專利名稱：一種定向水力壓裂連通開(kāi)采方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鹵素沉積礦層和油田的水力壓裂開(kāi)采技術(shù)，特別是指一種定向水力壓裂連通開(kāi)采方法。
背景技術(shù)：
七十年代中國(guó)興起的巖鹽水力壓裂法開(kāi)采是從石油開(kāi)采技術(shù)中引進(jìn)的。進(jìn)行礦層水力壓裂時(shí)，當(dāng)高壓泵將大大超過(guò)地層吸收能力的水量注入鉆井中時(shí)，在鉆井底座附近就會(huì)產(chǎn)生超過(guò)鉆井壁附近地應(yīng)力及礦層抗張強(qiáng)度的壓力，即在礦層中形成水平裂縫，但是卻未沿著裂縫的延展方向而是任意方向設(shè)置井組，布置井組，進(jìn)行資源的水力壓裂開(kāi)采。這種方法增產(chǎn)的幅度大，但是壓裂施工中水平裂縫的產(chǎn)生方向，即兩井壓裂連通方向難以控制，而且在壓裂期和回采時(shí)期，地面冒鹵的現(xiàn)象層出不窮，使得溶腔(采場(chǎng))礦柱在地下的排列也雜亂無(wú)章，造成溶腔頂板提前垮塌，而且生產(chǎn)井壽命短，資源的回采率極低僅9% —15%等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種定向水力壓裂連通開(kāi)采方法，人為控制壓裂施工中水平裂縫的產(chǎn)生方向，即兩井水力壓裂連通方向，籍以延長(zhǎng)生產(chǎn)井的壽命，提高資源的回采率?；谏鲜瞿康谋景l(fā)明提供的一種定向水力壓裂連通開(kāi)采方法，包括以下步驟定向布井，壓裂連通，連續(xù)開(kāi)采；所述定向布井探測(cè)礦體的天然解理裂隙方向，沿解理方向設(shè)計(jì)和布置壓裂井組，并且主壓井底端略低于開(kāi)放井底端,實(shí)施鉆井，固井,掃孔,試壓。所述壓裂連通所述開(kāi)放井在壓裂施工前進(jìn)行單井建槽，形成一個(gè)低應(yīng)力釋放區(qū)，所述主壓井井底溶腔與天然解理裂縫連通，將壓裂液注入主壓井內(nèi)，隨著壓裂液的增多，壓力逐漸增大，使壓裂液擠入天然解理裂縫中進(jìn)行擴(kuò)張形成水平裂縫，壓裂液在水平裂縫中不斷溶解礦石，擴(kuò)大水平裂縫寬度及高度，加速水平裂縫沿天然解理裂縫方向的延伸擴(kuò)展；出現(xiàn)連通反應(yīng)后，加大主壓井的注水量，并打開(kāi)開(kāi)放井進(jìn)行放噴，使水平裂縫中的壓裂液加速向前推進(jìn)直達(dá)開(kāi)放井井底溶腔，使兩井底部溶腔貫通；所述連續(xù)開(kāi)采將壓裂液連續(xù)注入到主壓井內(nèi)，不斷溶解礦層和擴(kuò)寬擴(kuò)高水平裂縫，隨著壓裂施工的推進(jìn)，壓裂液的濃度不斷增高至生產(chǎn)所需濃度并流入開(kāi)放井溶腔中，再通過(guò)采鹵泵注水，將溶腔中的鹵水水舉致采鹵泵房鹵池中，爾后沉清后送出制鹽。在一種實(shí)施例中，所述定向布井步驟中，所述主壓井和所述開(kāi)放井的連通方向與礦層的天然解理方向一致，所述主壓井底端比所述開(kāi)放井底端低2-3米。在另一種實(shí)施例中，所述壓裂連通步驟中，所述開(kāi)放井進(jìn)行單井建槽的溶蝕半徑為3-5米。在另一種實(shí)施例中，所述壓裂連通步驟中，若所述主壓井井底在鉆井時(shí)未與解理裂隙直接連通，則在所述壓裂連通步驟實(shí)施前，進(jìn)行單井建槽使所述主壓井井底井壁與解理裂縫連通，并且主壓井單井建槽的溶蝕半徑為3-5米。在另一種實(shí)施例中，所述壓裂連通步驟中，所述連通反應(yīng)為所述開(kāi)放井出現(xiàn)水泡，而且水泡越來(lái)越多，最后形成溢流，同時(shí)主壓井產(chǎn)生的壓力值下降。在另一種實(shí)施例中，所述壓裂連通步驟中，在打開(kāi)所述開(kāi)放井之后放噴之前，確保所述主壓井和所述開(kāi)放井二者之間有連通反應(yīng)。在另一種實(shí)施例中，所述壓裂連通步驟中，若水平裂縫中有泥渣堵塞，及時(shí)采取反壓方法，確保所述主壓井和所述開(kāi)放井二者之間貫通。