一種采用油墊法開采多層地下光鹵石礦層的方法
【專利摘要】一種采用油墊法開采多層地下光鹵石礦層的方法，包括以下步驟：（1）建井；（2）單井爆破建槽；（3）高溫?zé)崛芊沁x擇性油墊開采：兩井或井組連通后，從一口井注入76～88℃的淡注劑，從井組的另一口井返出供加工的原鹵；（4）廢液回注井下：利用加工廠產(chǎn)生的廢液溶解尾鹽后回注井下；（5）換層開采：在下部礦層開采完成后拔出生產(chǎn)套管，在下部礦層與待開采的上部礦層之間打入水泥塞，封閉已采完的下部礦層溶腔，而后重復(fù)以上（2）～（4）步驟開采上部礦層。本發(fā)明可縮短建槽時間，降低生產(chǎn)成本；采用淡注劑，操作簡單；廢液回注有利于環(huán)境保護(hù)，極大地減少了尾鹽的排放。
【專利說明】—種采用油墊法開采多層地下光鹵石礦層的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種開采地下多層光鹵石礦的方法，尤其是涉及一種采用油墊法開采多層地下光齒石礦層的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光鹵石礦物中含有鉀資源，我國是一個可溶性鉀資源嚴(yán)重缺乏的國家，鉀肥供需矛盾十分突出，目前國產(chǎn)鉀肥僅能滿足50%左右的消費(fèi)量。隨著人口增加和耕地減少，預(yù)計未來10年我國鉀肥消費(fèi)量仍將處于一個穩(wěn)定的增長期，并達(dá)到1000萬噸以上，市場空間廣闊。我國探明的鉀鹽儲量主要分布在現(xiàn)代鹽湖中。CN 1424486A公開了一種開采地下光鹵石礦的方法，所用注劑為常溫氯化鈉、氯化鎂、氯化鉀的混合注劑，采用選擇性開采，注劑需根據(jù)相圖原理進(jìn)行配制，較非選擇性開采要復(fù)雜，另，由于注劑濃度較高，建槽時間也相對較長，采出的鹵水中氯化鉀濃度較低；CN 102434141A公開了一種開采地下光鹵石礦中鉀鹽的方法，也是采用選擇性開采，所用注劑中氯化鈉和氯化鎂的濃度較高，因此建槽時間較長，此外其開采對象為單層光鹵石礦層，其應(yīng)用范圍較小，其采用三管結(jié)構(gòu)，鉆井質(zhì)量將會降低；同時，上述方法都存在建槽時間較長，開采成本較高的缺陷，應(yīng)用受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的主要技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種成本較低、操作簡單、可多層開采的采用油墊法開采多層地下光鹵石礦層的方法。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，一種采用油墊法開采多層地下光鹵石礦層的方法，包括以下步驟:
(1)建井
根據(jù)礦層賦存條件、工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件以及地表穩(wěn)定性的研究評價結(jié)果，確定井距、組距和排距，兩井或多井一組，井組沿礦層底板等高線布置；
井身結(jié)構(gòu)宜采用四管結(jié)構(gòu)，所述四管為止水套管、技術(shù)套管、生產(chǎn)套管和中心管，止水套管需穿過礦層上部所有含水層，下入隔水層以內(nèi)5?IOm并固井，以確保后期鉆井質(zhì)量；技術(shù)套管下至礦層頂板以下I?2m，并固井；生產(chǎn)套管下至礦層底板以上5?7m ;中心管下至礦層底板；止水套管在穿過礦層上部含水層后下入，并用水泥固井；技術(shù)套管在鉆井達(dá)到設(shè)計深度后下入，并固井；所述技術(shù)套管和生產(chǎn)套管間、生產(chǎn)套管和中心管間設(shè)有環(huán)形空間；
(2)單井爆破建槽
在單井中采用爆破建槽，利用炸藥的爆炸能量在建槽段形成一圓柱形溶腔，并在設(shè)計的建槽段內(nèi)產(chǎn)生無數(shù)縱橫交錯的網(wǎng)絡(luò)狀裂縫，增大注入溶劑與礦層的接觸面積，爆破建槽完成后下入生產(chǎn)套管和中心管，采用常溫水在溶腔內(nèi)進(jìn)行非選擇性溶解；從生產(chǎn)套管與中心管的環(huán)形空間注入常溫水，溶解后的鹵水從中心管返出；為控制建槽高度，盡快實(shí)現(xiàn)井組連通，從技術(shù)套管與生產(chǎn)套管的環(huán)形空間注入油，形成油墊層(油墊層厚度為3?5cm)，對溶解加以控制(油漂浮于溶腔上部，控制上溶速度，加快側(cè)溶，使溶腔形態(tài)滿足設(shè)計要求);
(3)高溫?zé)崛芊沁x擇性油墊開采
井組連通后，提出中心管，從一口井注入76?88°C的淡注劑(優(yōu)選清水)，從井組的另一口井返出供加工的原鹵；為控制溶腔的形態(tài)，防止快速上溶，從技術(shù)套管與生產(chǎn)套管的環(huán)隙注入油(優(yōu)選柴油)形成油墊層(墊層厚度為3?5cm)，對溶解開采進(jìn)行控制，井組中兩口井每隔一個星期到一個月進(jìn)行注返互換；
