優(yōu)秀畢業(yè)設計]威西長山巖鹽礦區(qū)水溶開采關鍵技術及其應用研究

1、分類號 密 級U D C 編 號工程碩士學位論文工程碩士學位論文題名和副題名題名和副題名 威西長山巖鹽礦區(qū)水溶開采關鍵技術及其應用研究威西長山巖鹽礦區(qū)水溶開采關鍵技術及其應用研究 作作 者者 姓姓 名名 指導教師姓名及職稱指導教師姓名及職稱 教授教授 工程碩士領域名稱工程碩士領域名稱 地地 質質 工工 程程 論文提交日期論文提交日期 2021.5 論文辯論日期論文辯論日期 學位授予單位和日期學位授予單位和日期 年年 月月辯論委員會主席辯論委員會主席 評閱人評閱人 2021 年年 05 月月分類號 學校代碼：U D C 密級 學號：XXX 工程碩士學位論文工程碩士學位論文威西長山巖鹽礦區(qū)水溶開采

2、關鍵技術威西長山巖鹽礦區(qū)水溶開采關鍵技術及其應用研究及其應用研究指導教師姓名及職稱 教授教授 高工高工工程碩士領域名稱 地地 質質 工工 程程論文提交日期 2021.5 論文辯論日期 學位授予單位和日期 年 月辯論委員會主席 評閱人 2021 年 05 月獨創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得 XXX 或其他教育機構的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何奉獻均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。學位論文作者簽名： 年

3、 月 日學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解 XXX 有關保存、使用學位論文的規(guī)定，有權保存并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權 XXX 可以將學位論文的全部或局部內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編學位論文。保密的學位論文在解密后適用本授權書學位論文作者簽名：學位論文作者導師簽名： 年 月 日威西長山巖鹽礦區(qū)水溶開采關鍵技術及其應用研究威西長山巖鹽礦區(qū)水溶開采關鍵技術及其應用研究摘摘 要要四川自貢長山巖鹽礦區(qū)由于受到區(qū)域構造應力、斷層牽引力、旋扭應力等的影響，在鹽層頂、底板的剛性巖層中產生了大量的羽狀裂隙，

4、巖層的整體結構遭受破壞。在采用鉆井水溶開采時，圍巖極易垮塌，使生產鹵井產能降低，造成鹵井生產平安期大大縮短。開采中后期鹽礦采區(qū)出現(xiàn)大面積連通,廢鹵井增多，注水井結垢嚴重，鹵水質量下降，巖鹽回采率較低。在開辟巖鹽新區(qū)時，由于對礦區(qū)水文地質條件研究不夠充分，采區(qū)選擇不合理，造成兩大采區(qū)嚴重漏失，局部鹵井生產能力不能恢復，生產本錢大幅上升。為了提高生產能力,增加企業(yè)經(jīng)濟效益，解決以上問題已迫在眉捷。本文在充分利用已有研究成果和近四十年生產資料的根底上，系統(tǒng)分析了影響鹵井平安生產期的各種因素,并采用數(shù)學方法探討了最優(yōu)油管漂浮度問題，提出了延長鹵井平安生產期的方法。通過應用酸洗、水平井等新技術、新工藝解

5、決了大面積連通采區(qū)巖鹽回采率低的問題；通過系統(tǒng)分析嚴重漏失采區(qū)的漏失原因和漏失預測，提出嚴重漏失采區(qū)生產能力恢復方法，降低了生產本錢投入大的問題，提高了礦區(qū)生產效益。關鍵詞：鹽礦；水溶開采；生產平安期；最優(yōu)油管漂浮度；酸洗；水平井Research on the key techniques and its application of solution mining in Changshan rock salt deposit of Zigong cityIAbstractChangshan salt mine is located in Zigong, Sichuan. With the i

6、nfluences of regional structure, fault traction, rotary stress, diverse of feather fissures richly occured in the rigid rock strata, which broke up rock integrity. In the course of water soluble mining, wall rock is easy broken down. The productive safe period and capability decreased. During the mi

