一种层状盐岩选择性溶采造腔控制工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种层状盐岩选择性溶采造腔控制工艺，具体是在盐穴储库建造过程中，首先，在钻井阶段对夹层进行钻孔压裂，在一定范围内破坏夹层的完整性；其次，在盐岩开采过程中，对夹层的上、下盐层先溶蚀造腔，使夹层长期处于卤水浸泡中；同时，改变注井水溶液的成分，使夹层中部分物质优先溶解，破坏夹层结构；另外，通过自振空化射流装置，调节井下注水方向和注水压力，加大对夹层的冲蚀作用，进一步促进夹层的快速剥蚀垮塌。本发明专利技术针对不同的盐岩层位，采取不同的开采方案，解决了层状盐岩中的厚夹层难以垮塌的问题，实现了盐穴储库溶腔形状的有效控制。

A control technology of selective solution mining and cavity making for layered salt rock

【技术实现步骤摘要】
一种层状盐岩选择性溶采造腔控制工艺
本专利技术涉及一种层状盐岩选择性溶采造腔控制工艺，属于盐穴地下储库(储气或储油)造腔
，具体涉及一种针对盐岩中含难溶或不溶厚夹层的选择性溶采控制技术。
技术介绍
盐穴储库是依据盐岩地层低渗透性、低孔隙度等特性，利用水溶开采留下的盐岩溶腔储存石油或天然气。国外的盐穴储库几乎都建在巨厚的盐丘中，其盐岩厚度大、品位高、难溶物少，较易建造大型的盐穴储库。与国外的建库条件相比，我国盐岩矿床具有夹层多、品位低等不利因素，增大了盐穴储库的建设难度。在盐穴储库建设过程中，薄夹层可在下部盐岩溶解后自然垮塌，而较厚的夹层则很难垮塌，造成腔体形态不规则，甚至出现畸形，无法满足盐穴储库的使用要求。目前，针对盐岩中的厚夹层缺少解决方法，已制约了我国盐穴储库的建设。
技术实现思路
本专利技术提供了一种层状盐岩选择性溶采造腔控制工艺，解决了厚夹层对盐腔稳定性的影响。本专利技术的技术方案是：根据地质资料，在确定夹层位置、厚度，以及物理、化学性质的基础上，通过对夹层进行物理破坏及改变注井溶液化学成分等方法，在矿区布置矿井(单井或者双井)，实现层状盐岩溶腔选择性溶采控制。在钻井阶段，通过对厚夹层打竖直孔、水平孔及局部定向压裂，使厚夹层形成孔缝。同时，在开采过程中，通过对厚夹层上、下盐层优先开采，使厚夹层悬空，并浸泡在卤水中，使夹层中易溶物质溶解，破坏夹层结构。在开采过程中，利用自振空化射流装置，调节井下注水方向和注水压力，加快对腔体水平方向的溶蚀。同时，调节自振空化射流的出水口位置，使其对准厚夹层，强化对厚夹层的冲蚀作用，促进厚夹层的剥蚀。另外，根据盐岩夹层的物质成分，选择特定的化学物质添加在注入水中。根据本专利技术的第一个实施方案，本专利技术提供了一种层状盐岩选择性溶采造腔控制工艺，其包括以下步骤：(1)在钻井阶段，首先钻孔钻至盐岩底部；(2)在对夹层厚度、位置识别的基础上，通过物理作用使盐岩中的厚夹层在一定范围内(例如半径20～60米，优选为30～40米范围内)形成孔缝；(3)在厚夹层孔缝形成之后，开采厚夹层下部的盐层；通过在技术套管与中间管的环形空隙注柴油形成油垫层来控制溶腔的上溶，扩大下部溶腔的直径，为夹层垮塌提供空间；(4)调整盐井套管口位置，开采厚夹层上部的盐层；并向盐井中注入柴油，控制溶腔上溶；在注水管下部加装自振空化射流装置，通过注井水泵调节注井水压至6～12MPa，优选8-10MPa，推动旋转控制器和旋转喷头，调节井下水流方向至水平、压力至6～12MPa，优选8-10MPa，加快对腔体水平方向的溶蚀；(5)调整井下注水管管口至厚夹层处，利用自振空化射流装置，直接对厚夹层进行冲蚀，进一步促进厚夹层的溶蚀、剥落；其中，根据盐岩中夹层的物质成分，任选地在注井水溶液中添加一定量的用于加快夹层物质的溶蚀的化学物质；(6)在厚夹层垮塌后，向盐井中补充注入柴油控制上溶，继续开采上部盐层；在注水管下部加装自振空化射流装置，调节水流方向至水平，通过注井水泵调节注井水压至6～12MPa，优选为8-10MPa。进一步优化溶腔形态，最终形成形态规则的腔体。进一步地，在本专利技术步骤(2)中，涉及夹层厚度的识别，厚夹层指盐岩中厚度在3～30m的难溶或不溶岩层，优选为10～20m；在步骤(4)中，上部溶腔高度控制在5～30m，优选为10～15m。在本专利技术步骤(5)中，根据盐岩中夹层的物质成分，在注井水溶液中添加特定的化学物质，用于加快夹层物质的溶蚀的化学物质在注井水溶液中的添加量例如为浓度为20～200g/L，优选100～150g/L。