阅读说明：本技术 一种含高杂质盐岩及泥岩夹层的盐岩地层的气垫式采卤方法 (Air cushion type bittern collecting method for salt rock stratum containing high-impurity salt rock and mudstone interlayer ) 是由 王路 蔡旭 舒树强 李海勇 张立平 宋子军 于 2020-11-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种含高杂质盐岩及泥岩夹层的盐岩地层的气垫式采卤方法,包括1)建立溶腔；2)通过造腔外管和卤水中心管之间的注气通道注入高压气体,在腔体顶部形成气垫；3)侧溶待腔体横向尺寸达标后,使气液界面保持在盐岩顶板上方；4)上溶一段时间待溶蚀不充分时,上调注入清水的排量；5)上溶遇到泥岩夹层时,使气液界面下降在泥岩夹层下方形成气垫,待泥岩夹层下方腔体横向尺寸达标,提升气液界面,使卤水与泥岩夹层充分接触,以促进卤水往泥岩夹层渗透、软化和垮塌泥岩夹层；6)泥岩夹层完全垮塌后,使得腔体主要发生上溶；按3-6循环,本发明解决了高杂质盐岩地层的溶蚀、夹层垮塌控制及腔体形态控制的问题。(The invention discloses an air cushion type bittern collecting method for a salt rock stratum containing high-impurity salt rock and mudstone interlayer, which comprises the steps of 1) establishing a dissolving cavity; 2) injecting high-pressure gas through a gas injection channel between the cavity-making outer tube and the brine central tube to form an air cushion at the top of the cavity; 3) after the transverse dimension of the cavity reaches the standard, keeping a gas-liquid interface above the salt rock top plate; 4) when the upper solution is dissolved for a period of time and the corrosion is insufficient, the discharge capacity of the injected clean water is adjusted up; 5) when the upward dissolution meets a mudstone interlayer, the gas-liquid interface is lowered below the mudstone interlayer to form an air cushion, and when the transverse dimension of the cavity below the mudstone interlayer reaches the standard, the gas-liquid interface is lifted, so that the brine is fully contacted with the mudstone interlayer, and the permeation, softening and collapse of the brine to the mudstone interlayer are promoted; 6) after the mudstone interlayer is completely collapsed, the cavity is mainly dissolved; according to 3-6 cycles, the invention solves the problems of corrosion of high-impurity salt rock stratum, interlayer collapse control and cavity shape control.)

一种含高杂质盐岩及泥岩夹层的盐岩地层的气垫式采卤方法

技术领域

本发明涉及一种采卤方法，特别涉及一种气垫式采卤方法。

背景技术

我国是井矿盐开采大国，每年井矿盐开采的量达到5000万吨，接近我国盐产量的60%,通过井矿盐开采可以获取大量的工业原料-NaCl。同时，通过井矿盐开采在地下可以形成巨大的溶腔，这些腔体被国内外公认为油气储备的理想空间。我国石油天然气对外依存度高达70%和45%，建立完备的战略油气储备体系，是确保国家能源安全的重要一环。特别是中美贸易战升级及新冠疫情肆虐，更加提醒我们构建属于自己的能源储备体系的紧迫性。因此，利用我国中东部地区盐岩地层采卤后形成的腔体作为油气储存空间，是实现矿山地下空间利用及能源储备双重目标的重要途径。

但现有的中东部地区的盐矿，除了金坛盐矿以外，其余的盐矿都具有杂质含量高(20~40%)、泥岩夹层多等特点。此类地层进行采卤造腔面临着盐层溶蚀控制难、腔体成腔率低等诸多挑战。现行的油垫法采卤/造腔工艺，在纯盐层、少夹层的地层较为适用，但也面临着采出卤水含乳化油的问题，导致无法获取精卤（价值高）而影响采卤/造腔整体经济效益的问题。若高杂质盐岩地层采用油垫法采卤/造腔，由于高杂质盐岩溶蚀后表面凹凸不平（杂质区块难溶），对于常用厚度仅2mm的油垫（常用柴油），柴油必然先进入盐岩表面凹陷处，从而导致盐岩上溶控制减弱或失效。若增加油垫厚度，则增加成本并导致采出卤水含量进一步增加，不但导致卤水无法销售、还面临着增加处理含油污染卤水的处置费用。

