油墊工藝在淮安趙集鹽礦的應用研究

楊正凱，張立平

(中國石化江蘇新源礦業(yè)有限責任公司，江蘇 揚州 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溶速度，如果不控制上溶，很快會溶解至頂部石鹽層，造成硝水質量下降，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采效率，減少采收率。采用油墊工藝開采，主要是在水溶開采頂部形成一個很薄的油墊層，將水與礦體隔開，以控制上溶，迫使溶解作用往水平方向行進，這樣可減小側溶角，改變溶腔的形態(tài)，進而達到延長井組服務年限，提高鹽層礦石采收率。

2 開發(fā)現(xiàn)狀

目前在產(chǎn)井組，通過日常注油和集中注油的方式進行油墊開采，硝水質量可以進行調控，產(chǎn)品指標有明顯改善，穩(wěn)產(chǎn)周期也明顯增加。截止到2019-12-31，已鉆硝井17對，單井9口，累計采出Na2SO4451.48×104t，礦區(qū)內共剩余可采儲量1 214.48×104t，可采儲量采出程度27.1%。

3 礦區(qū)前期硝井開采初期的特點

開采井數(shù)少、開采量大、無油墊。由于未實施油墊，生產(chǎn)中硝層兩端上溶速度相對較快，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。這是早期三對硝井采收率低、穩(wěn)產(chǎn)時間短的主要原因。

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開始投產(chǎn)，投產(chǎn)的半個月內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年在開采過程中引入油墊法的開采工藝，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開始建槽期，同期注油，硝水質量在200 g/L左右，2015-04硝水質量開始下降，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，服務時間僅12個月。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)在仍保持一個較好的質量水平(表1)。

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

KK14井，于2014-10開始建槽期，同期注油，硝水質量由200 g/L上升至300 g/L以上，2016-08硝水質量開始下降，在油墊的控制下，硝水質量緩緩下降。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，硝水質量有了較大回升，目前仍在生產(chǎn)，服務時間達44個月(表1)。

圖3 KK14井硝水質量分析圖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，均已關井。從生產(chǎn)效果來看，單井整體硝水質量不高，Na2SO4濃度保持在200 g/L～300 g/L左右，服務時間達到20個月，后在油墊的控制下，硝水質量緩慢下降，至停產(chǎn)，服務時長達到41個月～57個月，單井可采儲量采收率78%～100%(表1)，效果較為明顯。

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

對比產(chǎn)硝三口單井的開采情況，不難發(fā)現(xiàn):單井硝水質量不高，在200 g/L～300 g/L之間，波動較大；鹽硝礦層開采中使用油墊，硝水指標得到改善，硝井穩(wěn)產(chǎn)周期明顯延長；油墊的使用使單井可采儲量采收率得到較大提高，服務時間相對延長。

4.2 對井油墊使用效果分析

SY2井組，于2010-08-10開始注油，并堅持10 d 5 m3油，至2010-09-03連續(xù)注油138 m3，硝水質量于2010-12月開始恢復到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高，建槽期未能及時注油和初期生產(chǎn)流量偏大等多因素影響，導致礦層上溶較快，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82.49 m3/h，且未采取油墊措施，致使生產(chǎn)的硝水品質每況愈下，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)，累計生產(chǎn)硝水61.72余萬m3，開采芒硝12.06萬t，目前采出程度在27.28%，服務時間僅34個月(表2)。分析原因是初期生產(chǎn)流量過大，導致上溶和側溶過快。

SY11井組，2009-10-18～10-29開始對SY11井組進行連續(xù)注油，10 m3/d油，連續(xù)注油120 m3，硝水質量未見改善，停止注油(圖7)。2010-04以后開始以每隔10 d補充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)，累計生產(chǎn)硝水32.48余萬m3，開采芒硝16.51萬t，目前采出程度在33.35%，服務時間僅39個月(表2)。分析認為由于SY11-1井芒硝礦上部有5.3 m厚的石鹽層，生產(chǎn)初期流量過大，又沒有采用油墊法開采，導致SY11-1井很快上溶至石鹽層，所以后期補救注油效果不明顯。

圖7 SY11井組硝水質量分析圖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)的井在建槽期就開始采用油墊法開采，投產(chǎn)后一直堅持不間斷注油(圖8)，使硝水質量長期保持Na2SO4含量在300 g/L～350 g/L，NaCl含量低于50 g/L的高水準(圖8)。

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

KK1井組累計生產(chǎn)硝水100.52×104m3，開采芒硝33.48×104t，目前采出程度在53.26%，服務時間達到95個月(表2)。KK2井組于2017-02硝水質量直線下降至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(對井)油墊生產(chǎn)使用效果統(tǒng)計表Tab.2 Statistics of production and use effect of nitrate well (well to well) oil pad in Xinyuan company

對比SY三口井和KK二口井開采情況，不難發(fā)現(xiàn)，通過實施油墊措施后，KK井組硝水質量一直保持很高，硝水指標得到明顯改善，硝井穩(wěn)產(chǎn)周期明顯延長，井組可采儲量采收率得到提高，服務時間也延長，取得了較好的效果。

4.3 油墊使用與優(yōu)化

新源公司自實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)硝井已累計注油8 850.26 m3。自實施油墊工藝后至今，近10 a開采，目前大部分芒硝井與井組進入了開發(fā)中后期，但從油墊使用效果來看，油墊的使用確保了硝井組(井)長時間、高質量的穩(wěn)定生產(chǎn)。

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

通過多年來的實踐與探索，確認了油墊工藝可以減緩水溶礦層上溶速度，相對加大側溶，控制了溶腔形態(tài)，保證了硝水質量長期穩(wěn)定和延長井組服務年限。也證實了油墊法開采的可行性，并探索出適合本礦區(qū)實際情況的技術流程與操作規(guī)范，形成相對完善的油墊法開采工藝技術，達到科學合理注油，提高了油墊效果，來提高并保證了硝水質量，提高芒硝采收率。

優(yōu)化后油墊法開采工藝技術應用，單井開采一般采用兩管油墊法，由中心管進行定期注油，注油按3 cm油墊層設計。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，建槽期注油量預計在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。

對井井組開采一般采用注水井套管定期注油，注油按3 cm油墊層設計。建槽期注水量和注油量基本參照單井注油工藝運行，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 結論與認識

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