楊正凱，張立平

(中國(guó)石化江蘇新源礦業(yè)有限責(zé)任公司，江蘇 揚(yáng)州 225012)

1 前言

淮安趙集礦區(qū)芒硝礦厚度一般在15 m左右，局部礦區(qū)礦層頂部存在一層石鹽。芒硝上溶速度快于側(cè)溶速度，如果不控制上溶，很快會(huì)溶解至頂部石鹽層，造成硝水質(zhì)量下降，溶腔形態(tài)發(fā)育也不合理，形成縱向高、橫向窄的橢圓柱，降低水平連通井的開(kāi)采效率，減少采收率。采用油墊工藝開(kāi)采，主要是在水溶開(kāi)采頂部形成一個(gè)很薄的油墊層，將水與礦體隔開(kāi)，以控制上溶，迫使溶解作用往水平方向行進(jìn)，這樣可減小側(cè)溶角，改變?nèi)芮坏男螒B(tài)，進(jìn)而達(dá)到延長(zhǎng)井組服務(wù)年限，提高鹽層礦石采收率。

2 開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀

目前在產(chǎn)井組，通過(guò)日常注油和集中注油的方式進(jìn)行油墊開(kāi)采，硝水質(zhì)量可以進(jìn)行調(diào)控，產(chǎn)品指標(biāo)有明顯改善，穩(wěn)產(chǎn)周期也明顯增加。截止到2019-12-31，已鉆硝井17對(duì)，單井9口，累計(jì)采出Na2SO4451.48×104t，礦區(qū)內(nèi)共剩余可采儲(chǔ)量1 214.48×104t，可采儲(chǔ)量采出程度27.1%。

3 礦區(qū)前期硝井開(kāi)采初期的特點(diǎn)

開(kāi)采井?dāng)?shù)少、開(kāi)采量大、無(wú)油墊。由于未實(shí)施油墊，生產(chǎn)中硝層兩端上溶速度相對(duì)較快，芒硝溶蝕到頂后上溶到頂部鹽層，致使硝水NaCl含量增高，且上升較快。這是早期三對(duì)硝井采收率低、穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間短的主要原因。

如SY2井組，SY2井于2009-05建槽，隨著SY2-1井的完鉆，井組于2009-07-16開(kāi)始投產(chǎn)，投產(chǎn)的半個(gè)月內(nèi)Na2SO4的濃度由310 g/L降至240 g/L左右,含NaCl量由25 g/L上升為80 g/L左右(圖1)，2010-08前Na2SO4的濃度下降到200 g/L左右,含NaCl量為145 g/L左右。

圖1 SY2井組生產(chǎn)初期硝水質(zhì)量分析圖Fig.1 Analysis chart of nitrate quality in SY2 well group at the initial stage of production

SY11井組于2009-02-24開(kāi)始投產(chǎn)，至2009-07-09 Na2SO4的濃度由336 g/L降至218 g/L左右,含NaCl量由27 g/L上升為123 g/L左右，被迫停產(chǎn)。

SY5井組于2009-04-01開(kāi)始投產(chǎn)，至2009-12-31Na2SO4的濃度由357 g/L降至122 g/L左右,含NaCl量由10.7 g/L上升為194 g/L左右。

為了提高采收率，減緩芒硝上溶，2010年在開(kāi)采過(guò)程中引入油墊法的開(kāi)采工藝，使用0#柴油(冬季為-10#)作為油墊注油。

4 油墊工藝的使用效果與分析

4.1 單井油墊使用效果與分析

KK13井，于2014-10開(kāi)始建槽期，同期注油，硝水質(zhì)量在200 g/L左右，2015-04硝水質(zhì)量開(kāi)始下降，至2015-09生產(chǎn)硝水的Na2SO4濃度降至74 g/L，NaCl量升至243 g/L，分析其已上溶至上部的石鹽礦層(圖2)，停產(chǎn)上返，服務(wù)時(shí)間僅12個(gè)月。2016-03注油，生產(chǎn)硝水的Na2SO4濃度有初期250 g/L，升至300 g/L以上，現(xiàn)在仍保持一個(gè)較好的質(zhì)量水平(表1)。