在另一種實(shí)施例中，若所述主壓井的礦層厚度大于1. 5米時(shí)，則礦層的裸眼高度控制在1. 5米以下或使用封隔口進(jìn)行封隔。在另一種實(shí)施例中，所述主壓井有多個(gè)礦層的，除并溶的礦層外，其余礦層采用由下向上的順序分別實(shí)施壓裂開(kāi)采。在另一種實(shí)施例中，所述定向水力壓裂連通開(kāi)采連續(xù)運(yùn)行至少3個(gè)月后方能停產(chǎn)檢修。從上面所述可以看出，本發(fā)明提供的兩井或多井定向水力壓裂連通開(kāi)采方法使水力壓裂的連通方向可以人為控制，其設(shè)計(jì)方向成功率為百分之百，并且資源的回采率大于或等于70% (含二期開(kāi)采工程的回采)，高于任何采礦方法。本發(fā)明提供的定向水力壓裂連通開(kāi)采方法，因其壓裂的連通方向的人為控制使地下溶腔和礦柱可以按規(guī)律排列(相似房柱法)，提高了溶腔頂板的安全性，延長(zhǎng)了生產(chǎn)井的壽命；本發(fā)明提供的定向水力壓裂連通開(kāi)采方法在壓裂施工中避免了產(chǎn)生垂直裂縫的可能，從而杜絕了因礦層的大量充水而導(dǎo)致的地面冒鹵，污染農(nóng)田，魚(yú)塘等災(zāi)害的出現(xiàn)；本發(fā)明提供的定向水力壓裂連通開(kāi)采方法中溶腔(采場(chǎng))建成的時(shí)間短(含大泵注水?dāng)U槽期)，故投入回采見(jiàn)效快。本發(fā)明提供的定向水力壓裂連通開(kāi)采方法中水平裂縫沿解理方向延伸，由于解理裂隙礦石的高溶解度使得連通井組投產(chǎn)后，壓裂液中所含資源濃度高，可達(dá)飽和(Be，25° )。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例定向水力壓裂連通開(kāi)采方法的流程示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例定向水力壓裂連通開(kāi)采方法中實(shí)施的礦層一中國(guó)第二沉降帶的解理的扭動(dòng)結(jié)構(gòu)面的方位和力學(xué)性變示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例定向水力壓裂連通開(kāi)采方法中壓裂井組的設(shè)計(jì)和布置示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例定向水力壓裂連通開(kāi)采方法中壓裂連通過(guò)程中主壓井井底的壓力變化示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。一種定向水力壓裂連通開(kāi)采方法，包括以下步驟定向布井，壓裂連通，連續(xù)開(kāi)米;所述定向布井探測(cè)礦體的天然解理裂隙方向，沿解理方向設(shè)計(jì)和布置壓裂井組，并且主壓井底端略低于開(kāi)放井底端,實(shí)施鉆井，固井,掃孔,試壓。所述壓裂連通所述開(kāi)放井在壓裂施工前進(jìn)行單井建槽，形成一個(gè)低應(yīng)力釋放區(qū)，所述主壓井井底溶腔與天然解理裂縫連通，將壓裂液注入主壓井內(nèi)，隨著壓裂液的增多，壓力逐漸增大，使壓裂液擠入天然解理裂縫中進(jìn)行擴(kuò)張形成水平裂縫，壓裂液在水平裂縫中不斷溶解礦石，擴(kuò)大水平裂縫寬度及高度，加速水平裂縫沿天然解理裂縫方向的延伸擴(kuò)展；出現(xiàn)連通反應(yīng)后，加大主壓井的注水量，并打開(kāi)開(kāi)放井進(jìn)行放噴，使水平裂縫中的壓裂液加速向前推進(jìn)直達(dá)開(kāi)放井井底溶腔，使兩井底部溶腔貫通；所述連續(xù)開(kāi)采將壓裂液連續(xù)注入到主壓井內(nèi)，不斷溶解礦層和擴(kuò)寬擴(kuò)高水平裂縫，隨著壓裂施工的推進(jìn)，壓裂液的濃度不斷增高至生產(chǎn)所需濃度并流入開(kāi)放井溶腔中，再通過(guò)采鹵泵注水，將溶腔中的鹵水水舉致采鹵泵房鹵池中，爾后沉清后送出制鹽。