7、d-later period of mining, cave expanded to form a connected region, so many salt wells have to be discarded. Inject water wells scaled and stope rate decreased. The hydrogeological condition of the mine have been investigated insufficiently and mining site was unreasonably selected so that two of br

8、ine pits leaked severely, which caused the productive cost to increase. For the order of improving enterprise income, its urgent to resolve those problems. Based on previous research results and productive data for a span of 40 years, the author discussed a variety of factors about productive safe p

9、eriod of salt wells, and studied optimum sinking depth of vitta, and then obtained the methods of prolonging safe period. At the same time the , extraction rate of brine at connected mining site was improved by means of acid washing and horizontal well, the leakage of brine was analyzed and the reso

10、lutions to increase the productive capability were made. These measures help economical benefit to boom. Keywords：salt deposit; solution mining; productive safty period; optimum sinking depth; acid washing; horizontal well目 錄摘要.IABSTRACT .II第 1 章 緒 論.1 巖鹽鉆井水溶開采簡介.1 威西鹽礦體及長山礦區(qū)概況.1 威西鹽礦體概況.11.2.2 威西長山

11、巖鹽礦區(qū)長山鹽礦概況.1 選題依據(jù)及意義.2 研究內容.4 本文的主要創(chuàng)新點.5第 2 章 威西長山巖鹽礦區(qū)礦區(qū)地質特征.6 礦區(qū)地質.62.1.1 地層.62.1.2 構造.72.1.3 礦產.8 礦床地質.92.2.1 鹽體根本特征.92.2.2 礦石類型及共生組合.102.2.3 礦石質量評述.10 威西長山巖鹽礦區(qū)水文地質簡述.112.3.1 地表水體.112.3.2 地下水文地質特征.112.3.3 礦山供水條件.12第 3 章 延長鹵井平安生產期研究.133.1 開發(fā)技術條件研究.133.1.1 頂板穩(wěn)定性研究.133.1.2 鹽層頂板垮塌及充水情況分析.15 布井、建井、固井方式

12、.19 布井方式.193.2.2 建井方式.213.2.3 固井質量.223.3 生產循環(huán)方式、生產參數(shù)控制、鹵井生產管理.22 生產循環(huán)方式.22 生產參數(shù)控制.22 鹵井生產管理.23 入井管串.24 入井管串組合.24 增強入井管柱穩(wěn)定性.24 鹵井鹽結晶堵管.25 鹵井鹽結晶堵管危害及原理.25 淡鹵靜溶解石膏垢堵與高壓淡水沖洗解堵工藝.26 管串配水降咸工藝.27 射孔、炸管降咸工藝.28 最優(yōu)油管漂浮度研究.28 問題提出與已做工作.28 利用優(yōu)選法確定最優(yōu)油管漂浮度的步驟思考.30 優(yōu)選法在威西長山礦區(qū)的應用實例.38 延長鹵井平安生產期的工藝研究方向.423.7.1 井下頂板固

13、化工藝.42 井下油管強化與脆弱工藝.43 環(huán)隙注油保護工藝.43第 4 章 大面積連通井組提高采出率研究.45 大面積連通井組特點.45 病、廢井多，鹵水質量差.454.1.2 注水井及管線結垢嚴重.45 巖鹽頂板處于相對穩(wěn)定.45 水溶通道復雜.46 滲透量增大，采注比低.46 后期污染概率大.47 大面積連通井組補救井技術的研究應用.47 溶腔未溶死角及水溶涉及區(qū)補救井技術.47 溶腔外圍水平補救井技術的研究應用.50 注水井解垢工藝技術與應用研究.52 注水井現(xiàn)狀及對生產的影響.52 老井結垢垢質分析及室內實驗研究.53 解垢工藝選擇.53 酸洗注水井應用實踐.54第 5 章 嚴重漏失

