宁夏固原硝口-上店子盐矿区井堵原因分析

魏长青

（江苏煤炭地质局江苏长江地质勘查院，江苏常州 213017）

·钻探·物探·

宁夏固原硝口-上店子盐矿区井堵原因分析

魏长青

（江苏煤炭地质局江苏长江地质勘查院，江苏常州 213017）

固原硝口—上店子盐矿区在2015年1月先后竣工8对井组，由于盐化工设备进行调试和供电原因，采卤工作时常间断，至7月份所有井组均出现不同程度的井堵问题。在分析区内地质情况的基础上，对矿区内井组的布置、结构、对接方式及生产运行情况进行了研究，制定了解堵方案及施工步骤。通过解堵施工过程的实践，基本掌握了矿区井堵产生的原因，认为突然断电后未及时关闭注水阀门，直井套管内的淡水和斜井套管内的饱和卤水产生压力差，将通道里大量的不溶物压至直井套管下部，是导致井堵形成的直接原因，大量不溶物存在和采卤工艺不合理是导致井堵形成的间接原因。

盐矿；构造复杂；地层破碎；井组对接；井堵；原因分析

1 矿区地质

（1）地层。矿区出露地层为白垩系下统六盘山群马东山组、乃家河组；古近系清水营组；第四系上更新统和全新统。

（2）构造。矿区位于六盘山的北端，地处硝口—上店子中新生代断陷盆地之叶家河—硝口大断层东北边缘。根据地震和钻探资料分析，矿区含盐层总体形态为一走向北西、倾向北东的单斜构造；在其外围发育有褶曲及断裂构造，均以北西向为主（图1）。

（3）含矿层位[1]。矿区含盐岩系为白垩系下统六盘山群乃家河组上段，厚度227.37～958.81 m，平均厚度为524.50 m。工业盐层较多、厚度变化较大，含盐地层总体厚度由西南向北东逐渐增厚，埋藏深度也随之加深；地层韵律旋廻较发育，单一盐层多呈似层状、透镜状产出；盐矿层倾角较大，倾角一般为30°～40°，局部受构造影响，倾角更大。

（4）工程地质特征[1]。矿区内矿体埋藏于乃家河上段，顶板分布厚度大，相对较稳定，但用对接井或单井水溶开采各盐群时顶板稳定性差，且矿体顶板以上为厚度较大的古近系泥岩和第四系松散层所覆盖，均属于软岩石，工程地质条件差，在水采过程中顶板、矿层及夹层将会出现软化、溶解现象，改变和降低原有的物理力学性能，极易引发顶板岩层的重力失衡，产生垮塌或变形等地质状况。

2 矿区内井组生产现状

2.1 井组布置、结构及轨迹

2014年在矿区内布置了8对对接井组，井组延地层走向布置。直井采用二开结构，定向水平井采用三开结构。

图1 Ⅳ井盐群厚度变化及构造特征Figure 1 Thickness variation and structural features in well group IV

2.1.1 直井井身结构

一开采用φ311 mm钻头钻进至井深为211 m，测井，然后下入J55φ245 mm×8.94 mm×210 m表层套管后固井。

二开采用φ216 mm钻头钻进至设计井深，测井，根据测井资料确定套管下入深度，然后下入N80φ 177.8 mm×9.19 mm至目的深度，然后固井。

2.1.2 定向水平井结构

一开和直井相同。二开采用φ216 mm钻头钻进至设计直井段井深（A点即造斜点），然后开始第一次造斜至设计深度（B点即顶角60°），测井，下入N80φ177.8 mm×9.19 mm至目的深度，然后固井。

三开采用φ152 mm钻头钻进至目标井溶腔（C点）完钻。

井组轨迹如图2所示。

2.1.3 井组对接方式

本矿区布置的8对井组采用两种方式进行对接，J5－J6井组采用常规直井建腔斜井定向对接；其它7对井组直井不建腔，采用点对点强磁对接技术。

2.2 采卤生产情况

2014年5月钻井设备相继进场施工，2015年1月共竣工8对井组。我院施工3对井组，其他两家单位施工5对井组，同年2月开始进行试生产。由于盐化工设备进行调试和供电原因，采卤工作时常间断，到5月份就陆续出现井组井堵现象，至7月份所有井组均出现井堵。每个井组采卤量大致在2～7万m3，估算溶腔跨度大致在20 m左右。