圖1是本發(fā)明實(shí)施例定向水力壓裂連通開(kāi)采方法的流程示意圖；其中，定向布井的流程包括探測(cè)礦體解理方向，據(jù)此方 向設(shè)計(jì)井位和定向布井、鉆井、固井；壓裂連通的流程包括開(kāi)放井單井建槽，主壓井內(nèi)注壓裂液，溶解礦層和解理裂縫，形成水平裂縫，加大注水量，打開(kāi)開(kāi)放井放噴和兩井連通；連續(xù)開(kāi)采的流程包括回收開(kāi)放井內(nèi)壓裂液、鹵池中沉清和飽和鹵水，最后將飽和鹵水舉至地面鹵池。所述的定向水力壓裂連通開(kāi)采方法中所述定向布井，首先探測(cè)礦體的天然解理裂隙方向的展布規(guī)律，爾后，沿解理方向設(shè)計(jì)和布置壓裂井組；圖2是本發(fā)明實(shí)施例中中國(guó)第二沉降帶的解理的扭動(dòng)結(jié)構(gòu)面的方位和力學(xué)性變示意圖。鹵素沉積礦床形成巖石后，在地球新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的作用下，地殼產(chǎn)生壓性構(gòu)造礦層，同時(shí)圍巖受壓性構(gòu)造的影響，與主構(gòu)造伴生而成兩組解理。解理在形變過(guò)程中，一組轉(zhuǎn)變成壓扭性，另一組則轉(zhuǎn)變?yōu)閺埮ば?。這兩組解理互相交切成X型。參照?qǐng)D2，本發(fā)明實(shí)施例中的沉降帶為中國(guó)第二沉降帶，此沉降帶的新構(gòu)造主斷裂呈北北東方向，伴生解理第一組呈北北東向排列，第二組呈北北西向排列。在鹵素沉積礦體中進(jìn)行坑道掘進(jìn)或地面鉆井時(shí)，礦層中都會(huì)遇到解理面。解理面不僅會(huì)影響礦山巖體的強(qiáng)度，同時(shí)與其它面比較，解理面的抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗張強(qiáng)度都小于其它面。在水溶采礦中，解理面中水的滲透速度、溶解速度都大于其它面，這給水力壓裂施工中水的濾失奠定了良好基礎(chǔ)。進(jìn)行礦層水力壓裂時(shí)，當(dāng)高壓泵將大大超過(guò)地層吸收能力的水量注入主壓井中，在主壓井座附近產(chǎn)生超過(guò)主壓井壁附近地應(yīng)力及礦層抗張強(qiáng)度的壓力后，即在礦層中就將會(huì)形成裂縫。當(dāng)?shù)V層埋深小于750余米時(shí)，有很大概率產(chǎn)生水平裂縫。其中，水平裂縫造縫的壓力條件1、礦層存在濾失時(shí)，壓裂井底端形成水平裂縫的壓力為
權(quán)利要求
1.一種定向水力壓裂連通開(kāi)采方法，其特征在于，包括以下步驟定向布井，壓裂連通，連續(xù)開(kāi)采； 所述定向布井探測(cè)礦體的天然解理裂隙方向，沿解理方向設(shè)計(jì)和布置壓裂井組，并且王壓井底端略低于開(kāi)放井底端，實(shí)施鉆井，固井，掃孔，試壓。
所述壓裂連通所述開(kāi)放井在壓裂施工前進(jìn)行單井建槽，形成一個(gè)低應(yīng)力釋放區(qū)，所述主壓井井底溶腔與天然解理裂縫連通，將壓裂液注入主壓井內(nèi)，隨著壓裂液的增多，壓力逐漸增大，使壓裂液擠入天然解理裂縫中進(jìn)行擴(kuò)張形成水平裂縫，壓裂液在水平裂縫中不斷溶解礦石，擴(kuò)大水平裂縫寬度及高度，加速水平裂縫沿天然解理裂縫方向的延伸擴(kuò)展；出現(xiàn)連通反應(yīng)后，加大主壓井的注水量，并打開(kāi)開(kāi)放井進(jìn)行放噴，使水平裂縫中的壓裂液加速向前推進(jìn)直達(dá)開(kāi)放井井底溶腔，使兩井底部溶腔貫通； 所述連續(xù)開(kāi)采將壓裂液連續(xù)注入到主壓井內(nèi)，不斷溶解礦層和擴(kuò)寬擴(kuò)高水平裂縫，隨著壓裂施工的推進(jìn)，壓裂液的濃度不斷增高至生產(chǎn)所需濃度并流入開(kāi)放井溶腔中，再通過(guò)采鹵泵注水，將溶腔中的鹵水水舉致采鹵泵房鹵池中，爾后沉清后送出制鹽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向水力壓裂連通開(kāi)采方法，其特征在于，所述定向布井步驟中，所述主壓井和所述開(kāi)放井的連通方向與礦層的天然解理方向一致，所述主壓井底端比所述開(kāi)放井底端低2-3米。