CN109026002B - 一种采用水平分支孔对接井组的盐矿开采方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用水平分支孔对接井组的盐矿开采方法，包括如下步骤：1)钻设一第一竖直井段到盐矿的一下部盐层，造斜后沿着下部盐层钻设一第一下层水平井段到一预设水平分支孔靶点，第一竖直井段和第一下层水平井段形成第一卤井；2)在第一卤井下入套管固井；3)距离第一卤井井口一设定距离钻设一第二竖直井段到下部盐层，造斜后沿着下部盐层钻设一第二下层水平井段到一预设水平分支孔起点，第二竖直井段和第二下层水平井段形成第二卤井；以及其他多个步骤。本发明通过水平分支孔对接井组，在只需要钻凿一对钻井的情况下，达到多对对接井的开采效果，最大限度的减少钻井开发成本，同时有效提高采矿效率。

Description

一种采用水平分支孔对接井组的盐矿开采方法

技术领域

本发明属于采矿技术领域，具体涉及一种采用水平分支孔对接井组的盐矿开采方法。

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水溶开采工艺两大类。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，这一过程行业内称为采卤。单井循环采卤因为盐矿溶解范围有限，布井一般比较密集。随着盐矿开采深度的增加，钻井成本越来越高。并且单井循环采卤效率较低，井内采卤事故多，因此目前多采用井组循环采卤工艺，随着定向钻井技术的发展，水平对接井组采卤成为最主要的工艺方法。

普通的水平对接井组，一般采用“一直一斜”双井组模式，井距在200至700米。在水平对接井组采盐实践过程中，发现存在一些不足：1、如果井距偏大比如达到300米以上，理论上控制的矿块较大，但实际上产生的溶腔仅在注水井附近，控制的矿块中部的矿量不能有效采出，以及注水井附近溶腔跨度超宽发生垮塌和井筒破坏故障。2、在超深盐矿开采时，如果对接井组井距过大，因为地温增高以及岩盐的蠕变特性，盐层中的水平裸眼孔段，容易闭合和堵塞。如果缩短井距，则井组的采盐总量不高，相应的钻井成本居高。

发明内容

本发明目的在于提供一种通过钻凿一对井的情况下，达到多对对接井的开采效果，最大限度的减少钻井开发成本的盐矿开采方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明公开了一种采用水平分支孔对接井组的盐矿开采方法，包括如下步骤：

1)钻设一第一竖直井段到盐矿的一下部盐层，造斜后沿着所述下部盐层钻设一第一下层水平井段到一预设水平分支孔靶点，所述第一竖直井段和第一下层水平井段形成第一卤井；

2)在所述第一卤井下入套管固井；

3)距离所述第一卤井井口一设定距离钻设一第二竖直井段到所述下部盐层，造斜后沿着所述下部盐层钻设一第二下层水平井段到一预设水平分支孔起点，所述第二竖直井段和第二下层水平井段形成第二卤井；

4)在所述第二卤井下入套管固井；

5)从所述预设水平分支孔起点向预设水平分支孔靶点钻进直至连通，注水采卤；

6)在所述第一下层水平井段后退一段距离后，对该第一下层水平井段内的套管开窗形成新的预设水平分支孔靶点，在所述第二下层水平井段后退一段距离后，对该第二下层水平井段内的套管开窗，造斜后向新的预设水平分支孔靶点钻进直至贯通，注水采卤；

7)重复上述步骤6)，直至下部盐层开采完成；

8)在下部盐层上方的一上层盐层内对所述第一竖直井段进行套管开窗，造斜后沿着上层盐层钻设一第一上层水平井段到一预设水平分支孔靶点，下入套管固井；所述第二竖直井段在所述上层盐层内进行套管开窗，并沿着上层盐层钻设一第二上层水平井段到一预设水平分支孔起点，下入套管固井，重复上述步骤5)-6)，直至所述上层盐层开采完成；