例如，夹层中含有钙芒硝时，则可在注井水溶液中添加CaCl2，但不限于使用CaCl2，浓度为20～200g/L，优选100～150g/L。本专利技术中的钻井系统包括位于外面的技术套管、位于技术套管内的中间管和位于中间管内的中心管。本专利技术中所述的“自振空化射流装置”由旋转控制器和旋转喷头组成(参考文献：专利号，ZL200520016953.3；宋先知等，多夹层岩盐自振空化射流造腔技术研究，石油机械，2009，37(12)：20-23)，加装于注水管下端，地面液体经加压后，由注水管注入，流经自振空化射流装置，带动旋转控制器，使旋转喷头旋转，产生水平及倾斜方向的自振空化射流，冲蚀破碎盐岩或夹层。本文所述的物理作用可以是(1)单井孔针对厚夹层压裂，使厚夹层形成有效空隙、裂缝；(2)通过侧钻，在厚夹层中打水平井，在厚夹层内部形成一系列钻孔，再经小范围压裂，在厚夹层内部形成有效空隙、裂缝。厚夹层剥落的影响因素包括：(1)前期钻井压裂在夹层中形成的孔缝，使夹层结构破坏。(2)夹层在卤水中跨度加大，加速夹层垮塌。(3)自振空化射流直接对夹层的冲蚀作用。(4)待厚夹层上、下均形成溶腔之后，夹层完全浸泡在卤水中，促进了夹层内可溶物质溶解，破坏夹层内部结构。(5)注井水溶液中的化学物质与夹层中的物质发生化学反应，以夹层中钙芒硝(Na2SO4·CaSO4)为例，钙芒硝在水溶液中被溶离分解为微溶的CaSO4和可溶的Na2SO4，Na2SO4可以与CaCl2发生反应：CaCl2+Na2SO4+2H2O＝2NaCl+CaSO4·2H2O↓，促进夹层溶蚀，加速夹层的垮塌。本专利技术可选择单井或双井两种方式。在一个具体实施方案中，本专利技术提供一种利用单井针对层状盐岩选择性溶采造腔控制工艺，其包括以下步骤：(1)从地表钻单井，首先钻孔钻至盐岩底部，在单井溶采生产过程中，井中依次有技术套管、中间管、中心管；(2)在对夹层厚度、位置识别的基础上，通过物理作用在厚夹层一定范围(例如半径20～60米，优选为30～40米范围内)内形成孔缝；(3)在厚夹层孔缝形成之后，开采厚夹层下部的盐层，并利用技术套管与中间管的环形空隙注柴油，控制溶腔上溶，加快对腔体水平方向的溶蚀，扩大下部溶腔直径，为夹层垮塌提供空间；(4)将中心管及中间管提升至厚夹层上部，开采厚夹层上部的盐岩；并利用技术套管与中间管的环形空隙注柴油，控制溶腔的上溶；同时，在中心管下部加装自振空化射流装置，通过注井水泵调节注井水压至6～12MPa，推动旋转控制器和旋转喷头，调节水流方向至水平、压力至6～12MPa，加快对腔体水平方向的溶蚀；(5)调节中心管出水口至厚夹层处，利用自振空化射流装置，直接对厚夹层进行冲蚀，进一步促进厚夹层的溶蚀、剥落，其中，根据盐岩中夹层的物质成分，任选地在注井水溶液中添加一定量的用于加快夹层物质的溶蚀的化学物质；(6)在厚夹层垮塌后，利用油垫控制上溶，继续开采上部盐层；在注水管下部加装自振空化射流装置，调节水流方向至水平，通过注井水泵调节注井水压至6～12MPa，优选为8-10MPa。进一步优化溶腔形态，最终形成形态规则的腔体。其中，在溶采生产过程中，中心管及中间管的相对位置主要依据腔体的形态而定。在另一个具体实施方案中，本专利技术涉及一种利用双井针对层状盐岩选择性溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种层状盐岩选择性溶采造腔控制工艺，包括以下步骤：/n(1)在钻井阶段，首先钻孔钻至盐岩底部；/n(2)在对夹层厚度、位置识别的基础上，通过物理作用使盐岩中的厚夹层在一定范围内形成孔缝；/n(3)在厚夹层孔缝形成之后，开采厚夹层下部的盐层；并向盐井中注入柴油，控制溶腔上溶，扩大下部溶腔的直径，使夹层悬空并为夹层垮塌提供空间；/n(4)调整盐井套管口位置，开采厚夹层上部的盐层；采用油垫法控制溶腔上溶；在注水管下部加装自振空化射流装置，调节井下注水方向为水平方向和注水压力为6～12MPa，加快对腔体水平方向的溶蚀；/n(5)调整井下注水管管口至厚夹层处，利用自振空化射流装置，直接对厚夹层进行冲蚀，进一步促进厚夹层的溶蚀、剥落，其中，任选地在注井水溶液中添加一定量的用于加快夹层物质的溶蚀的化学物质；/n(6)在厚夹层垮塌后，利用油垫控制上溶，继续开采上部盐层；并通过自振空化射流装置，调节井下注水方向为水平方向和注水压力为6～12MPa，进一步优化溶腔形态，最终形成形态规则的腔体。/n

