一种地下深层天然碱矿开发采卤的方法技术

本发明专利技术涉及一种地下深层天然碱矿开发采卤的方法，包括建立俯视投影互为垂直的三井组；两侧直井通过热水高压压裂的方式与水平井的水平段连通，形成三井连通的硐链井组，对三井进行完井处理后，形成三通道注水一通道返卤模式和两通道注水两通道返卤模式进行采卤操作，注水方式均为高低压协同变换注水，注水水质为高温水。本发明专利技术的布井方式提高了对井压裂连通的概率，减少水平井数量，降低了钻井的成本，三井组实现连通后，注高温水保证返卤中心管的温度，大大提高了矿层溶采速度，且垂直注水降低主通道矿层安息角和溶解角度，提高了矿层的整体回采率。层的整体回采率。层的整体回采率。

【技术实现步骤摘要】
一种地下深层天然碱矿开发采卤的方法


[0001]本专利技术属于地质开发
，涉及碱矿开发采卤技术，尤其是一种地下深层天然碱矿开发采卤的方法。

技术介绍

[0002]地下深层可溶性盐类矿床开发采卤的工艺一般为两种，单井溶采工艺和对井溶采工艺，对于溶解性能好的盐岩、钾盐、无水芒硝和纯天然碱矿多采用单井对流溶采、水平井对井连通、对井自然溶采连通和对井压裂连通等多种的开采工艺，注水温度无特定要求；采用上述方法时单井出卤量较低，为满足同样的生产规模要求，则需要更多的采卤井，因此生产成本较高、且还大大增加了劳动力及生产风险，因此急需一种采卤量大、采卤效率高的地下深层天然碱矿开发采卤的新方法。
[0003]通过检索发现如下与本申请相关的专利文献，具体公开内容如下：
[0004]一种薄层天然碱的开采方法(CN113914840A)，包括以下步骤：钻井：天然碱矿层进行地应力测试，确定最大主应力方向；沿最大主应力方向布置压裂井和采卤井的位置进行钻井，以一口压裂井和至少为两口采卤井为一个井组，可设置多个井组；完井：压裂井下套管、固井，水泥砂浆返至地面；采卤井在矿层段采用筛管或砾石充填等方式完井；压裂：从最深矿组开始，在压裂井进行分层射孔和水力压裂，并对裂缝的扩展方向和规模进行监测；开采：开采该矿组的天然碱；充填溶腔：在该矿组形成较大溶腔，即天然碱开采到一定程度时，用抗碱水泥砂浆或抗碱的泡沫水泥浆充填天然碱采出形成的溶腔；可视该矿组天然碱的采收率，继续开采该矿组的天然碱；开采较浅一级矿组：依次开采较浅一级矿组，重复射孔、压裂、开采和充填溶腔步骤，直至开采完该井组所有的天然碱矿。
[0005]通过技术特征的对比，上述公开专利文献采用的技术手段为只是利用裂缝的扩展方向进行纵向溶化采卤，但是其水平方向范围的采卤方式是通过扩大压裂井扩大水平方向采卤面积，这种方式需要提供大量监测成本和成井工序的成本；而本申请提高采卤方式是通过设置与裂缝垂直的水平段这种方式扩大水平面的溶化范围，且通过多通道注水返卤，提高采卤效率，因此本申请与公开的对比文献的技术不相同。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种地下深层天然碱矿开发采卤的方法。
[0007]本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0008]一种地下深层天然碱矿开发采卤的方法，包括如下步骤：
[0009]布井：建立俯视投影互为垂直的三井组；通过热水高压压裂的方式，使两口直井与水平井的水平段连通，形成三井连通的硐链井组；包括如下步骤：
[0010]a、确定矿区待采区域的地层水平最大主应力方向；
[0011]b、布设水平井，钻设硐室通道；
[0012]水平井包括直井段、造斜段以及水平段，先根据碱层赋存条件确定直井段和造斜段的设计深度，施工直井段，造斜段，然后按深部地层应力的分布规律，在碱层垂直地层水平最大主应力方向进行施工水平段，该水平段为硐室通道；
[0013]b、布设直井，在矿层上部直井段设置套管，套管直径139.7mm，矿层裸露，实现三井连通，形成硐链井组；
[0014]在水平井的水平段的首尾两端的两侧位置，沿着垂直于水平井的水平段方向即沿着地层水平最大主应力方向布设两口直井，且直井距离水平井的水平段之间存在距离；所述直井通过水压致裂法，形成裂缝通道，所述裂缝通道与硐室通道连通形成链接通道，实现三井口的地下矿层的相互连通，形成硐链井组；
[0015]完井:在水平井内下入中心管至水平段即硐室通道尾端，所述中心管管径89mm，在水平井的斜井段和直井段设置套管，水平井套管直径177.8mm，直井的套管直径139.7mm，对水平井和直井进行固井至地面；
[0016]采卤:采卤模式包括三通道注水一通道返卤模式和两通道注水两通道返卤模式，注水方式均为高低压协同变换注水，注水水质为高温水。
[0017]而且，步骤c中，直井通过水压致裂法，裂缝通道与水平井的水平段相连通，该水压致裂法的注水压力为28
‑
32MPa(大于矿层及围岩的破裂压力)。
[0018]而且，所述水平井的水平段的长度为300
‑
450m；两口直井与水平井的水平段之间的距离为150