9)重复上述步骤8)，直至盐矿从下到上的逐层开采完成。

进一步的，在所述步骤8)中，所述第一上层水平井段中下入的套管外径小于所述第一竖直井段下入的套管，所述第二上层水平井段下入的套管外径小于第二竖直井段下入的套管。

进一步的，所述第一卤井井口和第二卤井井口的距离为150m-250m。

进一步的，所述预设水平分支孔靶点形成后，注水在所述预设水平分支孔靶点处形成一扩大的溶腔。

进一步的，所述步骤6)中，后退的一段距离为80m-120m。

进一步的，所述第一卤井和第二卤井平行设置。

进一步的，所述开窗采用射孔、爆破切割、锻铣方法破坏套管。

进一步的，采用造斜器造斜，造斜曲率半径为150m-320m。

进一步的，在步骤5)和步骤6)中，注水采卤采用从第二卤井注水溶解盐层扩大通道和从第一卤井注水溶解盐层扩大通道的交替注水采卤的方式。

进一步的，在所述步骤6)中，在所述第一下层水平井段后退一段距离后，堵死前一个所述预设水平分支孔起点和预设水平分支孔靶点之间的采卤通道。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明通过水平分支孔对接井组，在只需要钻凿一对井的情况下，达到多对对接井的开采效果，最大限度的减少钻井开发成本，同时有效提高采矿效率。

2、因为利用一对直井可以钻相当于多对井的盐层水平孔段，并且盐层的可钻性非常高，钻井投入将被极大的降低，同时减少对土地的占用，减少对植被的破坏。

3、因为是双水平井，布井的灵活性很高，对避开地面障碍非常有利，特别适用于农田、建筑、水体以下的盐矿开采。

4、采矿从水平井的远端后退开采至直井，有利于延长钻井的服务期限；有利于采盐溶腔的合理排布，提高采矿的安全性；有利于提高盐矿的采出率，充分利用盐矿资源。

5、对于埋深小易塌陷盐矿，用这种方法可以尽可能缩小水平裸孔段的开采时间，减少溶腔的横向跨距，提高安全性，采用加密水平分支孔的方法提高采出率。而对于埋深大的盐矿也可以采用这种方法，利用盐层顶板充分冒落充填溶腔保证采矿安全的自然规律，进行不留矿柱的充分开采。

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是本发明实施例公开的第一卤井和第二卤井的钻凿原理示意图；

图2是本发明实施例公开的下部盐层的逐级后退采卤原理示意图；

图3是本发明实施例公开的下部盐层采卤完成的示意图；

图4是本发明实施例公开的上层盐层的采卤示意图。

图例说明：

1、第一竖直井段；2、下部盐层；3、第一下层水平井段；4、第二竖直井段；5、第二下层水平井段；6、预设水平分支孔靶点；7、预设水平分支孔起点；8、上层盐层；9、第一上层水平井段；10、第二上层水平井段。

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-图4所示，本发明公开了一种采用水平分支孔对接井组的盐矿开采方法，包括如下步骤：

1)在地面钻设一第一竖直井段1到盐矿的下部盐层2，造斜后沿着下部盐层2钻设一第一下层水平井段3到一预设水平分支孔靶点6，第一竖直井段1和第一下层水平井段3形成第一卤井，其中第一竖直井段1和第一下层水平井段3之间采用造斜钻井的方式连接，造斜曲率半径为300m。

2)在第一卤井下入套管固井，封隔盐矿上覆地层及松散地层。

3)距离第一竖直井段1一设定距离钻设一第二竖直井段4到下部盐层2，造斜沿着下部盐层2钻设一第二下层水平井段5到一预设水平分支孔起点7，第二竖直井段4和第二下层水平井段5形成一与第一卤井平行的第二卤井。

4)同样的，在第二卤井下入套管固井，封隔盐矿上覆地层及松散地层。

5)从预设水平分支孔起点7向预设水平分支孔靶点6钻进直至连通，然后先从第一卤井注水建槽，然后再从第二钻进注水建槽，转入生产采卤。

6)在第一下层水平井段3后退一段距离后对套管开窗形成新的靶点(开窗采用射孔、爆破切割、锻铣方法破坏套管)，其中，为了后期采卤时淡水走新的通道，可以在后退一段距离后对套管开窗形成新的靶点前将已经采卤完成的旧的通道堵死，也可以不堵，因为第二卤井水平分支孔造斜前，要下入斜向器，即可堵死了旧的通道。在第二下层水平井段5后退一段距离后下入斜向器对套管开窗，造斜并向新的预设水平分支孔靶点6钻进直至贯通，在本实施例中，后退的距离为100m左右，然后注水建槽和采卤，该种从水平井段远端后退开采至竖直井井下附近的方式，有利用延长卤井的服务期限；有利于采盐溶腔的合理排布，提高采矿的安全性；有利于提高盐矿的采出率，充分利用盐矿资源。

