[發明專利]一種防止鹽井竄鹵的建井方法

無效

• 申請號: 200810031305.3
• 申請日: 2008-05-15
• 公開（公告）號: CN101270637A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 張保良;賀建華
• 申請（專利權）人: 長沙礦冶研究院
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;E21B7/00;E21B33/13
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所
• 代理人: 馬家駿;陳開姚

技術領域

本發明涉及一種水溶采鹽礦山的建井方法，尤其涉及制備嵌巖固井超強井段防止鹽井竄鹵建井方法。

背景技術

鹽井竄鹵是水溶采鹽礦山經常發生的事故，除迫使鹽井報廢造成巨大損失外，更是造成地下水污染、土地鹽堿化、地面植貝破壞、房屋倒塌、地表沉降、地面塌陷等采鹽災害的主要原因，嚴重困擾了企業的正常生產與可持續發展，破壞了開采區域的生態環境乃至社會穩定，是水溶采鹽行業亟待解決重大問題。

鹽井是實現水溶采鹽的瓶頸。常規建井方法可簡概為，首先用鉆機從地面鉆井眼至目的鹽層，然后在井眼內安置固井技術套管，最后經注漿固井完成由套管和水泥環構成的采鹵鹽井建設。這種常規建井方法存在的問題是：(1)在井眼鉆井中，受設備和巖石變化的影響，不可避免井眼發生彎曲甚至成蛇行狀，而置入的套管受自身剛性的約束，不可能完全隨井眼彎曲而彎曲，勢必會出現偏邊和擦邊，由于注入的固井水泥漿只能沿井眼與套管之間的環狀空隙充填，無法保障固井水泥漿均勻地充填到套管圓周，更無法充填到套管擦邊處巖面上，導致建井產生月牙型固井水泥環和無漿固井的質量缺陷。(2)由于固井采用水下澆注，水泥漿的擠壓作用不可能徹底排凈套管外壁吸附的??水份和井眼壁上的護壁泥漿與水份，以及套管外壁的防誘油質，削弱了固井水泥與套管和基巖的凝結性，尤其是固井水泥凝固成環時的吸水和收縮效應，會燒蝕掉吸附在兩壁面上的水份形成離隙，并在兩壁面上產生收縮縫隙，進一步破壞或削弱了固井水泥環與套管和基巖的凝結，造成兩連接面產生凝結極差甚至無凝結的缺陷和在連接面形成殘留縫隙的建井質量缺陷。(3)無漿固井建井質量缺陷，造成地層中的巨大地應力、巖層位移剪切力等外力可直接和集中作用到套管上，在累積損傷效應和鹵水的腐蝕破壞作用下，套管會或遲或早、或大或小的產生破壞，使設計要求局限于管內流動的鹵水從破損處涌出形成井損竄鹵源。(4)由于交界面的凝結得不到有效保障，固井水泥環兩側的殘留縫隙的導流性或可滲透性加劇了巖鹽上溶，使注入的溶劑疾速向上發展，造成采鹽溶腔段甚至整個含鹽地層段緊貼鹽井的巖鹽被很快溶蝕，首先使整個含鹽地層形成水利連通，產生溶腔竄鹵源。(5)當兩種或者某一種竄鹵到達上部井筒外時，鹵水就會不停地向上部固井水泥環進行滲透與破壞，滲入鹵水憑借攜帶的開采壓力(4～5Mpa)和自身的極強腐蝕滲透能力，迅速擴寬和延伸水泥環兩側交界面上的殘留縫隙，逐漸形成具有一定導流能力、且與地表或地下含水層貫通的竄鹵通道，使管損涌鹵或溶腔涌鹵沿此通道上竄，造成鹽井發生竄鹵。鹽井一旦發現竄鹵，企業不得不以報廢方式停止鹽井的采鹵生產，縮短了鹽井的服務年限，造成了開采投資和礦產資源的浪費。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備嵌巖固井超強井段防止鹽井竄鹵的建井方法。