【技术特征摘要】
1.一种层状盐岩选择性溶采造腔控制工艺，包括以下步骤：
(1)在钻井阶段，首先钻孔钻至盐岩底部；
(2)在对夹层厚度、位置识别的基础上，通过物理作用使盐岩中的厚夹层在一定范围内形成孔缝；
(3)在厚夹层孔缝形成之后，开采厚夹层下部的盐层；并向盐井中注入柴油，控制溶腔上溶，扩大下部溶腔的直径，使夹层悬空并为夹层垮塌提供空间；
(4)调整盐井套管口位置，开采厚夹层上部的盐层；采用油垫法控制溶腔上溶；在注水管下部加装自振空化射流装置，调节井下注水方向为水平方向和注水压力为6～12MPa，加快对腔体水平方向的溶蚀；
(5)调整井下注水管管口至厚夹层处，利用自振空化射流装置，直接对厚夹层进行冲蚀，进一步促进厚夹层的溶蚀、剥落，其中，任选地在注井水溶液中添加一定量的用于加快夹层物质的溶蚀的化学物质；
(6)在厚夹层垮塌后，利用油垫控制上溶，继续开采上部盐层；并通过自振空化射流装置，调节井下注水方向为水平方向和注水压力为6～12MPa，进一步优化溶腔形态，最终形成形态规则的腔体。


2.一种利用单井针对层状盐岩选择性溶采造腔控制工艺，包括以下步骤：
(1)从地表钻单井，首先钻孔钻至盐岩底部，在单井溶采生产过程中，井中依次有技术套管、中间管、中心管；
(2)在对夹层厚度、位置识别的基础上，通过物理作用在厚夹层一定范围内形成孔缝；
(3)在厚夹层孔缝形成之后，开采厚夹层下部的盐层，并利用油垫法控制溶腔上溶，加快对腔体水平方向的溶蚀，扩大下部溶腔直径，为夹层垮塌提供空间；
(4)将中心管及中间管提升至厚夹层上部，开采厚夹层上部的盐岩；并利用油垫法控制溶腔的上溶；同时，在中心管下部加装自振空化射流装置，调节井下注水方向为水平方向和注水压力为6～12MPa，加快对腔体水平方向的溶蚀；
(5)调节中心管出水口至厚夹层处，利用自振空化射流装置，直接对厚夹层进行冲蚀，进一步促进厚夹层的溶蚀、剥落，其中，任选地在注井水溶液中添加一定量的化学物质，加快夹层物质的溶蚀；
(6)在厚夹层垮塌后，利用油垫控制上溶，继续开采上部盐层；并通过自振空化射流装置，调节井下注水方向为水平方向和注水压力为6～12MPa，进一步优化溶腔形态，最终形成形态规则的腔体。


3.一种利用双井针对层状盐岩选择性溶采造腔控制工艺，包括以下步骤：
(1)从地表钻双井，一口直井，一口水平对接井，两井间距一般为50～300m，优选为150～210...

【专利技术属性】
技术研发人员：李行，刘凯，许鹏，张文广，卢青峰，付星辉，郝金波，
申请(专利权)人：江苏省制盐工业研究所有限公司，江苏苏盐井神股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32