7)依次后退100m左右，重复上述步骤6)的钻井采卤过程，直至下部盐层2开采完成。

8)第一竖直井段1在下部盐层2上方的上层盐层8套管内开窗，并沿着上层盐层8钻设第一上层水平井段9到一预设水平分支孔靶点6，下入套管固井；第二竖直井段4在下部盐层2上方的上层盐层8套管内开窗，并沿着上层盐层8造斜后钻设第二上层水平井段10到一预设水平分支孔起点7，下入套管固井，此时，第一上层水平井段9形成新的第一下层水平井段3，第二上层水平井段10形成新的第二下层水平井段5，重复上述步骤5)-6)，直至上层盐层8开采完成，其中为了便于从第一竖直井段1和第二竖直井段4从下入套管对第一上层水平井段9、第二上层水平井段10固井，第一上层水平井段9、第二上层水平井段10中侧套管外径小于第一竖直井段1和第二竖直井段4中套管的外径。

9)待上层盐层8开采完后，上层盐层8形成新的下部盐层2(相对上方待开采的盐层而言)，重复上述步骤8)，直至盐矿从下到上的逐层开采完成。

通过水平分支孔对接井组，在只需要钻凿一对井的情况下，达到多对对接井的开采效果，最大限度的减少钻井开发成本，同时有效提高采矿效率；同时，因为利用一对竖直井可以钻相当于多对井的盐层水平孔段，并且盐层的可钻性非常高，钻井投入将被极大的降低，同时减少对土地的占用，减少对植被的破坏，与此同时，因为是双水平井，布井的灵活性很高，对避开地面障碍非常有利，特别适用于农田、建筑、水体以下的盐矿开采。该种开采方式对于埋深小易塌陷盐矿，可以尽可能缩小水平孔段的开采时间，减少溶腔的横向跨距，提高安全性，采用加密水平分支孔的方法提高采出率，而对于埋深大的盐矿也可以采用这种方法，利用盐层顶板充分冒落充填溶腔保证采矿安全的自然规律，进行不留矿柱的充分开采。

具体实施方案如下(某盐矿，第四系松散层300左右，盐层底板深度2800米)：

1、钻第一卤井

一开：钻头

井深351m；表层套管

下入深度350m，注水泥浆固井，封隔松散地层。

二开：钻头

无岩心钻进井深至2500m；开始造斜钻进，设计造斜曲率半径为300米，即造斜率约0.19°/m，钻进470.24m，至孔深2970.24m；改为稳斜钻进(A－B)，保持井斜角为90°，钻进500m，至孔深3470.24m终孔，下入生产套管

深度3470m，套管口坐落于盐层内，注水泥固井。

三开：钻头

扫孔至套管外,钻至3500米，从而便于下入人工磁定向仪器。

2、钻第二卤井

在盐层走向方向相距第一卤井150米处选定第二卤井的井位。

一开：钻头

井深351m；表层套管

下入深度350m，注水泥浆固井，封隔松散地层。

二开：钻头

无岩心钻进井深至2500m；开始造斜钻进，设计造斜曲率半径为300米，即造斜率约0.19°/m，钻进470.24m，至孔深2970.24m；改为稳斜钻进(A－B)，保持井斜角为90°，钻进400m，至孔深3370m终孔，下入生产套管

深度3369m，套管口坐落于盐层内，注水泥固井。

三开：钻头

扫孔至套管外,以半径100米向第一卤井井底裸孔段方向水平造斜，钻至与第一卤井的预设水平分支孔靶点6对接成功。

为了保证盐层中溶腔均衡发展，第二卤井(注水卤井)与第一卤井(出卤井)交换使用，即交替地从第二卤井注水溶解盐层扩大通道、第一卤井出卤水，再从第一卤井注水溶解盐层扩大通道、第二卤井出卤水。转入生产采卤，至该水平分支孔控制的盐矿开采完成。

在第一卤井井底回退100米，即井深3400米处锻铣套管开窗，裸露盐层。再在第二卤井井深3270米处下入斜向器封堵下部套管，对套管侧钻开窗。钻头

以半径100米向第一卤井开窗裸孔段方向水平造斜，钻至与第一卤井对接成功。开始第二次溶解盐层扩大通道和采卤，至第二个水平分支孔控制的盐矿开采完成。

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 (10)

