专利名称：一种实现薄盐层溶蚀连通的装置及方法
技术领域：
本发明涉及卤素沉积矿层和现代湖相底板固态矿层的开采技术，特别是指一种实现薄盐层溶蚀连通的装置及方法。
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。当时，没有掌握压裂的客观规律，压裂施工和开采期造成事故而受挫。又由于当时单井水溶开采是从云南省低品位、厚大矿层的钻井水溶实验成果引进。溶腔建成直径100米，槽高需要8 —12米。内陆湖相生成的卤素沉积矿床中的矿层厚度大大的小于这个高度，所以云南的成果不适应薄盐层的开采。众所周知，在矿体内实行单井建槽，溶腔的直径、溶腔的高度、溶腔的底角三者的几何关系，即溶腔直径与槽的高度成正比，与槽的溶蚀底角成反比。我国很多省的岩盐矿床都是内陆湖相生成的，这种矿床成形时受季节性气候变化影响，沉积漩回频繁，所以矿层厚度变化大，而且多数偏薄。一般厚度在I一3米。为充分利用这些薄矿层，根据上述原理，所以产生了薄盐层溶蚀连通的思路；对于目前的薄盐层溶蚀连通开采技术来说(参照图1)，开采装置为固井管1，循环管2和中心管3的三管结构，存在成本较高，生产井井底容易形成泥渣的堆积以及漏蚀等缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种实现薄盐层溶蚀连通的装置及方法，该装置结构更简单，成本低，并且利用该装置使开采时所形成的上溶槽底角，即上溶底角降至1° -2°，扩大矿层溶蚀直径，提高两井间连通成功率，其成功率达100%。基于上述目的本发明提供的一种实现薄盐层溶蚀连通的装置，包括固井管，中心管和水泥塞，所述水泥塞位于矿层底板下方的井内空间内，用于将所述井内空间填满，所述井内空间与矿层底板相通；所述固井管和所述中心管安装在矿层底板上方的生产井内，二者都为空心结构，所述中心管设置在所述固井管内部；所述固井管的下端口固定在矿层顶板上，所述中心管下端端口距矿层底板的距离范围为O. 3-0. 5米，所述固井管和中心管的上端口皆在底面以上。在一种实施例中，所述中心管还包括一内套管，所述内套管套设在所述中心管外表面，所述内套管下端口与所述中心管下端口之间的距离小于等于1. 5米，所述内套管上端口的外表面与所述固定管的内表面之间通过封隔器封隔。在另一种实施例中，所述内套管的长度范围为10-20米。在另一种实施例中，所述水泥塞上表面距中心管下端口的距离范围为O. 3-0. 5米。在另一种实施例中，所述生产井底部与矿层底板之间的距离范围为4-6米。一种实现薄盐层溶蚀连通的方法，包括设置装置，正循环建槽和反循环开采；
所述设置装置，首先探测矿体的天然解理裂隙方向的展布规律，然后沿解理方向设计和布置井组，安装上述实现薄盐层溶蚀连通装置；所述正循环建槽，即将水从注水管注入到所述中心管内，溶解矿层形成盐槽，之后溶解卤盐的卤水从内套管进入到固井管与中心管的空隙内，最终在水举的作用下卤水流入地面采卤池内；所述反循环开采，即盐槽初步建好后，从固井管和中心管的间隙注入水，然后从内套管进入到盐槽内，不断溶解矿层进行开采，将高浓度卤水从中心管内排出到地面上；随着淡水的不断注入，不断的连续冲刷底板和顶板之间的矿层，上溶底角的角度不断的减小，最终降至Γ -2。，随着盐槽直径不断的扩大，直至相邻两井连通后，从一井内注水，另一井内排出卤水，进行连续开采。在一种实施例中，所述设置装置中，每个井组内两井之间的距离范围为100-120米，井组与井组之间的距离范围为150-200米。在另一种实施例中，所述正循环建槽中，若溶腔内矿层底板上聚集很多泥渣等不溶物使溶腔空间不足50%时，可使用气垫法将泥渣等从中心管中排出。在另一种实施例中，所述气垫法，即将压缩气体从所述固井管和中心管的空隙注入，进而通过所述内套管进入到溶腔内，采取气体和水同出的办法，将带动泥渣等不溶物从所述中心管进入到排卤管，进而将泥渣等排出地面。