進(jìn)一步，所述淡注劑中鹽的含量:氯化鉀小于5克/升，氯化鈉小于5克/升，氯化鎂小于80克/升；
對淡注劑的加熱宜采用加工廠的余熱；
(4)廢液回注井下
溶腔開采完后，將生產(chǎn)套管接管下入溶腔底部，而后利用加工廠產(chǎn)生的廢液溶解尾鹽后通過生產(chǎn)套管注入到溶腔底部，置換溶腔中的合格鹵水；此外也可以采用同樣的方法回收油；
(5)換層開采
當(dāng)下部礦層I溶腔廢液回注井下步驟完成后，拔出生產(chǎn)套管，在下部礦層與待開采的上部礦層之間打入水泥塞(所述水泥塞的厚度優(yōu)選8?12m)，封閉已采完的下部礦層溶腔，切斷相鄰兩礦層間的聯(lián)系；水泥塞凝固完成后，在待開采的上部礦段礦層II重復(fù)單井爆破建槽、高溫?zé)崛芊沁x擇性油墊開采、廢液回注井下開采步驟〔即重復(fù)步驟(2) - (4)〕。
[0005]本發(fā)明也可應(yīng)用到鉀石鹽、天然堿、芒硝礦的鉆井水溶法開采中。
[0006]本發(fā)明具有以下幾個顯著特點(diǎn):1、采用四管結(jié)構(gòu)，確保了鉆井施工質(zhì)量(采用止水套管是為了封隔礦層上部含水層，穩(wěn)定鉆井過程中鉆井液的濃度和成分，以確保鉆井質(zhì)量)；
2、采用爆破建槽，可有效縮短建槽時間，并且不破壞建槽段上部和下部井筒；3、采用高溫?zé)崛芊沁x擇性油墊開采，操作簡單；4、首次采用多層開采，克服現(xiàn)有技術(shù)中單層開采的不足；
5、利用加工廠產(chǎn)生的廢液溶解尾鹽，之后回注井下，同時回收合格鹵水和油。
[0007]本發(fā)明之開采地下光鹵石礦的方法可縮短建槽時間，降低生產(chǎn)成本；采用淡注劑，操作簡單；廢液回注有利于環(huán)境保護(hù)，極大地減少了尾鹽的排放。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明爆破建槽完成后的單井油墊建槽示意圖；
圖2是本發(fā)明的換層井組開采示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0010]實(shí)施例1
參見附圖，本實(shí)施例包括以下步驟:
(O建井
根據(jù)礦層賦存條件、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件以及地表穩(wěn)定性的研究評價結(jié)果，確定二井一組，井距40m，組距190m，排距150m，井組沿礦層底板等高線布置；
井身結(jié)構(gòu)采用四管結(jié)構(gòu)，即止水套管I (直徑244.5_)、技術(shù)套管2 (直徑177.8_)、生產(chǎn)套管3 (直徑127mm)和中心管4 (直徑73.02mm);止水套管I穿過礦層上部所有含水層，下入隔水層以內(nèi)IOm并固井；技術(shù)套管2下至礦層頂板以下2m并固井；生產(chǎn)套管3下至礦層底板以上6m ;中心管4下至礦層底板；
止水套管I在穿過礦層上部含水層后下入，并用水泥固井；技術(shù)套管2在鉆井達(dá)到設(shè)計深度后下入，并固井；
所述技術(shù)套管2和生產(chǎn)套管3間、生產(chǎn)套管3和中心管4間設(shè)有環(huán)形空間；
(2)單井爆破建槽
在單井中采用爆破建槽，利用炸藥的爆炸能量在建槽段形成一圓柱形溶腔，并在設(shè)計的建槽段內(nèi)產(chǎn)生無數(shù)縱橫交錯的網(wǎng)絡(luò)狀裂縫；爆破建槽完成后下入生產(chǎn)套管3和中心管4，從生產(chǎn)套管3與中心管4的環(huán)形空間注入常溫水，溶解后的鹵水從中心管4返出；從技術(shù)套管2與生產(chǎn)套管3的環(huán)形空間注入油，形成油墊層5，墊層厚度為5cm ；
(3)高溫?zé)崛芊沁x擇性油墊開采
兩井連通后，提出中心管4，從一口井注入淡注劑(清水)(溫度為88°C，采用加工廠余熱加熱)，從井組的另一口井返出供加工的原鹵(鹵水溫度為70°C，濃度為:氯化鉀一 101?111克/升、氯化鈉一88?98克/升、氯化鎂一 178?198克/升)；從技術(shù)套管2與生產(chǎn)套管3的環(huán)隙注入柴油形成油墊層(墊層厚度為3cm)，對溶解開采進(jìn)行控制，井組中兩口井每隔一個月進(jìn)行注返互換；
(4)廢液回注井下
溶腔開采完后，將生產(chǎn)套管3接管下入溶腔底部，而后利用加工廠產(chǎn)生的廢液溶解尾鹽后通過生產(chǎn)套管3注入到溶腔底部，置換溶腔中的合格鹵水；采用同樣的方法回收柴油；
(5)換層開采
