。
一般在这样的深部盐层水平段钻凿过程中，采用比重达到1.6-1.9，且含盐接近饱和的钻井液，保证钻进的顺利施工。与目标井连通后，用比重为1的清水，替出孔内钻井液。在这一过程中，由于孔内液柱压强减少，在地压作用下，孔壁出现垮塌或者蠕变造成孔径收缩。严重时造成埋钻卡钻，钻孔报废。
现有技术是直接用清水去替出井内的泥浆，随后投入循环扩槽和采卤。一般在几百米到2000多米埋深的盐矿，采用这种工艺是没有问题的。而在超过4000m埋深的盐矿开发过程中，盐层的原岩应力达到95MPa以上，直接用清水替出泥浆，孔底水柱压强仅为40MPa，水平段孔壁将出现55～110MPa的应力集中，因此会出现严重的钻孔垮孔、埋钻和卡钻，以及钻孔蠕变缩径堵塞事故。
根据研究文献，岩盐的弹性极限为15～20MPa，屈服塑性峰值为26.7～36.5MPa。即可以近似地认为岩盐在15MPa单轴应力条件下则表现为弹性的，15～26.7MPa表现为塑性，大于26.7MPa可能会破坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超深盐矿水平对接井替泥浆及扩径的方法，通过特别制订的工艺措施，以及配制合适重度的扩槽液，调节钻孔壁应力在岩盐弹性极限以内和溶解岩盐，解决钻孔垮孔、埋钻和卡钻，以及钻孔蠕变缩径堵塞事故等问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种超深盐矿水平对接井替泥浆及扩径的方法，步骤如下：
(1)预先在目标井盐层中通过常规的对流建槽，建造一个腔体，钻水平井至中靶连通，存放孔内不溶物或者垮塌物；
(2)在水平井中靶连通后，将循环液更换为扩槽浆，分段替出钻井液；
(3)提出钻具，继续用扩槽浆在连通井中循环，循环过程中，用增减扩槽浆注入量的方式，严格控制返出扩槽浆的含盐度小于饱和浓度，或控制含盐度增加值，以保证扩槽浆在出液井底仍然具有溶蚀能力，使盐层中全水平段的孔径有效发展；
(4)在溶解扩大水平段直径的同时，在循环扩槽浆中不断加入清水，逐步降低扩槽浆比重，并提高注入扩槽浆的压力，最后完全用清水循环转入采卤生产，在降低循环扩槽浆比重循环时，溶出的矿渣和孔壁掉块存放在预先建造的不溶腔内。
作为本发明进一步的方案：所述步骤(2)(3)中，扩槽浆按每1立方米清水加重晶石粉1000千克、凝胶剂代号XC3～4千克，抗高温降失水剂代号SMP-2计15千克、聚阴离子纤维素代号HV-PAC2～3千克材料混合而成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
①利用高比重低含盐度的扩槽浆，替出高比重高含盐度的钻井泥浆，维持孔内压强，防止因为孔内压强急骤减小而产生孔壁垮塌和蠕变缩径，同时，还有一定的溶蚀能力，在循环过程中，不断溶蚀扩大水平孔段的直径。
②通过调节注入流量，将返出液的含盐度控制在不饱和状态，保证循环扩槽浆在整个盐层水平孔段内都具有较好的溶解能力，使水平孔段直径比较均衡的发展。
③通过维持较高的注水压强，使孔壁应力缓慢变化，防止应力骤变引起钻孔坍塌，同时孔径逐步扩大，逐步降低循环扩槽浆的比重，最后实现注入清水和采出合格卤水的目标。
④为防止循环液比重下降后孔壁掉块和溶盐体积增大后矿渣不溶物堆积，预先在目标井盐层中建造溶腔，留存不溶物，保证循环通道畅通。
⑤本发明能够有效维持孔内压强，防止垮孔，能够有效溶蚀孔壁石盐逐步扩大水平段直径，循环扩槽浆配制简单，操作控制方便，孔壁应力变化平稳，孔径发展均衡，安全可靠，成本低廉。
附图说明
图1为超深盐矿水平对接井替泥浆及扩径的方法的结构示意图。
图中：1-水平井；2-水平段；3-盐层中腔体；4-直井；5-扩槽浆；6-排出扩槽浆；7-上覆岩层；8-岩盐；9-底板岩层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中，超深盐矿水平对接井替泥浆及扩径的步骤如下：
