专利名称：一种定向水力压裂连通开采方法
技术领域：
本发明涉及卤素沉积矿层和油田的水力压裂开采技术，特别是指一种定向水力压裂连通开采方法。
背景技术：
七十年代中国兴起的岩盐水力压裂法开采是从石油开采技术中引进的。进行矿层水力压裂时，当高压泵将大大超过地层吸收能力的水量注入钻井中时，在钻井底座附近就会产生超过钻井壁附近地应力及矿层抗张强度的压力，即在矿层中形成水平裂缝，但是却未沿着裂缝的延展方向而是任意方向设置井组，布置井组，进行资源的水力压裂开采。这种方法增产的幅度大，但是压裂施工中水平裂缝的产生方向，即两井压裂连通方向难以控制，而且在压裂期和回采时期，地面冒卤的现象层出不穷，使得溶腔(采场)矿柱在地下的排列也杂乱无章，造成溶腔顶板提前垮塌，而且生产井寿命短，资源的回采率极低仅9% —15%等缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种定向水力压裂连通开采方法，人为控制压裂施工中水平裂缝的产生方向，即两井水力压裂连通方向，籍以延长生产井的寿命，提高资源的回采率。基于上述目的本发明提供的一种定向水力压裂连通开采方法，包括以下步骤定向布井，压裂连通，连续开采；所述定向布井探测矿体的天然解理裂隙方向，沿解理方向设计和布置压裂井组，并且主压井底端略低于开放井底端,实施钻井，固井,扫孔,试压。所述压裂连通所述开放井在压裂施工前进行单井建槽，形成一个低应力释放区，所述主压井井底溶腔与天然解理裂缝连通，将压裂液注入主压井内，随着压裂液的增多，压力逐渐增大，使压裂液挤入天然解理裂缝中进行扩张形成水平裂缝，压裂液在水平裂缝中不断溶解矿石，扩大水平裂缝宽度及高度，加速水平裂缝沿天然解理裂缝方向的延伸扩展；出现连通反应后，加大主压井的注水量，并打开开放井进行放喷，使水平裂缝中的压裂液加速向前推进直达开放井井底溶腔，使两井底部溶腔贯通；所述连续开采将压裂液连续注入到主压井内，不断溶解矿层和扩宽扩高水平裂缝，随着压裂施工的推进，压裂液的浓度不断增高至生产所需浓度并流入开放井溶腔中，再通过采卤泵注水，将溶腔中的卤水水举致采卤泵房卤池中，尔后沉清后送出制盐。在一种实施例中，所述定向布井步骤中，所述主压井和所述开放井的连通方向与矿层的天然解理方向一致，所述主压井底端比所述开放井底端低2-3米。在另一种实施例中，所述压裂连通步骤中，所述开放井进行单井建槽的溶蚀半径为3-5米。在另一种实施例中，所述压裂连通步骤中，若所述主压井井底在钻井时未与解理裂隙直接连通，则在所述压裂连通步骤实施前，进行单井建槽使所述主压井井底井壁与解理裂缝连通，并且主压井单井建槽的溶蚀半径为3-5米。在另一种实施例中，所述压裂连通步骤中，所述连通反应为所述开放井出现水泡，而且水泡越来越多，最后形成溢流，同时主压井产生的压力值下降。在另一种实施例中，所述压裂连通步骤中，在打开所述开放井之后放喷之前，确保所述主压井和所述开放井二者之间有连通反应。在另一种实施例中，所述压裂连通步骤中，若水平裂缝中有泥渣堵塞，及时采取反压方法，确保所述主压井和所述开放井二者之间贯通。在另一种实施例中，若所述主压井的矿层厚度大于1. 5米时，则矿层的裸眼高度控制在1. 5米以下或使用封隔口进行封隔。在另一种实施例中，所述主压井有多个矿层的，除并溶的矿层外，其余矿层采用由下向上的顺序分别实施压裂开采。在另一种实施例中，所述定向水力压裂连通开采连续运行至少3个月后方能停产检修。从上面所述可以看出，本发明提供的两井或多井定向水力压裂连通开采方法使水力压裂的连通方向可以人为控制，其设计方向成功率为百分之百，并且资源的回采率大于或等于70% (含二期开采工程的回采)，高于任何采矿方法。