當(dāng)下部礦層I 6溶腔廢液回注井下步驟完成后，拔出生產(chǎn)套管，在下部礦層與待開采的上部礦層之間打入水泥塞10 (水泥塞厚度為10m)，封閉已采完的下部礦層I 6溶腔，切斷相鄰兩礦層間的聯(lián)系；水泥塞10凝固完成后，在待開采的上部礦段礦層II 8重復(fù)單井爆破建槽、高溫?zé)崛芊沁x擇性油墊開采、廢液回注井下開采步驟。
【權(quán)利要求】
1.一種采用油墊法開采多層地下光鹵石礦層的方法，包含以下步驟: (1)建井 根據(jù)礦層賦存條件、工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件以及地表穩(wěn)定性的研究評價結(jié)果，確定井距、組距和排距，兩井或多井一組，井組沿礦層底板等高線布置； 井身結(jié)構(gòu)采用四管結(jié)構(gòu)，所述四管為止水套管、技術(shù)套管、生產(chǎn)套管和中心管，止水套管需穿過礦 層上部所有含水層，下入隔水層以內(nèi)5~10m并固井；技術(shù)套管下至礦層頂板以下1~2m，并固井；生產(chǎn)套管下至礦層底板以上5~7m ;中心管下至礦層底板；止水套管在穿過礦層上部含水層后下入，并用水泥固井；技術(shù)套管在鉆井達(dá)到設(shè)計深度后下入，并固井；所述技術(shù)套管和生產(chǎn)套管間、生產(chǎn)套管和中心管間設(shè)有環(huán)形空間； (2)單井爆破建槽 在單井中采用爆破建槽，利用炸藥的爆炸能量在建槽段形成一圓柱形溶腔，并在設(shè)計的建槽段內(nèi)產(chǎn)生無數(shù)縱橫交錯的網(wǎng)絡(luò)狀裂縫，增大注入溶劑與礦層的接觸面積，爆破建槽完成后下入生產(chǎn)套管和中心管，采用常溫水在溶腔內(nèi)進(jìn)行非選擇性溶解；從生產(chǎn)套管與中心管的環(huán)形空間注入常溫水，溶解后的鹵水從中心管返出；從技術(shù)套管與生產(chǎn)套管的環(huán)形空間注入油，形成油墊層，對溶解加以控制； (3)高溫?zé)崛芊沁x擇性油墊開采 井組連通后，提出中心管，從一口井注入76~88°C的淡注劑，從井組的另一口井返出供加工的原鹵；從技術(shù)套管與生產(chǎn)套管的環(huán)隙注入油形成油墊層，對溶解開采進(jìn)行控制，井組中兩口井每隔一個星期到一個月進(jìn)行注返互換； (4)廢液回注井下 溶腔開采完后，將生產(chǎn)套管接管下入溶腔底部，而后利用加工廠產(chǎn)生的廢液溶解尾鹽后通過生產(chǎn)套管注入到溶腔底部，置換溶腔中的合格鹵水；采用同樣的方法回收油； (5)換層開采 當(dāng)下部礦層I溶腔廢液回注井下步驟完成后，拔出生產(chǎn)套管，在下部礦層與待開采的上部礦層之間打入水泥塞，封閉已采完的下部礦層溶腔，切斷相鄰兩礦層間的聯(lián)系；水泥塞凝固完成后，在待開采的上部礦段礦層II重復(fù)單井爆破建槽、高溫?zé)崛芊沁x擇性油墊開采、廢液回注井下開采步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用油墊法開采多層地下光鹵石礦層的方法，其特征在于，步驟(2)和步驟(3)中，所述油墊層厚度為3~5cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用油墊法開采多層地下光鹵石礦層的方法，其特征在于，步驟(3)中，所述從技術(shù)套管與生產(chǎn)套管的環(huán)隙注入的油為柴油。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用油墊法開采多層地下光鹵石礦層的方法，其特征在于，步驟(3)中，對淡注劑的加熱采用加工廠的余熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用油墊法開采多層地下光鹵石礦層的方法，其特征在于，步驟(5)中，所述水泥塞的厚度為8~12m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用油墊法開采多層地下光鹵石礦層的方法，其特征在于，步驟(3)中，所述淡注劑中鹽的含量:氯化鉀小于5克/升，氯化鈉小于5克/升，氯化鎂小于80克/升。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的采用油墊法開采多層地下光鹵石礦層的方法，其特征在于，所述淡注劑為清水。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~7之一所述的采用油墊法開采多層地下光鹵石礦層的方法，其特征在于，所述采用油墊法開采多層地下光鹵石礦層的方法應(yīng)用于鉀石鹽、天然堿、芒硝礦的鉆井水溶法 開采中。
【文檔編號】E21B43/30GK103939080SQ201410130396
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】黃敏, 戢良鵬, 馬平杰 申請人:化工部長沙設(shè)計研究院