深薄层天然碱、盐、硝对井多层连通开采工艺.pdf

本发明公开了一种埋藏较深、且矿层较薄的深薄层天然碱、盐、硝对井多层连通开采工艺。其主要特征是利用地面1200米以下的地层裂缝，垂直裂缝及垂直裂缝虽然向不同方向延伸，但以主裂缝方向延伸较长的特点，以及矿层的走向、地应力和裂缝方向测试技术，把井距扩大到400-500米左右，在适当的时间内实现连通，以提高采卤井的寿命和采卤的经济性。同时利用碱矿层夹石和顶底板的水溶性远小于碱层，利用多次压裂把矿层和顶底板撕裂，使得裂缝两傍的天然碱层都能和注井杂水有效接触而被溶解出来，最大限度地利用天然碱资源。使用该工艺，对埋藏较深、且矿层较薄的深薄层天然碱、盐、硝进行开采，可以取得良好的经济效益和社会效益。

1、  一种深薄层天然碱、盐、硝对井多层连通开采工艺，其特征在于该工艺为：
a、由于碱矿层太薄，井距太近控制的储量太小，碱井未到使用寿命期就需报废，所以要利用地面以下1200米处的地层裂缝是垂直裂缝及垂直裂缝会向不同方向延伸的特点，把井距扩大到400—500米左右；
b、由于碱矿层夹石和顶底板的水溶性远小于碱层，利用多次压裂把矿层和顶底板撕裂，使得裂缝两傍的碱层都能和注井杂水有效接触而被溶解出来，最大限度地利用碱资源；
c、当溶腔增大到一定程度时，众多的垂直裂缝会不断向四方扩展，并且在一个主要方向和数个次要方向上扩展的更远，最终裂缝会相互交错而实现对井的连通；本发明采用矿层的走向、地应力和裂缝方向测试技术，确定井组的主要裂缝延伸方向后，在较远400—500米的距离处布置对井井组，以便在适当的时间内实现连通；
d、在对井实现连通后，由于溶解通道的不断扩大，溶质的扩散距离也随之增加，从而导致采出卤的浓度或采卤量也开始下降，所以在间隔一段时间后就要再进行压裂，以提高裂缝的长度和高度，增加溶质的接触面积，把能够采出来的碱矿层都溶解出来，以增加采卤浓度或数量。

2、  根据权利要求1所述的深薄层天然碱、盐、硝对井多层连通开采工艺，其特征在于各对井开始压裂建槽的控制指标是：注水6小时，注水量为40m³/h，压力30MPa，闷井4小时，注水量为0m³/h，压力20Mpa；循环返水2小时，返水量为40—100m³/h，压力12—20MPa，，如此往复循环压裂和泄压，不断扩大溶腔，延长裂缝，直到两井的延长裂缝相交连通为止。

3、  根据权利要求2所述的深薄层天然碱、盐、硝对井多层连通开采工艺，其特征在于在两井连通后，在正常生产压力12—15MPa下，稳定生产一段时间；当卤水浓度或采卤量有所下降后，再把两井关井注水，提高压力至20—25MPa进行压裂，以便将矿层再次压开裂缝。