14、采區(qū)生產恢復研究.57 嚴重漏失采區(qū)概述.57 嚴重漏失采區(qū)漏失成因及漏失通道分析.57 漏失成因分析.575.2.2 漏失通道分析.59 嚴重漏失采區(qū)地下水動力特征分析.60 鉆井水溶開采對地下水活動的影響.60 嚴重漏失采區(qū)地下水動力特征分析.60 嚴重漏失采區(qū)生產恢復.61 生產恢復必要性、可行性分析.61 來牟觀山一線巖鹽頂板高程與出鹵高程分析.64 嚴重漏失采區(qū)生產恢復理論.65 嚴重漏失采區(qū)經(jīng)濟生產恢復方法.66 嚴重漏失采區(qū)將來漏失開展方向與生產恢復方法預測.67結論及建議.68致 謝.70參考文獻.71第第 1 章章 緒緒 論論 巖鹽鉆井水溶開采簡介巖鹽鉆井水溶開采簡介水溶開采

15、就是根據(jù)大局部鹽類礦物易溶于水的特性，把水作溶劑注入礦床，在礦床賦存地進行物理化學作用，將礦床中的鹽類礦物就地溶解，轉變成流動狀態(tài)的溶液鹵水，然后進行采集、輸送的一種采礦方法。鹽是人類不可缺少的營養(yǎng)素，每個人都會定期攝入一定量，否那么影響身體健康；鹽也是很多化工產業(yè)的原料有“化學工業(yè)之母之稱 ，在國計民生中占有相當重要的地位，比方制堿、液氯、鹽酸等；鹽也是很多食品行業(yè)的重要添加劑；冬天公路化雪也可用鹽等。目前中國鹽的年產量約 5000 萬噸，其中井礦鹽年產量 1700 多萬噸。 威西鹽礦體及長山礦區(qū)概況威西鹽礦體及長山礦區(qū)概況1 威西鹽礦體概況四川威西鹽礦體地跨榮縣、井研、犍為、仁壽和樂山五縣

16、市境，屬古代海相沉積巖鹽礦床，為一大型海相沉積單一薄層狀巖鹽礦床，含鹽層位屬中三疊系雷口坡組第三段T2l3 ，巖鹽礦體呈層狀產出，除鹽體東部和南部邊緣地帶有斷層或斷層為鹽體邊界外，其內部構造簡單，產狀平緩，傾角 37。鹽體形似一乒乓球拍，礦體南北長 40km，東西寬 30km，儲量 189 億噸。礦層埋深 800m1700m，一般為 1020m 厚。礦石礦物主要是石鹽，其次為硬石膏，礦石氯化鈉含量在 95%以上，其次是含量小于 5%的硫酸鈣。現(xiàn)礦體上多處采用鉆井水溶法進行開采。開采建井工藝有自然溶蝕連通、油墊建井連通、水力壓裂連通、水平井連通等工藝。1.2.2 威西長山巖鹽礦區(qū)長山鹽礦概況長山

17、巖鹽礦區(qū)位于威西巖鹽體東南部邊緣，行政區(qū)劃屬長山鎮(zhèn)、留佳鎮(zhèn)、來牟鎮(zhèn)、觀山鎮(zhèn)與雙古鎮(zhèn)。礦區(qū)面積約 30km2，礦區(qū)鹽層厚度一般在1416m，平均厚度 15.68m，礦區(qū)石鹽資源儲量約 15 億噸。礦區(qū)內交通方便圖 1-1 ，目前礦區(qū)有生產井 75 眼圖 1-2 ，地探井 9 眼，生產能力 200 萬噸/年。1李祥模等.長山鹽礦礦區(qū)生產勘探報告.自貢：內部出版，1993.圖 1-1 礦區(qū)交通位置圖 選題依據(jù)及意義選題依據(jù)及意義長山鹽礦在“八五攻關前開采工藝技術水平較低， “八五期間，長山鹽礦通過承當并實施國家重點科技攻關工程“巖鹽鉆井水溶開采關鍵技術與裝備的研究，成功地開發(fā)出“巖鹽水溶開采工藝參數(shù)