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定向水力壓裂連通開(kāi)采方法，其特征在于，所述壓裂連通步驟中，所述開(kāi)放井進(jìn)行單井建槽的溶蝕半徑為3-5米。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定向水力壓裂連通開(kāi)采方法，其特征在于，所述壓裂連通步驟中，若所述主壓井井底溶腔在鉆井時(shí)未與解理裂隙直接連通，則在所述壓裂連通步驟實(shí)施前，進(jìn)行單井建槽使所述主壓井井底溶腔與解理裂縫連通，并且主壓井單井建槽的溶蝕半徑為3-5米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向水力壓裂連通開(kāi)采方法，其特征在于，所述壓裂連通步驟中，所述連通反應(yīng)為所述開(kāi)放井出現(xiàn)水泡，而且水泡越來(lái)越多，最后形成溢流，同時(shí)主壓井產(chǎn)生的壓力值下降。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的定向水力壓裂連通開(kāi)采方法，其特征在于，所述壓裂連通步驟中，在打開(kāi)所述開(kāi)放井之后放噴之前，確保所述主壓井和所述開(kāi)放井二者之間有連通反應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的定向水力壓裂連通開(kāi)采方法，其特征在于，所述壓裂連通步驟中，若水平裂縫中有泥渣堵塞，及時(shí)采取反壓方法，確保所述主壓井和所述開(kāi)放井二者之間貫通。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向水力壓裂連通開(kāi)采方法，其特征在于，若所述主壓井的礦層厚度大于1. 5米時(shí)，則礦層的裸眼高度控制在1. 5米以下或使用封隔口進(jìn)行封隔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向水力壓裂連通開(kāi)采方法，其特征在于，所述主壓井有多個(gè)礦層的，除并溶的礦層外，其余礦層采用由下向上的順序分別實(shí)施壓裂開(kāi)采。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任意一項(xiàng)所述的定向水力壓裂連通開(kāi)采方法，其特征在于，所述定向水力壓裂連通開(kāi)采連續(xù)運(yùn)行至少3個(gè)月后方能停產(chǎn)檢修。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種定向水力壓裂連通開(kāi)采方法，包括以下步驟定向布井，壓裂連通，連續(xù)開(kāi)采；通過(guò)探測(cè)礦體的天然解理裂隙方向，沿解理方向設(shè)計(jì)和布置壓裂井組，使水平裂縫沿?cái)M定解理方向產(chǎn)生并延伸擴(kuò)展；使水力壓裂的連通方向可以人為控制，并且避免了產(chǎn)生垂直裂縫，因而杜絕了蓋層的大量充水而導(dǎo)致的地面冒鹵，污染農(nóng)田，魚(yú)塘等災(zāi)害；資源的回采率大于或等于70%(含二期開(kāi)采工程的回采)，而且高于任何采礦方法；地下溶腔、礦層采空區(qū)礦柱按規(guī)律排列(相似房柱法)提高了溶腔頂板的安全性并自然地延長(zhǎng)了生產(chǎn)井的壽命，提高了資源的回采率。
文檔編號(hào)E21B43/26GK103032059SQ20121056050
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者陳建明, 陳鎮(zhèn)鑫 申請(qǐng)人:陳建明, 陳鎮(zhèn)鑫