本发明提供的定向水力压裂连通开采方法，因其压裂的连通方向的人为控制使地下溶腔和矿柱可以按规律排列(相似房柱法)，提高了溶腔顶板的安全性，延长了生产井的寿命；本发明提供的定向水力压裂连通开采方法在压裂施工中避免了产生垂直裂缝的可能，从而杜绝了因矿层的大量充水而导致的地面冒卤，污染农田，鱼塘等灾害的出现；本发明提供的定向水力压裂连通开采方法中溶腔(采场)建成的时间短(含大泵注水扩槽期)，故投入回采见效快。本发明提供的定向水力压裂连通开采方法中水平裂缝沿解理方向延伸，由于解理裂隙矿石的高溶解度使得连通井组投产后，压裂液中所含资源浓度高，可达饱和(Be，25° )。
图1是本发明实施例定向水力压裂连通开采方法的流程示意图；图2为本发明实施例定向水力压裂连通开采方法中实施的矿层一中国第二沉降带的解理的扭动结构面的方位和力学性变示意图；图3为本发明实施例定向水力压裂连通开采方法中压裂井组的设计和布置示意图；图4为本发明实施例定向水力压裂连通开采方法中压裂连通过程中主压井井底的压力变化示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。一种定向水力压裂连通开采方法，包括以下步骤定向布井，压裂连通，连续开米;所述定向布井探测矿体的天然解理裂隙方向，沿解理方向设计和布置压裂井组，并且主压井底端略低于开放井底端,实施钻井，固井,扫孔,试压。所述压裂连通所述开放井在压裂施工前进行单井建槽，形成一个低应力释放区，所述主压井井底溶腔与天然解理裂缝连通，将压裂液注入主压井内，随着压裂液的增多，压力逐渐增大，使压裂液挤入天然解理裂缝中进行扩张形成水平裂缝，压裂液在水平裂缝中不断溶解矿石，扩大水平裂缝宽度及高度，加速水平裂缝沿天然解理裂缝方向的延伸扩展；出现连通反应后，加大主压井的注水量，并打开开放井进行放喷，使水平裂缝中的压裂液加速向前推进直达开放井井底溶腔，使两井底部溶腔贯通；所述连续开采将压裂液连续注入到主压井内，不断溶解矿层和扩宽扩高水平裂缝，随着压裂施工的推进，压裂液的浓度不断增高至生产所需浓度并流入开放井溶腔中，再通过采卤泵注水，将溶腔中的卤水水举致采卤泵房卤池中，尔后沉清后送出制盐。图1是本发明实施例定向水力压裂连通开采方法的流程示意图；其中，定向布井的流程包括探测矿体解理方向，据此方 向设计井位和定向布井、钻井、固井；压裂连通的流程包括开放井单井建槽，主压井内注压裂液，溶解矿层和解理裂缝，形成水平裂缝，加大注水量，打开开放井放喷和两井连通；连续开采的流程包括回收开放井内压裂液、卤池中沉清和饱和卤水，最后将饱和卤水举至地面卤池。所述的定向水力压裂连通开采方法中所述定向布井，首先探测矿体的天然解理裂隙方向的展布规律，尔后，沿解理方向设计和布置压裂井组；图2是本发明实施例中中国第二沉降带的解理的扭动结构面的方位和力学性变示意图。卤素沉积矿床形成岩石后，在地球新构造运动的作用下，地壳产生压性构造矿层，同时围岩受压性构造的影响，与主构造伴生而成两组解理。解理在形变过程中，一组转变成压扭性，另一组则转变为张扭性。这两组解理互相交切成X型。参照图2，本发明实施例中的沉降带为中国第二沉降带，此沉降带的新构造主断裂呈北北东方向，伴生解理第一组呈北北东向排列，第二组呈北北西向排列。在卤素沉积矿体中进行坑道掘进或地面钻井时，矿层中都会遇到解理面。解理面不仅会影响矿山岩体的强度，同时与其它面比较，解理面的抗拉强度、抗压强度、抗张强度都小于其它面。在水溶采矿中，解理面中水的渗透速度、溶解速度都大于其它面，这给水力压裂施工中水的滤失奠定了良好基础。进行矿层水力压裂时，当高压泵将大大超过地层吸收能力的水量注入主压井中，在主压井座附近产生超过主压井壁附近地应力及矿层抗张强度的压力后，即在矿层中就将会形成裂缝。当矿层埋深小于750余米时，有很大概率产生水平裂缝。其中，水平裂缝造缝的压力条件1、矿层存在滤失时，压裂井底端形成水平裂缝的压力为
