[发明专利]一种防止盐井窜卤的建井方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水溶采盐矿山的建井方法，尤其涉及制备嵌岩固井超强井段防止盐井窜卤建井方法。

背景技术

盐井窜卤是水溶采盐矿山经常发生的事故，除迫使盐井报废造成巨大损失外，更是造成地下水污染、土地盐碱化、地面植贝破坏、房屋倒塌、地表沉降、地面塌陷等采盐灾害的主要原因，严重困扰了企业的正常生产与可持续发展，破坏了开采区域的生态环境乃至社会稳定，是水溶采盐行业亟待解决重大问题。

盐井是实现水溶采盐的瓶颈。常规建井方法可简概为，首先用钻机从地面钻井眼至目的盐层，然后在井眼内安置固井技术套管，最后经注浆固井完成由套管和水泥环构成的采卤盐井建设。这种常规建井方法存在的问题是：(1)在井眼钻井中，受设备和岩石变化的影响，不可避免井眼发生弯曲甚至成蛇行状，而置入的套管受自身刚性的约束，不可能完全随井眼弯曲而弯曲，势必会出现偏边和擦边，由于注入的固井水泥浆只能沿井眼与套管之间的环状空隙充填，无法保障固井水泥浆均匀地充填到套管圆周，更无法充填到套管擦边处岩面上，导致建井产生月牙型固井水泥环和无浆固井的质量缺陷。(2)由于固井采用水下浇注，水泥浆的挤压作用不可能彻底排净套管外壁吸附的  水份和井眼壁上的护壁泥浆与水份，以及套管外壁的防诱油质，削弱了固井水泥与套管和基岩的凝结性，尤其是固井水泥凝固成环时的吸水和收缩效应，会烧蚀掉吸附在两壁面上的水份形成离隙，并在两壁面上产生收缩缝隙，进一步破坏或削弱了固井水泥环与套管和基岩的凝结，造成两连接面产生凝结极差甚至无凝结的缺陷和在连接面形成残留缝隙的建井质量缺陷。(3)无浆固井建井质量缺陷，造成地层中的巨大地应力、岩层位移剪切力等外力可直接和集中作用到套管上，在累积损伤效应和卤水的腐蚀破坏作用下，套管会或迟或早、或大或小的产生破坏，使设计要求局限于管内流动的卤水从破损处涌出形成井损窜卤源。(4)由于交界面的凝结得不到有效保障，固井水泥环两侧的残留缝隙的导流性或可渗透性加剧了岩盐上溶，使注入的溶剂疾速向上发展，造成采盐溶腔段甚至整个含盐地层段紧贴盐井的岩盐被很快溶蚀，首先使整个含盐地层形成水利连通，产生溶腔窜卤源。(5)当两种或者某一种窜卤到达上部井筒外时，卤水就会不停地向上部固井水泥环进行渗透与破坏，渗入卤水凭借携带的开采压力(4～5Mpa)和自身的极强腐蚀渗透能力，迅速扩宽和延伸水泥环两侧交界面上的残留缝隙，逐渐形成具有一定导流能力、且与地表或地下含水层贯通的窜卤通道，使管损涌卤或溶腔涌卤沿此通道上窜，造成盐井发生窜卤。盐井一旦发现窜卤，企业不得不以报废方式停止盐井的采卤生产，缩短了盐井的服务年限，造成了开采投资和矿产资源的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备嵌岩固井超强井段防止盐井窜卤的建井方法。

本发明的技术方案是：井眼钻成后，在最上盐层顶板上端进行聚能控界爆破，制备一凸进基岩的洞状井眼，对位于洞状井眼段内的固井技术套管外侧加匝筋、轴向筋和可在洞状井眼内展开的径向筋，最后高压注浆固井，建成具有柱状嵌进井外基岩内的钢筋混凝土固井超强段与基岩、套管和水泥环立体凝结成整体的井筒。

聚能控界爆破制备凸进基岩的洞状井眼的直径和长度均大于3m，且缘周布满网状裂缝裂隙。位于洞状井眼段的固井技术套管外壁经高压喷砂、清污增凝处理。匝筋呈螺旋状缠绕套管，轴向筋沿套管外壁圆周均布，径向筋分层与套管或轴向筋可折性铰接，加强套管强度和凝结能力。

匝筋的螺距≤0.5m，轴向长度＞4m；轴向筋长＞4m，数量＞4根；径向筋间距≤0.5m，层数＞4，每层≥4根，每根长1.0～1.3m按圆周均布。

本发明的优点在于：方法可靠、工艺简单，且由于加建的嵌岩固井超强井段，既克服了常规建井存在的套管偏边、无浆固井、凝结差、残留缝隙等建井质量缺陷，又使套管和固井环的强度得到极大提高，还将原有连接面凝结完善为立体凝结，消灭了外力对套管直接和集中作用造成破坏的可能，铲除了卤水沿残缝渗入和破坏上部井筒的可能，达到了将上窜卤水堵截在含盐地层内的目的。避免窜卤迫使盐井报废而造成损失与浪费的发生。使盐井的服务年限大幅度提高，遏制了采盐的地质坏境破坏和地质灾害发生。

具体实施方式

实施例：

首先用钻机从地面钻直径198mm的井眼至深526m的最底部盐层，据岩芯确定最上盐层深423～431.5m。提钻及洗井后，在420m外进行聚能控界爆破，使420～423m段井眼从198mm改变为3250mm的洞状嵌岩井眼段并在井眼缘周形成了网状裂缝与裂隙。将单根长度8m的139.9×7.17固井套管进行15Mpa高压喷砂处理，去除外壁油质和产生麻点，然后在处理过的套管上分别加焊匝筋、轴向筋和径向筋提高套管强度和改善凝结条件，匝筋呈螺旋状缠绕套管并与套管焊接成整体，筋间距0.5m，布筋长度6m；在匝筋上按圆周均布四根长6m的轴向筋，并对与匝筋重叠点进行连接焊接；以套管长度的一半基点，向上、下各布置二层间距0.5m的径向筋，每层四根按圆周均布，径向筋通过焊接在套管上的铰链实现与套管的连接和可折性，径向筋长1.0m。在向井眼置入套管时，使各径向筋呈折陇状，将最下层径向筋的下井深度控制在422.5m处，并使径向筋展开伸入洞状嵌岩井眼内。最后利用石油行业的车载式可控高压注浆系统进行固井，选用适应的压力、流量和浓度，泵送的固井水泥浆从置于套管中的注浆管柱到达井底，并随泵送输入沿井眼与套管之间的环状空隙逐部升高，使固井水泥浆充分充满井眼与套管之间的环状空隙、洞状嵌岩井眼和井眼缘周裂缝，在水泥浆从环状空隙返出地面并无水、气、泥伴随返出时，停止注浆，适当回提注浆管柱并改用憋压封井直至固井水泥凝固，在盐井中形成大直径圆柱钢筋混凝土固井段并使此段固井嵌进井外基岩内、以及与基岩和套管呈立体紧密凝结成整体的嵌岩固井超强井段，将卤水堵截在含盐段地层内而无法窜入地表和地下含水层的，完成具有防止盐井窜卤功能的盐井建设。