圖2 KK13井硝水質(zhì)量分析圖Fig.2 Analysis chart of nitrate water quality of KK13 well

KK14井，于2014-10開(kāi)始建槽期，同期注油，硝水質(zhì)量由200 g/L上升至300 g/L以上，2016-08硝水質(zhì)量開(kāi)始下降，在油墊的控制下，硝水質(zhì)量緩緩下降。分析其已上溶至礦層上部的石鹽巖層(圖3)，至2017-03～04生產(chǎn)硝水的Na2SO4濃度降至150 g/L左右，期間不間斷注油，硝水質(zhì)量有了較大回升，目前仍在生產(chǎn)，服務(wù)時(shí)間達(dá)44個(gè)月(表1)。

圖3 KK14井硝水質(zhì)量分析圖Fig.3 Analysis chart of nitrate water quality in KK14 well

表1 新源公司硝井(單井)油墊生產(chǎn)使用效果統(tǒng)計(jì)表Tab.1 Statistics of production and use effect of nitrate well (single well) oil pad in Xinyuan company

KK6井生產(chǎn)層段上部含石鹽層，生產(chǎn)中均使用了油墊工藝(圖4)，目前因含鹽高，均已關(guān)井。從生產(chǎn)效果來(lái)看，單井整體硝水質(zhì)量不高，Na2SO4濃度保持在200 g/L～300 g/L左右，服務(wù)時(shí)間達(dá)到20個(gè)月，后在油墊的控制下，硝水質(zhì)量緩慢下降，至停產(chǎn)，服務(wù)時(shí)長(zhǎng)達(dá)到41個(gè)月～57個(gè)月，單井可采儲(chǔ)量采收率78%～100%(表1)，效果較為明顯。

圖4 KK6井硝水質(zhì)量分析圖Fig.4 Analysis chart of nitrate water quality in well KK6

對(duì)比產(chǎn)硝三口單井的開(kāi)采情況，不難發(fā)現(xiàn):單井硝水質(zhì)量不高，在200 g/L～300 g/L之間，波動(dòng)較大；鹽硝礦層開(kāi)采中使用油墊，硝水指標(biāo)得到改善，硝井穩(wěn)產(chǎn)周期明顯延長(zhǎng)；油墊的使用使單井可采儲(chǔ)量采收率得到較大提高，服務(wù)時(shí)間相對(duì)延長(zhǎng)。

4.2 對(duì)井油墊使用效果分析

SY2井組，于2010-08-10開(kāi)始注油，并堅(jiān)持10 d 5 m3油，至2010-09-03連續(xù)注油138 m3，硝水質(zhì)量于2010-12月開(kāi)始恢復(fù)到300 g/L左右，得到明顯改善，穩(wěn)產(chǎn)在Na2SO4的濃度280 g/L左右, 含NaCl量為60 g/L左右(圖5)，到2013-01 Na2SO4的濃度降到200 g/L以下，繼續(xù)注油到2013-11未果，停止注油，只生產(chǎn)高鹽硝水。分析認(rèn)為SY2井組在SY2-1井端產(chǎn)硝礦層硝頂雖未發(fā)現(xiàn)石鹽巖，但在SY2井端礦層硝頂存在1 m石鹽巖，因該井組鉆井軌跡過(guò)高，建槽期未能及時(shí)注油和初期生產(chǎn)流量偏大等多因素影響，導(dǎo)致礦層上溶較快，已經(jīng)溶蝕到礦層頂部石鹽巖層。

圖5 SY2井組硝水質(zhì)量分析圖Fig.5 Analysis chart of nitrate water quality of well group SY2

