鹽井水溶開采上溶速度影響因素研究

高麗蘇如海戴鑫唐禮驊

（1江蘇油田工程院，江蘇揚州225009；2江蘇油田采輸鹵管理處，江蘇揚州225009）

鹽井水溶開采上溶速度影響因素研究

高麗1蘇如海2戴鑫1唐禮驊1

（1江蘇油田工程院，江蘇揚州225009；2江蘇油田采輸鹵管理處，江蘇揚州225009）

通過理論研究以及室內實驗，開展了影響上溶速度的因素分析，同時根據水平連通井組現場狀況分析，結合SBT測試情況，得到了影響上溶速度的主要因素以及連通井組上溶過快的主要原因。

鹽巖；水溶開采；上溶速度

根據鹽類礦物易溶于水的特性，把水注入礦床，將礦床中的鹽類礦物溶解置換成鹵水，然后進行采集、輸送的一種采礦方法?；窗糙w集井礦鹽鹽層埋深1446-1922m,共布井組14對，單井2口，合計30口鹽井，自2005年投產以來，生產過程中相繼出現SY9、SY13等4個井組因溶腔漏失停井，其余井組也普遍存在上溶過快，井漏風險較大的問題。針對礦區嚴峻形勢，開展溶腔溶蝕特征分析，做好上溶控制。

1 鹽巖溶蝕

1.1 鹽巖溶蝕機理

鹽類礦物易溶于水是其固有的自然特性。水溶解鹽類礦物的物理化學過程是：帶有正負極的水分子，在與鹽類礦物接觸時，當水分子對其離子的引力足以破壞離子礦物的結晶格架，離子進入水中。

從化學動力學分析，鹽類礦物在水中的溶解過程，包括水進入鹽礦物表面，水與鹽礦物間的相互作用，以及溶解后的鹽礦物從固液接觸表面向水中擴散的過程。擴散是繼續溶解的前提，擴散的動力來源于鹽溶液在空間上的濃度差，當濃度差為零時，擴散及相應的溶解即停止。

1.2 鹽巖溶蝕主要影響因素

影響鹽巖礦物溶解速度的主要因素有鹽礦自身條件決定的內在因素和可調控的外部因素。為深入了解礦區鹽巖溶蝕特性，在趙集井礦取3種鹽樣，開展不同溫度、濃度、傾角下的溶蝕試驗，分析鹽巖溶蝕的影響因素。

1.2.1 內在因素（1）鹽礦水溶性

鹽礦溶解度越大，溶解速度越快。通常，鹽類礦物中溶解速度：氯化物〉硫酸鹽〉碳酸鹽〉硼酸鹽。

（2）鹽礦品位

鹽礦品位越高，溶解越快。由室內溶蝕實驗可知，試樣的品位影響試樣的溶解速率。鹽巖品位S-16-30＞S-21-2＞S-16-15，由三種灰色石鹽巖的溶解速率對比可知，品位越高，溶解速率越大（見表1）。

表1 不同巖石品位溶解速率變化（單位：cm2.h）

（3）鹽礦組分

多種礦物組分共生的鹽礦，主要礦物的溶解速度受其它組分影響。主要鹽類礦物與其它組分含有相同離子，溶解速度呈彼此消長關系。主要鹽類礦物與其它組分不含相同離子，溶解速度加快。

（4）鹽礦結構

礦物結構疏松或裂隙越發育，水與礦物的溶解接觸面越大，溶解速度較快。

1.2.2 外在因素

（1）溶液溫度

實驗中隨溫度的升高，試樣溶解速率不斷加大，70℃的溶解速率約是30℃的2.994倍（見表2）。

表2 不同溶液溫度下三組試樣溶解速率變化（單位：cm2.h）

（2）溶液濃度

實驗中隨溶液濃度的提高，溶解速率明顯降低，當濃度增加到20%時（接近飽和），溶解速率較?。ㄒ姳?）。

表3 不同溶液濃度下三組試樣溶解速率變化（單位：cm2.h）

（3）鹽巖傾角

鹽巖的溶解具有明顯的角度效應，隨著溶解角度從小到大的轉變，溶解速率發生成倍加快，在180°傾角下（上溶），最快達到0.6921g/(cm2.h)，鹽巖溶解速率的增長存在分段性，（0°～135°）速率增加＞（0°～45°）速率增加＞（45°～90°）速率增加（見表4）。

表4 不同溶解傾角下三組試樣溶解速率變化（單位：cm2.h）

（3）注水排量

采用較大的注水流量，擴散作用加強，溶腔內鹵水濃度較低，溶腔壁面邊界處濃度梯度增大，鹽巖溶蝕速度加快。

（4）隔離液

在鹽井中注入隔離保護液，采用自下而上逐級提升的方法，對鹽層進行分段溶蝕，控制上溶速度，強制側溶，可以有效控制腔體形態，保證鹵水質量，提高采收率。

2 鹽巖上溶影響因素

淮安趙集井礦鹽投產10年時間，相繼出現4口井溶腔漏失。SY15井投產5年即因井漏關井，其余3口井正常生產時間也僅為7-9年，遠低于預計可采年限。除遵循鹽巖溶蝕一般規律外，該礦區地質特點的特殊性和生產工藝，也是造成溶腔上溶速度快，過早到達頂板鹵水漏失，停止生產的原因。