本發明的技術方案是：井眼鉆成后，在最上鹽層頂板上端進行聚能控界爆破，制備一凸進基巖的洞狀井眼，對位于洞狀井眼段內的固井技術套管外側加匝筋、軸向筋和可在洞狀井眼內展開的徑向筋，最后高壓注漿固井，建成具有柱狀嵌進井外基巖內的鋼筋混凝土固井超強段與基巖、套管和水泥環立體凝結成整體的井筒。

聚能控界爆破制備凸進基巖的洞狀井眼的直徑和長度均大于3m，且緣周布滿網狀裂縫裂隙。位于洞狀井眼段的固井技術套管外壁經高壓噴砂、清污增凝處理。匝筋呈螺旋狀纏繞套管，軸向筋沿套管外壁圓周均布，徑向筋分層與套管或軸向筋可折性鉸接，加強套管強度和凝結能力。

匝筋的螺距≤0.5m，軸向長度＞4m；軸向筋長＞4m，數量＞4根；徑向筋間距≤0.5m，層數＞4，每層≥4根，每根長1.0～1.3m按圓周均布。

本發明的優點在于：方法可靠、工藝簡單，且由于加建的嵌巖固井超強井段，既克服了常規建井存在的套管偏邊、無漿固井、凝結差、殘留縫隙等建井質量缺陷，又使套管和固井環的強度得到極大提高，還將原有連接面凝結完善為立體凝結，消滅了外力對套管直接和集中作用造成破壞的可能，鏟除了鹵水沿殘縫滲入和破壞上部井筒的可能，達到了將上竄鹵水堵截在含鹽地層內的目的。避免竄鹵迫使鹽井報廢而造成損失與浪費的發生。使鹽井的服務年限大幅度提高，遏制了采鹽的地質壞境破壞和地質災害發生。

具體實施方式

實施例：

首先用鉆機從地面鉆直徑198mm的井眼至深526m的最底部鹽層，據巖芯確定最上鹽層深423～431.5m。提鉆及洗井后，在420m外進行聚能控界爆破，使420～423m段井眼從198mm改變為3250mm的洞狀嵌巖井眼段并在井眼緣周形成了網狀裂縫與裂隙。將單根長度8m的139.9×7.17固井套管進行15Mpa高壓噴砂處理，去除外壁油質和產生麻點，然后在處理過的套管上分別加焊匝筋、軸向筋和徑向筋提高套管強度和改善凝結條件，匝筋呈螺旋狀纏繞套管并與套管焊接成整體，筋間距0.5m，布筋長度6m；在匝筋上按圓周均布四根長6m的軸向筋，并對與匝筋重疊點進行連接焊接；以套管長度的一半基點，向上、下各布置二層間距0.5m的徑向筋，每層四根按圓周均布，徑向筋通過焊接在套管上的鉸鏈實現與套管的連接和可折性，徑向筋長1.0m。在向井眼置入套管時，使各徑向筋呈折隴狀，將最下層徑向筋的下井深度控制在422.5m處，并使徑向筋展開伸入洞狀嵌巖井眼內。最后利用石油行業的車載式可控高壓注漿系統進行固井，選用適應的壓力、流量和濃度，泵送的固井水泥漿從置于套管中的注漿管柱到達井底，并隨泵送輸入沿井眼與套管之間的環狀空隙逐部升高，使固井水泥漿充分充滿井眼與套管之間的環狀空隙、洞狀嵌巖井眼和井眼緣周裂縫，在水泥漿從環狀空隙返出地面并無水、氣、泥伴隨返出時，停止注漿，適當回提注漿管柱并改用憋壓封井直至固井水泥凝固，在鹽井中形成大直徑圓柱鋼筋混凝土固井段并使此段固井嵌進井外基巖內、以及與基巖和套管呈立體緊密凝結成整體的嵌巖固井超強井段，將鹵水堵截在含鹽段地層內而無法竄入地表和地下含水層的，完成具有防止鹽井竄鹵功能的鹽井建設。