SY5井組，2009-05以后一直以SY5井作為主力生產(chǎn)井生產(chǎn)，至2009-12生產(chǎn)流量均>50 m3/h，最高達(dá)82.49 m3/h，且未采取油墊措施，致使生產(chǎn)的硝水品質(zhì)每況愈下，至2009年底硝水濃度很快下降至140 g/L左右，含鹽>160 g/L左右，2010-08暫停產(chǎn)(圖6)，2011-03轉(zhuǎn)SY5井單井生產(chǎn)，硝水濃度在降至150 g/L左右，2012-08停產(chǎn)，累計(jì)生產(chǎn)硝水61.72余萬(wàn)m3，開(kāi)采芒硝12.06萬(wàn)t，目前采出程度在27.28%，服務(wù)時(shí)間僅34個(gè)月(表2)。分析原因是初期生產(chǎn)流量過(guò)大，導(dǎo)致上溶和側(cè)溶過(guò)快。

SY11井組，2009-10-18～10-29開(kāi)始對(duì)SY11井組進(jìn)行連續(xù)注油，10 m3/d油，連續(xù)注油120 m3，硝水質(zhì)量未見(jiàn)改善，停止注油(圖7)。2010-04以后開(kāi)始以每隔10 d補(bǔ)充5 m3油的方式注油，但Na2SO4的濃度始終在70 g/L～80 g/L左右,至2011-11停止注油，期間只生產(chǎn)高鹽硝水，2012-08停產(chǎn)，累計(jì)生產(chǎn)硝水32.48余萬(wàn)m3，開(kāi)采芒硝16.51萬(wàn)t，目前采出程度在33.35%，服務(wù)時(shí)間僅39個(gè)月(表2)。分析認(rèn)為由于SY11-1井芒硝礦上部有5.3 m厚的石鹽層，生產(chǎn)初期流量過(guò)大，又沒(méi)有采用油墊法開(kāi)采，導(dǎo)致SY11-1井很快上溶至石鹽層，所以后期補(bǔ)救注油效果不明顯。

圖7 SY11井組硝水質(zhì)量分析圖Fig.7 Analysis chart of nitrate water quality of well group SY11

KK1、KK2井組于2010-02～03近同期后投產(chǎn)，投產(chǎn)的井在建槽期就開(kāi)始采用油墊法開(kāi)采，投產(chǎn)后一直堅(jiān)持不間斷注油(圖8)，使硝水質(zhì)量長(zhǎng)期保持Na2SO4含量在300 g/L～350 g/L，NaCl含量低于50 g/L的高水準(zhǔn)(圖8)。

圖8 KK1、KK2井組日平均注油統(tǒng)計(jì)Fig.8 Daily average oil injection statistics of KK1 and KK2 well groups

KK1井組累計(jì)生產(chǎn)硝水100.52×104m3，開(kāi)采芒硝33.48×104t，目前采出程度在53.26%，服務(wù)時(shí)間達(dá)到95個(gè)月(表2)。KK2井組于2017-02硝水質(zhì)量直線下降至100 g/L左右，注油于2018-04停止，直至現(xiàn)在硝水質(zhì)量(如圖9)乃在下降，種種跡象表明，該井已經(jīng)上溶至礦層上部的石鹽礦層。

圖9 KK1、KK2井組硝水質(zhì)量分析圖Fig.9 Analysis chart of nitrate water quality of well group KK1 and KK2

表2 新源公司硝井(對(duì)井)油墊生產(chǎn)使用效果統(tǒng)計(jì)表Tab.2 Statistics of production and use effect of nitrate well (well to well) oil pad in Xinyuan company

對(duì)比SY三口井和KK二口井開(kāi)采情況，不難發(fā)現(xiàn)，通過(guò)實(shí)施油墊措施后，KK井組硝水質(zhì)量一直保持很高，硝水指標(biāo)得到明顯改善，硝井穩(wěn)產(chǎn)周期明顯延長(zhǎng)，井組可采儲(chǔ)量采收率得到提高，服務(wù)時(shí)間也延長(zhǎng)，取得了較好的效果。