图2 井组对接垂直剖面Figure 2 Vertical section of well group linkup

3 解堵方案及实施步骤

解堵采用了以下步骤[2-4]：先采用泥浆泵从斜井压卤水解堵；若无法解堵，则采用钻具从直井透井解堵；若再无法解堵，则从斜井透井或重新定向连通。

通过施工发现，从斜井采用泵压无法解堵。只有采用钻具从直井透井解堵。下钻具发现直井套管下部100多米遇阻，进行循环冲洗直至冲出套管口下10 m，冲洗几天后再从斜井压卤水把水平井段的不溶物向直井套管口推赶，再次冲洗直至整个井组的不溶物干净且采卤压力正常。所有井均采用此方法进行解堵疏通。

4 解堵过程及井堵原因分析

下面以J15－J16井组为例进行说明。

4.1 解堵过程

按上述解堵方案组织施工，第一步压井压不通，第二步安装钻机进行透井解堵。从直井J15井下钻，钻具下至1 366 m（套管深度1473.80 m）遇阻，开始冲扫井，一直冲至出套管10 m。冲洗12 d上返十几吨泥质物质，冲洗第13 d时J15井失返，J16井返出4～5 m3卤水，解堵初步成功。后从J16井压卤水5～6 m3，压力上升到10 MPa，再从J15井下钻具透井，钻具下到距套管底口55 m处遇阻，冲洗至出套管，上返5 m3多泥质物质；再从J16井压卤水5～6 m3，压力上升到10 MPa，再从J15井下钻具透井，钻具下到距套管底口65 m处遇阻，冲洗至出套管，上返近10 m3泥质物质；再从J16井压卤水7～8 m3，压力上升到10 MPa，再从J15井下钻具透井，钻具下到距套管底口72 m处遇阻，冲洗至出套管，上返近10 m3泥质物质；重复上述步骤四五次，历时41 d，压力4.9 MPa，流量50 m3，压力流量正常。

正常循环5 d停泵，拆卸钻具后接矿方输卤管线，循环1 d后又发生了井堵。再次从J16井安装钻机透井，钻具下至1 400 m处遇阻，冲扫井至出套管底口2 m，上返大量的泥质物质，提起20 m再下又遇阻，接着冲扫井至套管底口2 m，上返大量泥质物质，反复重复这样工作12 d后，基本没有上返物质了，从J15井压卤水，压力从小到大，流量也随着增加，最后压力4.4 MPa，流量52 m3。循环8 d正常，至今生产正常。

4.2 井堵原因分析

4.2.1 直接原因

主要是突然断电后未及时关闭注水阀门，直井套管内的淡水和斜井套管内的饱和卤水产生压力差，将通道里大量的不溶物压至直井套管下部，从而导致井堵。

4.2.2 间接原因

主要是大量不溶物存在和采卤工艺不合理。

（1）大量不溶物质产生主要有三大原因[5-6]：①来自顶板垮塌、局部泥质含量高和穿越厚度较薄的泥质夹层所致。由于本矿区受构造影响较大，地层受挤压现象严重，顶板稳定性差，顶板或泥岩层遇水和压力变化时极易垮塌，形成大量水不溶物；②首采层或对接目的层均为物探测井所确定的，没有进行直观取心工作，对盐层的不溶物质的含量不能进行量化，通过已往取心化验资料分析，物性很难确定盐层的不溶物质的赋存情况；③盐矿区勘探程度低，地质条件不清楚，盐层对比困难，矿区内次生构造没查明，现有地质资料进行长距离（J15-J16井组水平距离约400多米，其它井组水平距离约200多米）对接井组施工易造成穿越泥岩夹矸或夹层，从而产生大量不溶物。