我国的诸多盐矿均含有较多高杂质盐层及夹层，如淮安盐矿、平顶山盐矿、丰县盐矿、应云盐矿等。现有的油垫法采卤/造腔工艺在面临此类高杂质盐岩地层及夹层的时候，其适用性极为有限，且还存在盐矿企业无法获取精卤而影响经济效益等问题；而过量的油垫使用不但增加成本，还面临含油污染卤水的处置问题及潜在环境污染问题。这些都促使着新型的采卤/造腔工艺技术的革新，为我国含高杂质盐岩及夹层的盐岩地层的采卤/造腔提供新的指导和思路。

发明内容

本发明的目的是提供一种含高杂质盐岩及泥岩夹层的盐岩地层的气垫式采卤方法，以解决高杂质盐岩地层的溶蚀、夹层垮塌控制及腔体形态控制的问题，同时解决盐矿采卤、造腔如何获得高价值的精卤的问题。

本发明的目的是这样实现的：一种含高杂质盐岩及泥岩夹层的盐岩地层的气垫式采卤方法，其特征在于，采用气垫式卤水采集装置，所述气垫式卤水采集装置包括三层式套管，三层式套管分别为由内而外依次套设的清水中心管、卤水中心管以及造腔外管，所述清水中心管用以往溶腔内注入清水，所述卤水中心管用以从溶腔内采集卤水，所述造腔外管用以往溶腔内注入气体，所述卤水中心管与清水中心管之间形成卤水采集通道，所述造腔外管与卤水中心管之间形成注气通道；所述采卤方法包括以下步骤：

步骤1）初始工序，建立溶腔；

步骤2）通过造腔外管和卤水中心管之间的注气通道注入高压气体，在腔体顶部形成一层用以阻止卤水与盐岩顶板接触的气垫，所述气垫与卤水之间形成气液界面，使腔体内部只可侧溶；

步骤3）侧溶一段时间待腔体横向尺寸达标后，调节高压气体的压力和注入量，使气液界面上升并保持在盐岩顶板上方，使卤水与盐岩顶板表面接触并发生上溶；

步骤4）上溶一段时间待溶蚀不充分时，上调注入清水的排量；

步骤5）上溶遇到泥岩夹层时，使气液界面下降在泥岩夹层下方形成气垫，使泥岩夹层下方的盐岩充分溶解，待泥岩夹层下方腔体横向尺寸达标，提升气液界面使其保持在泥岩夹层上下面之间，使卤水与泥岩夹层充分接触，以促进卤水往泥岩夹层渗透、软化和垮塌泥岩夹层；

步骤6）泥岩夹层完全垮塌后，将气液界面保持在盐岩顶板上方，使得腔体主要发生上溶；待腔体横向尺寸达标后，使气液界面下降在岩层顶板下方形成气垫，使盐岩顶板和卤水之间的岩层发生侧溶；按步骤3-6循环。

作为本发明的进一步限定，所述盐岩为高杂质盐岩，其杂质含量为：20~40%。

作为本发明的进一步限定，步骤3）、5）、6）中腔体横向尺寸达标是根据卤水采出量及卤水浓度计算得到，溶腔总容积是以摩尔定律为基础，根据溶解实验所得的倒锥型溶腔形态为计算模型，综合计算得出。

作为本发明的进一步限定，步骤4）中采集的卤水浓度下降则说明溶蚀不充分，上调注入清水为提高注入量20~50%，具体需结合现场采出卤水浓度变化确定；如，卤水总浓度下降300g/l以下，则可判定溶腔顶部或侧部可溶物接触面过小。

