油垫工艺在淮安赵集盐矿的应用研究

杨正凯，张立平

(中国石化江苏新源矿业有限责任公司，江苏 扬州 225012)

1 前言

淮安赵集矿区芒硝矿厚度一般在15 m左右，局部矿区矿层顶部存在一层石盐。芒硝上溶速度快于侧溶速度，如果不控制上溶，很快会溶解至顶部石盐层，造成硝水质量下降，溶腔形态发育也不合理，形成纵向高、横向窄的椭圆柱，降低水平连通井的开采效率，减少采收率。采用油垫工艺开采，主要是在水溶开采顶部形成一个很薄的油垫层，将水与矿体隔开，以控制上溶，迫使溶解作用往水平方向行进，这样可减小侧溶角，改变溶腔的形态，进而达到延长井组服务年限，提高盐层矿石采收率。

2 开发现状

目前在产井组，通过日常注油和集中注油的方式进行油垫开采，硝水质量可以进行调控，产品指标有明显改善，稳产周期也明显增加。截止到2019-12-31，已钻硝井17对，单井9口，累计采出Na2SO4451.48×104t，矿区内共剩余可采储量1 214.48×104t，可采储量采出程度27.1%。

3 矿区前期硝井开采初期的特点

开采井数少、开采量大、无油垫。由于未实施油垫，生产中硝层两端上溶速度相对较快，芒硝溶蚀到顶后上溶到顶部盐层，致使硝水NaCl含量增高，且上升较快。这是早期三对硝井采收率低、稳产时间短的主要原因。

如SY2井组，SY2井于2009-05建槽，随着SY2-1井的完钻，井组于2009-07-16开始投产，投产的半个月内Na2SO4的浓度由310 g/L降至240 g/L左右,含NaCl量由25 g/L上升为80 g/L左右(图1)，2010-08前Na2SO4的浓度下降到200 g/L左右,含NaCl量为145 g/L左右。

图1 SY2井组生产初期硝水质量分析图Fig.1 Analysis chart of nitrate quality in SY2 well group at the initial stage of production

SY11井组于2009-02-24开始投产，至2009-07-09 Na2SO4的浓度由336 g/L降至218 g/L左右,含NaCl量由27 g/L上升为123 g/L左右，被迫停产。

SY5井组于2009-04-01开始投产，至2009-12-31Na2SO4的浓度由357 g/L降至122 g/L左右,含NaCl量由10.7 g/L上升为194 g/L左右。

为了提高采收率，减缓芒硝上溶，2010年在开采过程中引入油垫法的开采工艺，使用0#柴油(冬季为-10#)作为油垫注油。

4 油垫工艺的使用效果与分析

4.1 单井油垫使用效果与分析

KK13井，于2014-10开始建槽期，同期注油，硝水质量在200 g/L左右，2015-04硝水质量开始下降，至2015-09生产硝水的Na2SO4浓度降至74 g/L，NaCl量升至243 g/L，分析其已上溶至上部的石盐矿层(图2)，停产上返，服务时间仅12个月。2016-03注油，生产硝水的Na2SO4浓度有初期250 g/L，升至300 g/L以上，现在仍保持一个较好的质量水平(表1)。

图2 KK13井硝水质量分析图Fig.2 Analysis chart of nitrate water quality of KK13 well

KK14井，于2014-10开始建槽期，同期注油，硝水质量由200 g/L上升至300 g/L以上，2016-08硝水质量开始下降，在油垫的控制下，硝水质量缓缓下降。分析其已上溶至矿层上部的石盐岩层(图3)，至2017-03～04生产硝水的Na2SO4浓度降至150 g/L左右，期间不间断注油，硝水质量有了较大回升，目前仍在生产，服务时间达44个月(表1)。

图3 KK14井硝水质量分析图Fig.3 Analysis chart of nitrate water quality in KK14 well

表1 新源公司硝井(单井)油垫生产使用效果统计表Tab.1 Statistics of production and use effect of nitrate well (single well) oil pad in Xinyuan company

KK6井生产层段上部含石盐层，生产中均使用了油垫工艺(图4)，目前因含盐高，均已关井。从生产效果来看，单井整体硝水质量不高，Na2SO4浓度保持在200 g/L～300 g/L左右，服务时间达到20个月，后在油垫的控制下，硝水质量缓慢下降，至停产，服务时长达到41个月～57个月，单井可采储量采收率78%～100%(表1)，效果较为明显。

图4 KK6井硝水质量分析图Fig.4 Analysis chart of nitrate water quality in well KK6

对比产硝三口单井的开采情况，不难发现:单井硝水质量不高，在200 g/L～300 g/L之间，波动较大；盐硝矿层开采中使用油垫，硝水指标得到改善，硝井稳产周期明显延长；油垫的使用使单井可采储量采收率得到较大提高，服务时间相对延长。

4.2 对井油垫使用效果分析

SY2井组，于2010-08-10开始注油，并坚持10 d 5 m3油，至2010-09-03连续注油138 m3，硝水质量于2010-12月开始恢复到300 g/L左右，得到明显改善，稳产在Na2SO4的浓度280 g/L左右, 含NaCl量为60 g/L左右(图5)，到2013-01 Na2SO4的浓度降到200 g/L以下，继续注油到2013-11未果，停止注油，只生产高盐硝水。分析认为SY2井组在SY2-1井端产硝矿层硝顶虽未发现石盐岩，但在SY2井端矿层硝顶存在1 m石盐岩，因该井组钻井轨迹过高，建槽期未能及时注油和初期生产流量偏大等多因素影响，导致矿层上溶较快，已经溶蚀到矿层顶部石盐岩层。