4.3 油墊使用與優(yōu)化

新源公司自實(shí)施硝井油墊控制上溶工藝以后，從初期40 m3/月～50 m3/月注油量開(kāi)始，隨著生產(chǎn)井的增加，注油量也在增加，2013年初至今月注油量基本在90 m3/月～100 m3/月(圖10)，截止2018-06，礦區(qū)硝井已累計(jì)注油8 850.26 m3。自實(shí)施油墊工藝后至今，近10 a開(kāi)采，目前大部分芒硝井與井組進(jìn)入了開(kāi)發(fā)中后期，但從油墊使用效果來(lái)看，油墊的使用確保了硝井組(井)長(zhǎng)時(shí)間、高質(zhì)量的穩(wěn)定生產(chǎn)。

圖10 新源公司硝井月注油統(tǒng)計(jì)Fig.10 Monthly oil injection statistics of nitrate wells in Xinyuan company

通過(guò)多年來(lái)的實(shí)踐與探索，確認(rèn)了油墊工藝可以減緩水溶礦層上溶速度，相對(duì)加大側(cè)溶，控制了溶腔形態(tài)，保證了硝水質(zhì)量長(zhǎng)期穩(wěn)定和延長(zhǎng)井組服務(wù)年限。也證實(shí)了油墊法開(kāi)采的可行性，并探索出適合本礦區(qū)實(shí)際情況的技術(shù)流程與操作規(guī)范，形成相對(duì)完善的油墊法開(kāi)采工藝技術(shù)，達(dá)到科學(xué)合理注油，提高了油墊效果，來(lái)提高并保證了硝水質(zhì)量，提高芒硝采收率。

優(yōu)化后油墊法開(kāi)采工藝技術(shù)應(yīng)用，單井開(kāi)采一般采用兩管油墊法，由中心管進(jìn)行定期注油，注油按3 cm油墊層設(shè)計(jì)。建槽期第一階段7 d～10 d，注水量為3 m3/h～6 m3/h，注油量為0.3 m3～0.5 m3，3 d/次～4 d/次；建槽期第二階段20 d～40 d，注水量為5 m3/h～8 m3/h，注油量為0.2 m3～0.5 m3，3 d/次～5 d/次；建槽期第三階段190 d～220 d，注水量為7 m3/h～10 m3/h，注油量為0.2 m3～0.5 m3，2 d/次～3 d/次，建槽期注油量預(yù)計(jì)在101 m3；生產(chǎn)期注水量為10 m3/h～15 m3/h，注油量為0.4 m3～1.0 m3，4 d/次～5 d/次。

對(duì)井井組開(kāi)采一般采用注水井套管定期注油，注油按3 cm油墊層設(shè)計(jì)。建槽期注水量和注油量基本參照單井注油工藝運(yùn)行，生產(chǎn)期注水量為20 m3/h～30 m3/h，注油量為1.0 m3/3 d～1.5 m3/3 d。

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

硝礦投產(chǎn)至今，隨著地下巖鹽開(kāi)采不斷深入，硝井鹽含量上升的數(shù)量越來(lái)越多，存在的問(wèn)題也越來(lái)越突出。通過(guò)多年來(lái)的實(shí)踐與探索，由自由開(kāi)采模式調(diào)整為油墊開(kāi)采模式， 由不定期不定量注油調(diào)整為定期定量計(jì)劃注油，使得硝井開(kāi)采質(zhì)量和年限問(wèn)題得到解決，既穩(wěn)定了硝水質(zhì)量、延長(zhǎng)了井組服務(wù)年限、提高了采收率，同時(shí)又滿足硝水生產(chǎn)任務(wù)需要。油墊法開(kāi)采的可行性，對(duì)該區(qū)鹽類礦床的勘探開(kāi)發(fā)生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。