(1)先在目标井盐层中通过常规的对流建槽，建造一个腔体，既有利于中靶连通，又可以存放孔内不溶物或者垮塌物；
(2)在水平井中靶连通后，将循环液更换为“高比重低含盐度”的扩槽浆，分段替出钻井液；
(3)然后提出钻具，继续用“高比重低盐度”扩槽浆在连通井中循环。循环过程中，应用增减扩槽浆注入量的手段，严格控制返出扩槽浆的含盐度小于饱和浓度，或者控制含盐度增加值，以保证扩槽浆在出液井底，还具有溶蚀能力，使盐层中全水平段的孔径有效发展；
(4)在溶解扩大水平段直径的同时，在循环扩槽浆中不断加入清水，逐步降低扩槽浆比重，最后完全用清水代替扩槽浆循环转入采卤生产；在降低循环扩槽浆比重循环时，溶出的矿渣和孔壁掉块，可以存放在预先建造的不溶腔内。
使用的扩槽浆的具有高比重特性，维持了钻孔内的压强，可以减弱孔壁石盐的蠕变缩径，防止孔壁坍塌。扩槽浆的低盐度特性，可以溶解孔壁石盐有效扩大孔径。目标井盐层中的小溶腔可以作为存放矿渣的空间。
扩槽浆按每1立方米清水加重晶石粉1000千克、凝胶剂代号XC 3～4千克，高温降失水剂代号SMP-2 15千克左右、聚阴离子纤维素代号HV-PAC 2～3千克材料混合而成。
请参阅图1，本发明结合具体的实施例进行说明:
(1)水平井1与直井4，在盐层3中，通过2至3的水平段，在盐层中腔体3处连通；
(2)高比重低含盐的扩槽浆5，从水平井1中注入，将水平井1，水平段2至3中的高比重含高盐的钻井泥浆，从直井4中替出；
(3)扩槽浆5通过高比重和高泵压，维持水平段2至3处的孔内压强，防止从2至3水平段钻孔导致的坍塌和蠕变缩径；
(4)扩槽浆5不含盐，保持对2至3水平段外层岩盐8的溶解能力，不断扩大水平段的直径，溶解岩盐8后的扩槽浆5不断从直井4中排出至6；
(5)通过控制排出扩槽浆6的含盐度处于欠饱和状态，保证扩槽浆对整个水平孔段2至3都有一定的溶蚀能力；
(6)通过提高注入扩槽浆5压力，逐步减小扩槽浆比重，直到用清水完全替代；
(7)注入不含盐扩槽浆5和反出欠饱和扩槽浆6，必须连续运行，不允许停车。
本发明方法具有以下优点：
1、用扩槽浆，既可以保持孔内一定的压强，防止孔壁坍塌的缩径，又可以有效溶解孔壁石盐，扩大水平段直径；
2、应用增减扩槽浆注入量的手段，严格控制返出扩槽浆的含盐度小于饱和浓度，或者控制含盐度增加幅度，以保证扩槽浆在出液井底，还具有溶蚀能力，使盐层中全水平段的孔径有效发展；
3、在循环液中不断加入清水，以逐步减小扩槽浆比重，使孔壁的应力能够逐步达到平衡，避免孔壁应力的急骤变化引起坍塌；
4、预先在目标井下建造一个有效溶腔，可以留存矿渣或者孔壁掉块，避免因循环液比重降低后不溶物不能返出，水平孔段堵塞。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (2)

1.一种超深盐矿水平对接井替泥浆及扩径的方法，其特征在于，步骤如下：
（1）预先在目标井盐层中通过常规的对流建槽，建造一个腔体，再钻水平井至腔体中靶连通，腔体用以存放孔内不溶物或者垮塌物；
（2）在水平井中靶连通后，将循环液更换为扩槽浆，分段替出钻井液；
（3）提出钻具，继续用扩槽浆在连通井中循环，循环过程中，用增减扩槽浆注入量的方式，严格控制返出扩槽浆的含盐度小于饱和浓度，或控制含盐度增加值，以保证扩槽浆在出液井底具有溶蚀能力，使盐层中全水平段的孔径有效增大；
（4）在溶解扩大水平段直径的同时，往循环扩槽浆中不断加入清水，逐步降低扩槽浆比重，并提高注入扩槽浆的压力，最后完全用清水循环转入采卤生产，在降低循环扩槽浆比重循环时，溶出的矿渣和孔壁掉块存放在预先建造的腔体内。
2.根据权利要求1所述的超深盐矿水平对接井替泥浆及扩径的方法，其特征在于，所述步骤（2）（3）中，扩槽浆按每1立方米清水加重晶石粉1000千克、凝胶剂代号XC3～4千克，抗高温降失水剂代号SMP-2 15千克、聚阴离子纤维素代号HV-PAC2～3千克材料混合而成。
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