作为本发明的进一步限定，步骤5）卤水与泥岩夹层充分接触时，可停注清水，同时提高气体压力与卤水压力，但保持气液界面在泥岩夹层底面的上方。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供了一种采卤方法，在遇到高杂质盐岩地层时可以通过气垫是注入有效防止卤水与盐岩顶板接触，从而确保发生的是侧溶，且在高杂质盐岩地层要求提高注入清水的排量，以确保高杂质盐层充分溶解；在遇到夹层的时候，通过气垫阻溶，确保夹层下方横向尺寸足够大，以便夹层拥有足够垮塌尺寸，然后通过上提气液界面，并适当提高卤水和气体压力，使夹层处于高压卤水浸泡之下，从而一方面防止因溶腔内部压力不足，夹层过早垮塌；另一方面促使夹层在卤水中的浸泡时长，从而确保夹层软化和垮塌；在达到腔体上部尺寸时，适当加速气液界面上提，达到减少侧溶增加上溶的目的，确保腔体上部为稳定性良好的穹隆形；采卤、造腔过程中，很好地控制了腔体的形态和采卤、造腔推进速度，可以获取体积大、形态规整的腔体，满足油气储存之用；采卤、造腔全过程中，全部使用高压气体作为阻溶剂，采出卤水全部为精卤，可以获取很好的销售价格，提高采卤的经济效益。

附图说明

图1为本发明原理示意图。

图2为本发明处理高杂质盐岩地层的上溶和侧溶的示意图。

图3为本发明处理泥岩夹层下部盐岩侧溶和高压卤水浸泡夹层诱发夹层垮塌示意图。

图4为本发明腔体上部减少侧溶、增大侧溶以确保腔体为穹隆形顶部的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

一种含高杂质盐岩及泥岩夹层的盐岩地层的气垫式采卤方法，采用如图1所示的气垫式卤水采集装置，所述气垫式卤水采集装置包括三层式套管，三层式套管分别为由内而外依次套设的清水中心管、卤水中心管以及造腔外管，所述清水中心管用以往溶腔内注入清水，所述卤水中心管用以从溶腔内采集卤水，所述造腔外管用以往溶腔内注入气体，所述卤水中心管与清水中心管之间形成卤水采集通道，所述造腔外管与卤水中心管之间形成注气通道；所述采卤方法包括以下步骤：

步骤1）初始化工序，建立溶腔，通过地面空压机，在造腔外管和卤水中心管之间注入高压气体（如氮气），在卤水上部形成一层厚度不少于20cm的气垫，阻止腔体盐岩顶板与卤水接触，只让其发生侧溶，如图2所示；

步骤2）根据卤水采出量及卤水浓度计算腔体横向尺寸达标后，通过地面空压机调整压力及注气量，使气液界面上升，使卤水与高杂质盐岩（特指杂质含量在20~40%之间）顶板表面接触并发生上溶；

步骤3）对于高杂质盐岩地层上溶时，密切监测采出卤水浓度，若浓度下降则说明溶蚀不充分，此时可以适当上调注入清水的排量，具体提高清水排量20~50%为宜，需结合现场采出卤水浓度变化确定；

步骤4）若上溶遇到夹层的时候，在夹层下方先适当增加气垫厚度，以确保夹层下方的盐岩充分溶解，待夹层下方腔体横向尺寸达标，再上提气液界面，让卤水与夹层充分接触，此时可以适当停注清水，同时适当提高气体压力与卤水压力（但保持气液界面在夹层底面的上方），以促进卤水往夹层渗透、软化和垮塌夹层，分布缓慢垮塌，不会因为垮塌导致管柱受损，承受托举，如图3所示；

步骤5）夹层完全垮塌后，将气液界面保持在顶板上方，让其主要发生上溶，如图4所示；达到要求后，增加注气量，在盐岩顶板和卤水之间的岩层发生侧溶；

步骤6）遇到高杂质盐岩及夹层时，重复步骤1）、2）、3）、4）、5），确保腔体在竖直和横向尺寸达到设计要求；

步骤7）当采卤、造腔到达腔体设计的上部时，逐渐减少气垫的注入量，以便减少侧溶量、增大上溶量，确保腔体上部形成自稳定良好的穹隆形。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。