在另一种实施例中，所述正循环建槽和反循环开采过程中，若出现泥渣堵塞管道的现象，则立即进行反向循环，排除堵管，不允许间断堵管。从上面所述可以看出，本发明提供的实现薄盐层溶蚀连通的装置及方法，利用十几米长的内套管代替现有技术几百米长的循环管，由现有技术的三管装置变成两管装置，很大的节省了开采的成本。 本发明提供的实现薄盐层溶蚀连通的装置及方法，利用该装置使开采时所形成的上溶底角降至1° -2°，扩大了矿层的溶蚀直径，并提高了相邻两井间连通的成功率，在数十年的实践中，其两井的连通率达100%，而且产量大，浓度高。本发明提供的实现薄盐层溶蚀连通的装置及方法，在底板下方的生产井内设置有水泥塞，防止了淡水、淡卤水的漏失，并利用水连续不断地冲击到水泥塞上的反弹作用增强淡水的侧溶，降低了溶蚀时的上溶底角。本发明提供的实现薄盐层溶蚀连通的装置及方法，在正循环建槽期采取三恒定，即:恒定中心管下入井内的管位，恒定内套管下端管口与中心管下端管口的距离，恒定正循环操作，由此确保槽的底角保持在1°或2°，使两井按设计溶蚀连通。
图1为现有技术开采装置示意图；图2为本发明实现薄盐层溶蚀连通的装置及方法实施例的井位俯视图。图3为本发明实现薄盐层溶蚀连通的装置及方法实施例的装置示意图。
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。—种实现薄盐层溶蚀连通的装置，包括固井管，中心管和水泥塞，所述水泥塞位于矿层底板下方的井内空间内，用于将所述井内空间填满，所述井内空间与矿层底板相通；所述固井管和所述中心管安装在矿层底板上方的生产井内，二者都为空心结构，所述中心管设置在所述固井管内部；所述固井管的下端口固定在矿层顶板上，所述中心管下端端口距矿层底板的距离范围为0.3-0.5米，所述固井管和中心管的上端口皆在底面以上。一种实现薄盐层溶蚀连通的方法，包括设置装置，正循环建槽和反循环开采；所述设置装置，首先探测矿体的天然解理裂隙方向的展布规律，然后沿解理方向设计和布置井组，安装上述实现薄盐层溶蚀连通装置；所述正循环建槽，即将水从注水管注入到所述中心管内，溶解矿层形成盐槽，之后溶解卤盐的卤水从内套管进入到固井管与中心管的空隙内，最终在水举的作用下卤水流入地面采卤池内；所述反循环开采，即盐槽初步建好后，从固井管和中心管的间隙注入水，然后从内套管进入到盐槽内，不断溶解矿层进行开采，将高浓度卤水从中心管内排出到地面上；随着淡水的不断注入，不断的连续冲刷底板和顶板之间的矿层，上溶底角的角度不断的减小，最终降至Γ -2。，随着盐槽直径不断的扩大，直至相邻两井连通后，从一井内注水，另一井内排出卤水，进行连续 开采。本实施例中实现薄盐层溶蚀连通的方法中设置装置的步骤为:首先探测矿体的天然解理裂隙方向的展布规律，然后沿解理方向设计和布置井组，安装溶蚀连通装置；参照图2，每一个井组内的生产井都沿解理裂缝的方向依次排列，并且每个井组内两井之间的距离范围为100-120米，这使两井之间形成溶蚀连通的空间，使两井溶蚀连通后可进行组合式开采；为了更好的保证回采期间顶板的安全，井组与井组之间的距离范围为150-200米；设计好井位后，开始实施钻井、固井以及扫孔试压；所述钻井、固井、扫孔、试压等操作必须严格执行中国石油部钻井、成井(完井)规范。参照图3，钻井后，设置实现薄盐层溶蚀连通的装置，该装置包括固井管，中心管和水泥塞；在生产井的底部将矿层底板5打穿，井底距矿层底板5的距离为5米；水泥塞9设置在矿层底板5下方的井内空间，用于塞满该井内空间，水泥塞9上表面距中心管3下端口的距离范围为0.3-0.5米，设置水泥塞9是用来防止淡水、卤水的漏蚀,并利用水冲击到水泥塞9上的反弹作用增强淡水的侧溶，降低上溶底角10。