18、的監(jiān)測與控制的研究 、 “大面積連通井組提高采出率的開發(fā)技術研究、 “單層巖鹽水力壓裂新工藝 、 “薄弱層巖鹽油控梯段雙井連通開采新工藝。通過“八五攻關，在巖鹽開采根底研究領域有一定研究和一些成果，比方“巖鹽水溶特性“巖鹽溶腔穩(wěn)定性研究、 “巖鹽溶腔三場理論研究、 “巖鹽水溶開采生產參數(shù)優(yōu)化研究、 “自動化采鹵工藝技術的研究、 “高分辨地震勘探對溶腔狀態(tài)測定與推斷研究、 “大面積連通井組開采狀態(tài)及補救井的研究 、 “巖鹽壓裂機理和工程應用試驗研究等。“八五后，2002 年水平井技術在長山薄弱層巖鹽礦區(qū)成功應用，使威西巖鹽礦床尤其是長山礦區(qū)內的鉆井水溶開采工藝技術進入一個嶄新時代。長山鹽礦的“八

19、五攻關是基于當時的巖鹽開采技術水平與生產狀況，目前仍然有很多方面需要研究與完善。主要問題分述如下：1、由于威西巖鹽礦區(qū)地質構造的特殊性，巖鹽頂板極不穩(wěn)定，受開采工藝、鉆井工藝等因素的影響，使礦區(qū)鹵井平安生產期較短，制約了礦山快速開展，使礦山生產本錢大幅上升。在“八五期間對鹵井平安生產期有一些研究，也解決了一些問題，但一些關鍵問題未解決，如油管漂浮度與井下頂板穩(wěn)定性研究未涉及。2、長期水溶開采導致地下水文地質條件復雜化，引起地下巖石原始應 圖 1-2 長山巖鹽礦區(qū)井位分布圖力發(fā)生變化，加之固井工藝和質量的局限，使得大量的鹵井病、廢目前長山鹽礦廢病井率超過 50% ，甚至地表溢鹵造成嚴重污染，使大

20、面積連通采區(qū)無法生產，面臨報廢的境地，制約了資源的合理開發(fā)利用，使回采率的較低。通過“八五成果“大面積連通采區(qū)鉆補救井新工藝技術使老區(qū)回采率有一定提高，但補救井工藝技術存在較多缺點，如不能增加控鹽面積、鹵井平安生產期短等，因此老區(qū)在提高回采率上還要想方法。特別是礦區(qū)處于石灰?guī)r地區(qū)，所用淡水含鈣較高，加上未對淡水進行處理，注水井結垢嚴重，有的注水井已堵死，使老區(qū)生產能力受到極大限制，也限制了巖鹽回采率的提高。3、 “八五攻關期間對漏失的井腔生產參數(shù)進行優(yōu)化，對現(xiàn)生產具一定指導意義，但效果不明顯。隨著巖鹽開采的進行，由于采區(qū)選擇的不適宜，造成礦區(qū)內兩大采區(qū)嚴重漏失，采注比低，使礦山生產本錢大幅上升

21、。基于當時的認識和生產資料，未對漏失成因與生產恢復進行系統(tǒng)研究，導致生產恢復投入較大。我國水溶開采技術從 1960 年以后完成了對流法、油氣墊法、水力壓裂法、定向水平井等主要的水溶采礦技術，奠定了現(xiàn)代水溶開采技術的根底。但我國水溶開采技術無論從量或質方面來看，與西方先進工業(yè)國家比擬，仍有很大的差距。長山鹽礦通過近四十年生產，在礦山生產過程中存在這樣或那樣的問題，積累的經(jīng)驗很多，要吸取的教訓也不少，有的教訓是慘痛的，因此對巖鹽開采技術仍需不斷的研究與完善。為了充分開發(fā)利用巖鹽資源，實現(xiàn)巖鹽礦山的可持續(xù)開展，提高礦山企業(yè)的社會、經(jīng)濟效益。針對目前存在的問題，在查閱大量文獻資料和借鑒同類巖鹽礦山成功