深薄层天然碱、盐、硝对井多层连通开采工艺
所属技术领域
本发明涉及埋藏较深的天然碱、盐、硝开采技术领域，具体涉及一种深薄层天然碱、盐、硝对井多层连通开采工艺。
背景技术
对于埋藏在地下的可溶性天然盐、碱、硝的开采技术已经研究了很多年，并取得了很多重大成果。目前通行的方法是：埋藏较浅时就采用机械旱采技术，把矿石用机械挖出后再溶解生产所需要的产品(如美国的绿河碱矿等)；埋藏较深而矿层较厚时，可采用水平井技术连通两井(目前国内大多数井盐矿的方法)，从而达到经济有效的开采目的；但对于埋藏较深而矿层较薄的天然碱、盐、硝可溶性盐碱矿来说，由于矿层太薄(每层总碱层厚度只有1—4米，其中的岩石夹层占一半以上，而且呈千层饼状)，埋藏太深(埋深2200—2600米)，这两种方法都不可能实施；首先是如果碱矿石埋藏很深，如超过200米，旱采从经济和技术上都不可行；其次是碱层较薄，而且还是千层饼状，水平对井连通法不仅造价太高，甚至在技术上还不能有效连通，即使连通后，因矿层太薄及水平段距离太小，使得矿山的回采率太小而浪费资源，达不到经济、有效的开采。
发明内容
为了解决这一开采难题，本发明总结了历年来的生产经验和安棚碱矿的实际采矿情况，综合分析了钻井水溶开采的问题，本发明为此提供一种深薄层天然碱、盐、硝对井多层连通开采工艺，可以对埋藏较深的天然碱、盐、硝进行经济、有效的开采。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
1、由于碱矿层太薄，井距太近控制的储量太小，碱井未到使用寿命期就需报废，所以要利用地面以下1200米处的地层裂缝是垂直裂缝及垂直裂缝会向不同方向延伸的特点，把井距扩大到400—500米左右；
2、由于碱矿层夹石和顶底板的水溶性远小于碱层，利用多次压裂把矿层和顶底板撕裂，使得裂缝两傍的碱层都能和注井杂水有效接触而被溶解出来，最大限度地利用碱资源；
3、当溶腔增大到一定程度时，众多的垂直裂缝会不断向四方扩展，并且在一个主要方向和数个次要方向上扩展的更远，最终裂缝会相互交错而实现对井的连通；本发明采用矿层的走向、地应力和裂缝方向测试技术，确定井组的主要裂缝延伸方向后，在较远(400—500米)的距离处布置对井井组，以便在适当的时间内实现连通；
4、在对井实现连通后，由于溶解通道的不断扩大，溶质的扩散距离也随之增加，从而导致采出卤的浓度(或采卤量)也开始下降；所以在间隔一段时间后就要再进行压裂，以提高裂缝的长度和高度，增加溶质的接触面积，把能够采出来的碱矿层都溶解出来，以增加采卤浓度或数量。
本发明为对井远距离(400—500米)多层压裂连通法开采薄层天然碱矿。
根据以上方案，经过多年的研究和试生产，采取以下的相关技术指标达到经济采矿和生产的目的：
1、当井组位置确定并完井后，每对井都开始压裂建槽，生产指标是：注水6小时(注水量为40m³/h，压力30MPa)，闷井4小时(注水量为0m³/h，压力20MPa左右)，循环返水2小时(返水量为40—100m³/h，压力12—20MPa)，如此往复循环压裂和泄压，使碱层顶板在膨胀和缩小的过程中出现破碎，从而使溶腔不断扩大，裂缝不断延长，直到两井的延长裂缝相交连通为止。
2、两井连通后，在正常生产压力(12—15MPa)下，稳定生产一段时间。当卤水浓度或采卤量有所下降后，再把两井关井注水，提高压力至20—25MPa进行压裂，以便将矿层再次压开裂缝，从而扩大碱层和溶剂的接触面积，以提高卤水产量。
自本发明以来，安棚碱矿的采卤生产已经达到正常稳定的生产，并取得良好的经济效益和社会效益。
附图说明
下面结合附图，对本发明做进一步说明。
图1是本发明的裂缝延伸情况俯视图。
图2是本发明的裂缝延伸情况侧视图。
具体实施方式
本发明为一种埋藏较深(埋深大于2000米)，且矿层较薄(每个碱矿层厚度只有1—4米，其中的岩石夹层占一半以上，而且呈千层饼状)的天然碱矿床经济有效的开采工艺。
本发明采取的工艺如下：
1、由于碱矿层太薄，井距太近控制的储量太小，碱井未到使用寿命期就需报废，所以要利用地面以下1200米处的地层裂缝是垂直裂缝及垂直裂缝会向不同方向延伸的特点，把井距扩大到400—500米左右；
2、由于碱矿层夹石和顶底板的水溶性远小于碱层，利用多次压裂把矿层和顶底板撕裂，使得裂缝两傍的碱层都能和注井杂水有效接触而被溶解出来，最大限度地利用碱资源；
3、当溶腔增大到一定程度时，众多的垂直裂缝会不断向四方扩展，并且在一个主要方向和数个次要方向上扩展的更远，最终裂缝会相互交错而实现对井的连通；本发明采用矿层的走向、地应力和裂缝方向测试技术，确定井组的主要裂缝延伸方向后，在较远(400—500米)的距离处布置对井井组，以便在适当的时间内实现连通；
4、在对井实现连通后，由于溶解通道的不断扩大，溶质的扩散距离也随之增加，从而导致采出卤的浓度(或采卤量)也开始下降。所以在间隔一段时间后就要再进行压裂，以提高裂缝的长度和高度，增加溶质的接触面积，把能够采出来的碱矿层都溶解出来，以增加采卤浓度或数量。
为了说明压裂连通和溶解采卤情况，将裂缝延伸和碱矿溶解情况：
如图1所示，在压裂过程中，裂缝在注井水压力推动下，向不同方向扩展延伸，其中主裂缝向着另一口对井方向不断延伸，而向其它方向的次裂缝则延伸较短。
如图2所示，裂缝在垂直方向上的长度是随着压裂压力和注水量的增加而增加，为了控制裂缝的长度，注水量和压力控制在设定的范围。在本专利的范围内，注水量和注井压力的范围：注水量为∽40m³/h，压力∽30MPa。
实例：某对井，井深均为2500米左右，井距425米，首先钻探注水井，在基本确定地层走向和测定主应力方向后，开始单压裂及测定裂缝方向，然后开始正常的生产建槽。根据地层走向和主应力方向，确定了采卤井的井位。在采卤井完井后，也开始生产建槽。
生产建槽的操作指标是；注水6小时(注水量为∽40m³/h，压力∽30MPa)，闷井4小时(注水量∽0m³/h，压力∽20MPa左右)，循环返水2小时(返水量为40—100m³/h，压力12—20MPa)，如此往复循环压裂和泄压，在8个月的时间两井实现连通；
2、两井连通后，在正常生产压力(12—15MPa)下，稳定生产约1年时间后，在一定的采卤量的条件下，卤水浓度有所下降。此时再把两井关井注水，提高到注井压力至25MPa进行压裂，再开井后，浓度和流量都恢复正常。如此反复进行压裂和开采，直到设计矿量采完后，该井或者封闭，或者作为回采余矿的补充井。