（2）采卤工艺不合理[7]主要表现在以下5个方面：①建槽时间短，通道太小，注水量迅速增加，个别夹层或泥岩段通道较小，大量的不溶物极易在此段堵井；②在建腔初期正反循环注水时间、流量、压力没有正确控制，易在建腔初期造成井堵；③井内压力小，平衡不了地层压力，导致顶板泥岩层垮塌，形成大量水不溶物，造成井堵；④没有按照正常的采卤工艺进行采卤；⑤采卤过程中没有观察各个井的压力变化，并对压力变化情况进行分析，及时采取相应措施。

5 结论与建议

矿区造成井堵并不是某单一原因引起的，而是几个原因共同作用的结果。造成井堵的条件是要有堵塞物、堵塞通道及推动力。尽量控制造成井堵的这几个条件的形成，减少堵井机率。建议矿区在以后勘探过程中补做如下地质工作：

（1）在有条件的地方进行三维地震工作，充分掌握矿区内构造及盐层整体赋存情况，对矿区的盐矿层赋存规律及构造情况进行分析，为今后井位布置提供技术支撑。

（2）在布置对接井时，直井在目的层段应及时进行取心，斜井也要进行先导井取心后回填再进行定向对接施工，并对岩样进行化验测试，充分了解目的层的地质情况及盐层赋存状况，做好盐层对比工作。

（3）尽量采用直井建腔斜井定向对接技术，使产生的不溶物质有一个大的储存地方。

建议在日常采卤过程中应采取以下措施[8]：

（1）控制好注采压力，平衡好裸眼的地层压力，减少顶板垮塌的机率和垮塌量；

（2）在正常采卤过程中，尽量控制突然停电，若必须停电，停电前必须关闭注水阀门，控制好注水井内的压力，以防倒流。

（3）随时注意注水压力的变化情况，及时对异常情况进行分析处理。

[1]强泰，简绍广，褚小东.宁夏固原硝口地区岩盐地质特征及开采技术方法研究[J].中国井矿盐，2012，43（255）：9-12.

[2]闫有韧，陈俊晓，等.水力压裂法在定向井组生产事故处理中的应用[J].中国井矿盐，2008，39：26-27.

[3]李勇.盐井修井流程及常见工具简析[J].中国井矿盐，2015，46（240）：16-18.

[4]王冰.浅谈盐井解堵措施的应用及效果[J].中国井矿盐，2013，44（231）：22-24.

[5]陈必权.浅谈水平连通卤井堵塞的原因与处理[J].中国井矿盐，2014，45（233）：18-19.

[6]刘文涛.浅谈对井连通开采中盐结晶堵管和砂堵成因及预防[J].中国井矿盐，2011，6.

[7]李文魁，王佳.浅谈卤井事故原因及其预防和处理方法[J].中国井矿盐，2008，39

[8]刘红伟，等.水平定向连通井组堵井事故的预防探索[J].中国井矿盐，2012，5.

Well Plugging Cause Analysis in Xiaokou—Shangdianzi Salt-mine Area,Guyuan,Ningxia

Wei Changqing
(Jiangsu Changjiang Geological Survey Institute,Jiangsu Bureau of Coal Geological Exploration,Changzhou,Jiangsu 213017)

In the Xiaokou—Shangdianzi salt-mine area,Guyuan,8 pairs of well have been completed successively during the January, 2015.Since the test run of salt chemical equipment and issues from power supply,the brine extraction process frequently interrupted, different extent well plugging issues have been happened in all well groups up to July.On the basis of geological situation analysis in the area,carried out studies on well group layout,configuration,linkup mode and production operation situation in the area have deter⁃mined plug removal scheme and operation procedure.Through practices of plug removal,basically grasped plugging causation in the salt-mine area,and considered that the immediate cause is from sudden power off and water valve not closed in time,pressure differ⁃ence produced between fresh water in vertical well casing and saturated brine in inclined well,thus caused large amount of insoluble matter pressed into vertical well casing bottom;the remote cause is from large amount of insoluble matter existing and unreasonable brine extraction process.

salt-mine;complex structure;crushed strata;well group linkup;well plugging;causation analysis

P634.8

A

10.3969/j.issn.1674-1803.2017.03.13

1674-1803(2017)03-0062-03

魏长青（1974—），男，高级工程师，主要从事煤炭、岩盐、地热、煤层气、页岩气、石油等资源的地质与勘探工作。

2016-10-08

责任编辑：樊小舟