1.一种采用水平分支孔对接井组的盐矿开采方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)钻设一第一竖直井段(1)到盐矿的一下部盐层(2)，造斜后沿着所述下部盐层(2)钻设一第一下层水平井段(3)到一预设水平分支孔靶点(6)，所述第一竖直井段(1)和第一下层水平井段(3)形成第一卤井；

2)在所述第一卤井下入套管固井；

3)距离所述第一卤井井口一设定距离钻设一第二竖直井段(4)到所述下部盐层(2)，造斜后沿着所述下部盐层(2)钻设一第二下层水平井段(5)到一预设水平分支孔起点(7)，所述第二竖直井段(4)和第二下层水平井段(5)形成第二卤井；

4)在所述第二卤井下入套管固井；

5)从所述预设水平分支孔起点(7)向预设水平分支孔靶点(6)钻进直至连通，注水采卤；

6)在所述第一下层水平井段(3)后退一段距离后，对该第一下层水平井段(3)内的套管开窗形成新的预设水平分支孔靶点(6)，在所述第二下层水平井段(5)后退一段距离后，对该第二下层水平井段(5)内的套管开窗，造斜后向新的预设水平分支孔靶点(6)钻进直至贯通，注水采卤；

7)重复上述步骤6)，直至下部盐层(2)开采完成；

8)在下部盐层(2)上方的一上层盐层(8)内对所述第一竖直井段(1)进行套管开窗，造斜后沿着上层盐层(8)钻设一第一上层水平井段(9)到一预设水平分支孔靶点(6)，下入套管固井；所述第二竖直井段(4)在所述上层盐层(8)内进行套管开窗，并沿着上层盐层(8)造斜后钻设一第二上层水平井段(10)到一预设水平分支孔起点(7)，下入套管固井，此时，第一上层水平井段(9)形成新的所述第一下层水平井段(3)，第二上层水平井段(10)形成新的所述第二下层水平井段(5)，重复上述步骤5)-6)，直至所述上层盐层(8)开采完成；

9)所述上层盐层(8)形成新的下部盐层(2)，重复上述步骤8)，直至盐矿从下到上的逐层开采完成。

2.根据权利要求1所述的采用水平分支孔对接井组的盐矿开采方法，其特征在于，在所述步骤8)中，所述第一上层水平井段(9)中下入的套管外径小于所述第一竖直井段(1)下入的套管，所述第二上层水平井段(10)下入的套管外径小于第二竖直井段(4)下入的套管。

3.根据权利要求1所述的采用水平分支孔对接井组的盐矿开采方法，其特征在于，所述第一卤井井口和第二卤井井口的距离为150m-250m。

4.根据权利要求1所述的采用水平分支孔对接井组的盐矿开采方法，其特征在于，所述预设水平分支孔靶点(6)形成后，注水在所述预设水平分支孔靶点(6)处形成一扩大的溶腔。

5.根据权利要求1所述的采用水平分支孔对接井组的盐矿开采方法，其特征在于，所述步骤6)中，后退的一段距离为80m-120m。

6.根据权利要求1所述的采用水平分支孔对接井组的盐矿开采方法，其特征在于，所述第一卤井和第二卤井平行设置。

7.根据权利要求1所述的采用水平分支孔对接井组的盐矿开采方法，其特征在于，所述开窗采用射孔、爆破切割、锻铣方法破坏套管。

8.根据权利要求1所述的采用水平分支孔对接井组的盐矿开采方法，其特征在于，采用造斜器造斜，造斜曲率半径为150m-320m。

9.根据权利要求1所述的采用水平分支孔对接井组的盐矿开采方法，其特征在于，在步骤5)和步骤6)中，注水采卤采用从第二卤井注水溶解盐层扩大通道和从第一卤井注水溶解盐层扩大通道的交替注水采卤的方式。

10.根据权利要求1所述的采用水平分支孔对接井组的盐矿开采方法，其特征在于，在所述步骤6)中，在所述第一下层水平井段(3)后退一段距离后，堵死前一个所述预设水平分支孔起点(7)和预设水平分支孔靶点(6)之间的采卤通道。

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