‑
160m，深度同水平井的水平段同深。
[0019]而且，所述高温水的温度≥90℃。
[0020]而且，所述三通道注水一通道返卤模式，是将泵站低压离心泵出口连接水平井的套管与中心管的环空进口，泵站高压柱塞泵出口连接两口直井井口，对各井进行高低压协同变换注水，流经矿层的硐室通道和裂缝通道形成的两个连通的通道溶采，通过水平井内的中心管返出高浓度的卤水。
[0021]而且，所述两通道注水两通道返卤模式，是将泵站低压离心泵出口连接水平井的套管与中心管的环空进口，泵站高压柱塞泵出口连接一口直井井口，对水平井以及一口直井进行高低压协同变换注水，流经矿层的硐室通道和裂缝通道形成的两个连通的通道溶采，通过水平井内的中心管以及另一个直井返出高浓度的卤水。
[0022]而且，所述三通道注水一通道返卤模式中，对各井进行高低压协同变换注水，且返卤包括如下内容：从水平井井口的中心管与套管之间的环空进口，低压注水55
‑
65m3/h,注水压力8
‑
12MPa,两口直井的井口，分别高压注水25
‑
30m3/h，注水压力18
‑
23MPa，从水平井的中心管返卤，返卤水量90
‑
110m3/h，每天两次，每次返卤水10小时。
[0023]而且，所述两通道注水两通道返卤模式中，对各井进行高低压协同变换注水，且返卤包括如下内容：从水平井井口的中心管与套管之间的环空进口，注热水55
‑
65m3/h,注水压力8
‑
12MPa,从一口直井的井口，注热水量50
‑
60m3/h，注水压力18
‑
23MPa。从另一口直井返卤水，返卤水量35
‑
45m3/h，从水平井的中心管，返卤水量60
‑
70m3/h，每天每次返卤水10小时。
[0024]而且，所述返卤水为高含碳酸氢钠，注水时还需要向中心管注水2小时，注水80
‑
100m3/h,其他通道停注2小时。
[0025]而且，所述返卤水为高含碳酸氢钠，注水时还需要向中心管和返卤水的直井注水2
小时，注水量80
‑
100m3/h,其他通道停注2小时。
[0026]本专利技术的优点和积极效果是：
[0027]本专利技术建立的三井组在俯视投影上互为垂直，为“Z”字型布井，利用深部地层地应力的分布规律，在垂直水平最大地层主地应力方向上钻打水平井的水平段通道，即硐室通道，利用热水高压压裂方式在硐室通道首尾两侧垂直方向上钻打配套直井，实现与硐室通道的裂缝通道连通，形成硐链井组。从而建立三井四本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地下深层天然碱矿开发采卤的方法，其特征在于，包括如下步骤：布井：建立俯视投影互为垂直的三井组；通过热水高压压裂的方式，使两口直井与水平井的水平段连通，形成三井连通的硐链井组；包括如下步骤：a、确定矿区待采区域的地层水平最大主应力方向；b、布设水平井，钻设硐室通道；水平井包括直井段、造斜段以及水平段，先根据碱层赋存条件确定直井段和造斜段的设计深度，施工直井段，造斜段，然后按深部地层应力的分布规律，在碱层垂直地层水平最大主应力方向进行施工水平段，该水平段为硐室通道；c、布设直井，实现三井口连通，形成硐链井组；在水平井的水平段的首尾两端的两侧位置，沿着垂直于水平井的水平段方向即沿着地层水平最大主应力方向布设两口直井，且直井距离水平井的水平段之间存在距离；所述直井通过水压致裂法，形成裂缝通道，所述裂缝通道与硐室通道连通形成链接通道，实现三井口的地下矿层的相互连通，形成硐链井组；完井:在水平井内下入中心管至水平段即硐室通道尾端，所述中心管管径89mm，在水平井的斜井段和直井段设置套管，对造斜段和直井段进行固井至地面；采卤:采卤模式包括三通道注水一通道返卤模式和两通道注水两通道返卤模式，注水方式均为高低压协同变换注水，注水水质为高温水。2.根据权利要求1所述的地下深层天然碱矿开发采卤的方法，其特征在于：步骤c中，直井通过水压致裂法裂缝连通，该水压致裂法的注水压力为28
‑
32MPa。3.根据权利要求1所述的地下深层天然碱矿开发采卤的方法，其特征在于：所述水平井的水平段的长度为300
‑
450m；两口直井与水平井的水平段之间的距离为150
‑
160m，深度同水平井的水平段同深。4.根据权利要求1所述的地下深层天然碱矿开发采卤的方法，其特征在于：所述高温水的温度≥90℃。5.根据权利要求1所述的地下深层天然碱矿开发采卤的方法，其特征在于：所述三通道注水一通道返卤模式，是将泵站低压离心泵出口连接水平井的套管与中心管的环空进口，泵站高压柱塞泵出口连接两口直井井口，对各井进行高低压协同变换注水，流经矿层的硐室通道和裂缝通道形成的两个连通的通道溶采，通过水平井内的中心管返出高浓度的卤水。6.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙普，祝秋月，陈养毅，齐铁新，王旭，李柯漾，王翠萍，
申请(专利权)人：北京宜信达国际能源有限公司，
类型：发明
国别省市：