在生产井内壁安装固井管I用于固井，固井管I内部为空心结构，其外表面与生产井的内壁相接触；中心管3为空心圆柱体，设置在固井管I内部，二者呈共轴线结构，或呈非共轴线结构；所述中心管3的上端与注水管相连，所述中心管3下端端口距矿层底板5的距离范围为0.3-0.5米；此外，中心管3还包括一内套管6,所述内套管6通过十字环管8设置在中心管3的外表面，所述十字环管8是由高强度的钢筋制成，所述内套管6的长度范围为10-20米，内套管6下端口与中心管3下端口之间的距离小于等于1.5米，内套管6上端口的外表面与固井管I的内表面之间通过封隔器7连接用于实施封隔。若矿层厚度超过1.5米者，在安装中心管3前，对矿层顶板裸眼部位下封隔器7用于保护矿层顶板。本发明中实现薄盐层溶蚀连通的装置利用十几米长的内套管6代替现有技术几百米长的循环管2，由现有技术的三管装置变成两管装置，很大的节省了开采的成本。
本实施例中实现薄盐层溶蚀连通的方法中正循环建槽的步骤为当实现薄盐层溶蚀连通的装置安装好后，首先将纯淡水从注水管注入到中心管3内，直至水泥塞9的上表面，利用淡水的反弹不断的冲刷矿层底板，破坏自然溶蚀底角，增强淡水的侧溶，降低上溶底角10，实施以侧向溶解矿层为主；随着淡水的注入，淡水开始溶解矿层形成卤水，并在井底矿层内形成溶腔，当卤水的能浸没内套管6的下端口时，利用水举的原理卤水从内套管6进入到固井管I与中心管3的空隙内，最终由排卤管运输到采卤池内进行沉清。在正循环建槽过程中，若溶腔内矿层底板5上聚集很多泥渣等沉淀物使溶腔空间不足50%时，可使用气垫法将泥渣等从排卤管中排出；所述气垫法就是利用压缩空气进入溶腔内，然后采用气水同出的方法将泥渣等排出；即将压缩空气从固井管I和中心管3的空隙注入，进而通过内套管6进入到溶腔内，带动泥渣等不溶物从中心管3进入到排卤管，进而将泥洛等排出，利用气垫法也可以防止淡水对顶板4的超高上溶。本实施例中实现薄盐层溶蚀连通的方法中反循环开采的步骤为随着正循环的进行，盐槽初步建好后，即溶腔上方的卤水浓度逐渐达到饱和(Be’24. 5° -25° )后，实施以上溶为主，由正循环建槽改为反循环开采，即从固井管I和中心管3的间隙注入淡水或采卤池内沉清后的淡卤水，然后从内套管6进入到盐槽内，不断溶解矿层进行开采，不断将高浓度卤水随着井底压力的变大，从中心管3内排出到地面池中。随着淡水的不断注入，淡水不断的冲刷底板5和顶板4之间的矿层，上溶底角10的角度不断的减小，最终降至1° -2°，上溶底角10的减小扩大了矿层的溶蚀直径，实现了小高度、大直径的溶洞，越小的上溶底角10越有利于薄盐层的溶蚀连通，因为薄盐层本身的矿层厚度就非常小，只能在薄盐层中建立大直径的盐槽，进而实现相邻两井的溶蚀连通，应用本发明提供的装置以及方法可以将上溶底角10降至1° -2°，有利于建立大直径的盐槽，提高了薄盐层相邻两井间的连通成功率。随着盐槽直径增加，相邻两井之间的矿层逐渐被溶蚀，当两井连通后，实施多井联合开采，从一井内注水，另一井内排出卤水，进行连续开采。需要特别指出的是，本发明实施例中所述的一种实现薄盐层溶蚀连通的装置及方法优选适用于矿层厚度小于等于1. 5m，矿石品位大于等于50%，非溶性残渣小于等于30%的薄矿层，但是本领域技术人员应该清楚，在其他矿区或开采现代湖相底部固态矿层也可以选择应用本发明的溶蚀连通装置及方法。本发明实施例中所述的一种实现薄盐层溶蚀连通的装置及方法中，所述气垫法就是利用压缩空气进入溶腔内，然后采用气水同出的方法将泥渣等排出，但是本领域技术人员应该明白，采用天然气等气体代替空气压缩进入溶腔内，也可以达到将泥渣等排出的发明目的，由此，采用压缩空气进行气垫法或采用其他气体进行气垫法的技术方案都属于本发明的保护范围。本发明实施例中所述的一种实现薄盐层溶蚀连通的装置及方法中，在正循环建槽和反循环开采中，若出现泥渣堵塞管道的现象，则立即进行反向循环，排除堵管，不允许间断堵管。