（1）鹽腔頂板穩定性差

高壓下頂板吸水曲線

區塊含鹽系地層頂板圍巖以泥質硬石膏鹽、石膏質泥巖、云質泥巖為主，厚度3.5-3.8m。開采早期認為該鹽巖頂板致密堅硬，遇水不膨脹，耐崩解，為良好不透水層。2014年1月，實測蘇鹽15-1井生產套管處溶腔邊界距鹽頂僅4.3m。2016年，開展鹽腔頂板漏失實驗。頂板為石膏質泥巖、泥質砂巖、鹽層交替層，經XRD測試，上覆層微孔隙、裂隙發育，孔隙度9%～14%，滲透率＞0.1md，滲透性很強；在高壓和無壓狀態下，測頂板吸水性。高壓水在頂板中的滲透速度約為2.4m/日，可達72m/月，吸水率相對無壓狀態下提高了31%，可導致大量的鹵水隨頂板滲透到上覆巖層或更遠處。實驗中石膏泥巖層表現出強烈的“分層”現象，即浸泡后一層一層剝離，預計鹽腔大量漏失后，石膏層將以分層垮落破壞，砂巖以整體大塊垮落破壞（見圖1）。

早期認為鹽層頂板為不透水鹽巖,采鹽層厚（98-135m），因此未采用隔離保護液。由表4可知，鹽巖上溶速度為側溶的1.4-1.8倍。在溶蝕過程中，一旦局部上溶過快，在沒有隔離液遮擋的情況下，將直抵隔層。而該區塊隔層極不穩定，溶腔大量漏失之后，造成頂板自重增加、強度軟化，累計到一定程度后會就出現垮落。

（2）注水方向單一

注水方向對溶腔的形狀有一定影響。趙集鹽井通常采用水平連通井組開采，正反循環交替注水，可以有效控制鹵水濃度分布，促進兩端溶腔均勻發展。但在生產過程中，砂等水不溶物呈不連續砂橋狀堵塞注采通道，目前因技術、工具等原因解堵治理難度大，鹽井被迫長期單向注水，兩端溶腔的不均勻程度逐漸增大。統計11個對井，斜直井體積比1.26-59.67，平均7.94。以SY7井組為例，2010年投產，因直井端存在局部井堵，2011年以后只能斜井端注水，斜直井體積比達到59.7，預測斜井端溶解余高小于35m，上溶風險較大。

（3）注水排量大

排量增大，擴散作用增強，可以改變腔體內鹵水濃度剖面。采用較大的排量溶蝕，溶腔內鹵水平均濃度較低，溶蝕速度快；相反，采用較小的排量溶蝕，溶腔內鹵水平均濃度較高，溶蝕速度較慢。根據趙集3口SBT測試數據分析：隨著注水強度的增大，上溶速度迅速增加。當注水強度由54m3/h增加到70m3/h,折算年上溶速度提高121%。4口漏失停井中，SY15-1井2006年4月投產，2011年8月井漏關井，平均注水強度72m3/h，折算年上溶速度19.7m。比較其它對井，注水強度控制在50m3/h以下的，生產較為平穩。

SBT測試溶腔邊界

3 結語

（1）在鹽巖溶蝕過程中，除自身條件決定外，外界的濃度、排量、隔離液對腔體形態的變化和開采年限作用較大。加大排量，可以促使溶解速度加快，滿足產能需求，但是在頂板穩定差的情況下，又無隔離液在縱向上的阻擋，將可能帶來快速上溶井漏的風險。

（2）油墊法是控制上溶可靠有效的方法。在現工藝條件下，研究油墊位置和注采參數對鹽巖高效回采具有深遠的意義。

The study of main influential element for the updissolved rate of production of the salt well

Gaoli1，Suruhai2，Daixin1，Tang lihua1，
（1Petroleum Engineering Technology Research Institute of Jiangsu Oilfield 2 Jiangsu Xinyuan Mine Exploitation Limited Corporation)

According to the theory study and the test in the laboratory,the influential element anlyses for the up-dissolved rate,and the anlyses for the situation of the horizontal-connection wells,the situation of the SBT test,it is founded that the main rea?son which takes effect to the up-dis?solved rate and which makes the up-dis?solved rate in the site is faster than it is in the laboratory for the horizontal-connection wells.

Keys:Salt Rock Exploitation with Water-Solution Updissolved Rate

高麗（1974-），女，四川眉山人，大學本科，高級工程師，從事方案設計工作。