权利要求
1.一种定向水力压裂连通开采方法，其特征在于，包括以下步骤定向布井，压裂连通，连续开采； 所述定向布井探测矿体的天然解理裂隙方向，沿解理方向设计和布置压裂井组，并且王压井底端略低于开放井底端，实施钻井，固井，扫孔，试压。
所述压裂连通所述开放井在压裂施工前进行单井建槽，形成一个低应力释放区，所述主压井井底溶腔与天然解理裂缝连通，将压裂液注入主压井内，随着压裂液的增多，压力逐渐增大，使压裂液挤入天然解理裂缝中进行扩张形成水平裂缝，压裂液在水平裂缝中不断溶解矿石，扩大水平裂缝宽度及高度，加速水平裂缝沿天然解理裂缝方向的延伸扩展；出现连通反应后，加大主压井的注水量，并打开开放井进行放喷，使水平裂缝中的压裂液加速向前推进直达开放井井底溶腔，使两井底部溶腔贯通； 所述连续开采将压裂液连续注入到主压井内，不断溶解矿层和扩宽扩高水平裂缝，随着压裂施工的推进，压裂液的浓度不断增高至生产所需浓度并流入开放井溶腔中，再通过采卤泵注水，将溶腔中的卤水水举致采卤泵房卤池中，尔后沉清后送出制盐。
2.根据权利要求1所述的定向水力压裂连通开采方法，其特征在于，所述定向布井步骤中，所述主压井和所述开放井的连通方向与矿层的天然解理方向一致，所述主压井底端比所述开放井底端低2-3米。
3.根据权利要求2所述的定向水力压裂连通开采方法，其特征在于，所述压裂连通步骤中，所述开放井进行单井建槽的溶蚀半径为3-5米。
4.根据权利要求2所述的定向水力压裂连通开采方法，其特征在于，所述压裂连通步骤中，若所述主压井井底溶腔在钻井时未与解理裂隙直接连通，则在所述压裂连通步骤实施前，进行单井建槽使所述主压井井底溶腔与解理裂缝连通，并且主压井单井建槽的溶蚀半径为3-5米。
5.根据权利要求1所述的定向水力压裂连通开采方法，其特征在于，所述压裂连通步骤中，所述连通反应为所述开放井出现水泡，而且水泡越来越多，最后形成溢流，同时主压井产生的压力值下降。
6.根据权利要求5所述的定向水力压裂连通开采方法，其特征在于，所述压裂连通步骤中，在打开所述开放井之后放喷之前，确保所述主压井和所述开放井二者之间有连通反应。
7.根据权利要求6所述的定向水力压裂连通开采方法，其特征在于，所述压裂连通步骤中，若水平裂缝中有泥渣堵塞，及时采取反压方法，确保所述主压井和所述开放井二者之间贯通。
8.根据权利要求1所述的定向水力压裂连通开采方法，其特征在于，若所述主压井的矿层厚度大于1. 5米时，则矿层的裸眼高度控制在1. 5米以下或使用封隔口进行封隔。
9.根据权利要求1所述的定向水力压裂连通开采方法，其特征在于，所述主压井有多个矿层的，除并溶的矿层外，其余矿层采用由下向上的顺序分别实施压裂开采。
10.根据权利要求1至9任意一项所述的定向水力压裂连通开采方法，其特征在于，所述定向水力压裂连通开采连续运行至少3个月后方能停产检修。
全文摘要
本发明公开了一种定向水力压裂连通开采方法，包括以下步骤定向布井，压裂连通，连续开采；通过探测矿体的天然解理裂隙方向，沿解理方向设计和布置压裂井组，使水平裂缝沿拟定解理方向产生并延伸扩展；使水力压裂的连通方向可以人为控制，并且避免了产生垂直裂缝，因而杜绝了盖层的大量充水而导致的地面冒卤，污染农田，鱼塘等灾害；资源的回采率大于或等于70%(含二期开采工程的回采)，而且高于任何采矿方法；地下溶腔、矿层采空区矿柱按规律排列(相似房柱法)提高了溶腔顶板的安全性并自然地延长了生产井的寿命，提高了资源的回采率。
文档编号E21B43/26GK103032059SQ20121056050
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者陈建明, 陈镇鑫 申请人:陈建明, 陈镇鑫