所属领域的普通技术人员应当理解以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种实现薄盐层溶蚀连通的装置，其特征在于，包括固井管，中心管和水泥塞，所述水泥塞位于矿层底板下方的井内空间内，用于将所述井内空间填满，所述井内空间与矿层底板相通；所述固井管和所述中心管安装在矿层底板上方的生产井内，二者都为空心结构，所述中心管设置在所述固井管内部；所述固井管的下端口固定在矿层顶板上，所述中心管下端端口距矿层底板的距离范围为0.3-0.5米，所述固井管和中心管的上端口皆在底面以上。
2.根据权利要求1所述的实现薄盐层溶蚀连通的装置，其特征在于，所述中心管还包括一内套管，所述内套管套设在所述中心管外表面，所述内套管下端口与所述中心管下端口之间的距离小于等于1.5米，所述内套管上端口的外表面与所述固定管的内表面之间通过封隔器封隔。
3.根据权利要求2所述的实现薄盐层溶蚀连通的装置，其特征在于，所述内套管的长度范围为10-20米。
4.根据权利要求1所述的实现薄盐层溶蚀连通的装置，其特征在于，所述水泥塞上表面距中心管下端口的距离范围为0.3-0.5米。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的实现薄盐层溶蚀连通的装置，其特征在于，所述生产井底部与矿层底板之间的距离范围为4-6米。
6.一种实现薄盐层溶蚀连通的方法，其特征在于，包括设置装置，正循环建槽和反循环开米； 所述设置装置，首先探测矿体的天然解理裂隙方向的展布规律，然后沿解理方向设计和布置井组，安装权利要求1-5任意一项所述实现薄盐层溶蚀连通装置； 所述正循环建槽，即将水从注水管注入到所述中心管内，溶解矿层形成盐槽，之后溶解卤盐的卤水从内套管进入到固井管与中心管的空隙内，最终在水举的作用下卤水流入地面米齒池内； 所述反循环开采，即盐槽初步建好后，从固井管和中心管的间隙注入水，然后从内套管进入到盐槽内，不断溶解矿层进行开采，将高浓度卤水从中心管内排出到地面上；随着淡水的不断注入，不断的连续冲刷底板和顶板之间的矿层，上溶底角的角度不断的减小，最终降至1° _2。，随着盐槽直径不断的扩大，直至相邻两井连通后，从一井内注水，另一井内排出卤水，进行连续开采。
7.根据权利要求6所述的实现薄盐层溶蚀连通的方法，其特征在于，所述设置装置中，每个井组内两井之间的距离范围为100-120米，井组与井组之间的距离范围为150-200米。
8.根据权利要求6所述的实现薄盐层溶蚀连通的方法，其特征在于，所述正循环建槽中，若溶腔内矿层底板上聚集很多泥渣等不溶物使溶腔空间不足50%时，可使用气垫法将泥渣等从中心管中排出。
9.根据权利要求8所述的实现薄盐层溶蚀连通的方法，其特征在于，所述气垫法，即将压缩气体从所述固井管和中心管的空隙注入，进而通过所述内套管进入到溶腔内，采取气体和水同出的办法，将带动泥渣等不溶物从所述中心管进入到排卤管，进而将泥渣等排出地面。
10.根据权利要求6-9任意一项所述的实现薄盐层溶蚀连通的方法，其特征在于，所述正循环建槽和反循环开采过程中，若出现泥渣堵塞管道的现象，则立即进行反向循环，排除bο tu* I r^, I / πζ.ι,tu*
全文摘要
本发明公开了一种实现薄盐层溶蚀连通的装置及方法，该装置将现有技术的三管变成两管，很大的节省了开采的成本，并且利用该装置使开采时所形成的上溶底角降至1°-2°，扩大了矿层的溶蚀直径，并提高了相邻两井之间的连通成功率，使两井连通率达100%。
文档编号E21B21/16GK103075140SQ20121059058
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者陈建明, 陈镇鑫 申请人:陈建明, 陈镇鑫