图5 SY2井组硝水质量分析图Fig.5 Analysis chart of nitrate water quality of well group SY2

SY5井组，2009-05以后一直以SY5井作为主力生产井生产，至2009-12生产流量均>50 m3/h，最高达82.49 m3/h，且未采取油垫措施，致使生产的硝水品质每况愈下，至2009年底硝水浓度很快下降至140 g/L左右，含盐>160 g/L左右，2010-08暂停产(图6)，2011-03转SY5井单井生产，硝水浓度在降至150 g/L左右，2012-08停产，累计生产硝水61.72余万m3，开采芒硝12.06万t，目前采出程度在27.28%，服务时间仅34个月(表2)。分析原因是初期生产流量过大，导致上溶和侧溶过快。

SY11井组，2009-10-18～10-29开始对SY11井组进行连续注油，10 m3/d油，连续注油120 m3，硝水质量未见改善，停止注油(图7)。2010-04以后开始以每隔10 d补充5 m3油的方式注油，但Na2SO4的浓度始终在70 g/L～80 g/L左右,至2011-11停止注油，期间只生产高盐硝水，2012-08停产，累计生产硝水32.48余万m3，开采芒硝16.51万t，目前采出程度在33.35%，服务时间仅39个月(表2)。分析认为由于SY11-1井芒硝矿上部有5.3 m厚的石盐层，生产初期流量过大，又没有采用油垫法开采，导致SY11-1井很快上溶至石盐层，所以后期补救注油效果不明显。

图7 SY11井组硝水质量分析图Fig.7 Analysis chart of nitrate water quality of well group SY11

KK1、KK2井组于2010-02～03近同期后投产，投产的井在建槽期就开始采用油垫法开采，投产后一直坚持不间断注油(图8)，使硝水质量长期保持Na2SO4含量在300 g/L～350 g/L，NaCl含量低于50 g/L的高水准(图8)。

图8 KK1、KK2井组日平均注油统计Fig.8 Daily average oil injection statistics of KK1 and KK2 well groups

KK1井组累计生产硝水100.52×104m3，开采芒硝33.48×104t，目前采出程度在53.26%，服务时间达到95个月(表2)。KK2井组于2017-02硝水质量直线下降至100 g/L左右，注油于2018-04停止，直至现在硝水质量(如图9)乃在下降，种种迹象表明，该井已经上溶至矿层上部的石盐矿层。

图9 KK1、KK2井组硝水质量分析图Fig.9 Analysis chart of nitrate water quality of well group KK1 and KK2

表2 新源公司硝井(对井)油垫生产使用效果统计表Tab.2 Statistics of production and use effect of nitrate well (well to well) oil pad in Xinyuan company

对比SY三口井和KK二口井开采情况，不难发现，通过实施油垫措施后，KK井组硝水质量一直保持很高，硝水指标得到明显改善，硝井稳产周期明显延长，井组可采储量采收率得到提高，服务时间也延长，取得了较好的效果。

4.3 油垫使用与优化

新源公司自实施硝井油垫控制上溶工艺以后，从初期40 m3/月～50 m3/月注油量开始，随着生产井的增加，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(图10)，截止2018-06，矿区硝井已累计注油8 850.26 m3。自实施油垫工艺后至今，近10 a开采，目前大部分芒硝井与井组进入了开发中后期，但从油垫使用效果来看，油垫的使用确保了硝井组(井)长时间、高质量的稳定生产。

图10 新源公司硝井月注油统计Fig.10 Monthly oil injection statistics of nitrate wells in Xinyuan company

通过多年来的实践与探索，确认了油垫工艺可以减缓水溶矿层上溶速度，相对加大侧溶，控制了溶腔形态，保证了硝水质量长期稳定和延长井组服务年限。也证实了油垫法开采的可行性，并探索出适合本矿区实际情况的技术流程与操作规范，形成相对完善的油垫法开采工艺技术，达到科学合理注油，提高了油垫效果，来提高并保证了硝水质量，提高芒硝采收率。

优化后油垫法开采工艺技术应用，单井开采一般采用两管油垫法，由中心管进行定期注油，注油按3 cm油垫层设计。建槽期第一阶段7 d～10 d，注水量为3 m3/h～6 m3/h，注油量为0.3 m3～0.5 m3，3 d/次～4 d/次；建槽期第二阶段20 d～40 d，注水量为5 m3/h～8 m3/h，注油量为0.2 m3～0.5 m3，3 d/次～5 d/次；建槽期第三阶段190 d～220 d，注水量为7 m3/h～10 m3/h，注油量为0.2 m3～0.5 m3，2 d/次～3 d/次，建槽期注油量预计在101 m3；生产期注水量为10 m3/h～15 m3/h，注油量为0.4 m3～1.0 m3，4 d/次～5 d/次。

对井井组开采一般采用注水井套管定期注油，注油按3 cm油垫层设计。建槽期注水量和注油量基本参照单井注油工艺运行，生产期注水量为20 m3/h～30 m3/h，注油量为1.0 m3/3 d～1.5 m3/3 d。

5 结论与认识

硝矿投产至今，随着地下岩盐开采不断深入，硝井盐含量上升的数量越来越多，存在的问题也越来越突出。通过多年来的实践与探索，由自由开采模式调整为油垫开采模式， 由不定期不定量注油调整为定期定量计划注油，使得硝井开采质量和年限问题得到解决，既稳定了硝水质量、延长了井组服务年限、提高了采收率，同时又满足硝水生产任务需要。油垫法开采的可行性，对该区盐类矿床的勘探开发生产具有重要的指导意义。