22、經(jīng)驗的根底上，分析礦區(qū)近四十年生產資料，總結經(jīng)驗，吸取教訓，解決礦區(qū)生產過程中存在的問題，因此選擇了本課題。通過本研究旨在科學、合理、經(jīng)濟地對長山薄弱層巖鹽礦區(qū)進行開采，科學、合理的解決巖鹽開采過程中出現(xiàn)的各種問題，提高礦區(qū)巖鹽水溶開采技術水平和礦山企業(yè)的效益，使礦山和諧、可持續(xù)開展。 研究內容研究內容目前礦區(qū)通過近四十年的開采，生產資料豐富、經(jīng)驗與教訓不少。但在實際生產中，對存在的問題，大多憑經(jīng)驗運作，缺乏標準，極大阻礙了礦山的開展和資源的充分利用。因此如何充分利用現(xiàn)有研究資料、近四十年生產資料與新技術、新工藝，解決現(xiàn)生產問題，提高企業(yè)經(jīng)濟效益為研究思路，確定如下三方面內容進行研究，分述如下

23、：1、通過礦區(qū)已有地質成果、礦山生產鹵井井史資料的分析，科學、合理地提出嚴重漏失采區(qū)的經(jīng)濟生產恢復建議和今后開展方向。2、通過礦區(qū)已有地質成果、礦山生產鹵井技術資料和生產資料的分析，系統(tǒng)分析影響鹵井平安生產期的因素，找出延長鹵井平安生產期的措施。應用數(shù)學方法解決最優(yōu)油管漂浮度問題，延長鹵井平安生產期，并提出今后延長鹵井平安生產期的工藝研究方向。3、運用并完善“八五科技攻關成果“大面積連通井組提高采出率的開采技術研究，利用水平井補救井技術與酸洗除垢技術解決老采區(qū)生產問題，提高巖鹽回采率。通過以上內容的研究，使礦區(qū)開采技術更加完善，最大限度地合理開發(fā)利用礦區(qū)巖鹽礦石資源，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。 本文的

24、主要創(chuàng)新點本文的主要創(chuàng)新點威西長山巖鹽礦區(qū)開采近四十年，生產資料豐富、經(jīng)驗與教訓不少，但在實際生產中，對存在的問題，大多憑經(jīng)驗運作，極大阻礙了礦山的開展和資源的充分利用。本人從事巖鹽鉆井水溶開采技術與管理工作 15 年多，在這方面積累了豐富經(jīng)驗，針對礦山存在的問題，在充分利用現(xiàn)有研究資料、近四十年生產資料與鉆井水溶開采新工藝的根底上進行如下創(chuàng)新：1、應用數(shù)學方法，解決油管漂浮度難題，并提出今后延長鹵井平安生產期研究方向。2、應用新技術酸洗 、新工藝水平井完善已有研究成果，解決大面積連通采區(qū)巖鹽回采率低的問題。3、系統(tǒng)分析嚴重漏失采區(qū)的漏失成因，從中找出經(jīng)濟生產恢復方法，解決生產恢復投入大的問題

25、，并預測今后漏失開展方向與生產恢復方法。第第 2 章章 威西長山巖鹽礦區(qū)礦區(qū)地質特征威西長山巖鹽礦區(qū)礦區(qū)地質特征1 礦區(qū)地質礦區(qū)地質2.1.1 地層礦區(qū)內出露最老地層為中三疊系雷口坡組第四段，零星分布于東北角，最新地層為中侏羅系沙溪廟組上亞組。其間的上三疊系須家河組地層于礦區(qū)東部沿地形等高線由老而新地呈不規(guī)那么帶狀展布，在南部那么組成鐵山背斜的軸部及兩翼，或沿斷層呈帶狀分布；中下侏羅系自流井群地層在東部零星出露，在南部那么組成背斜的兩翼或向斜核部表 2-1 。表 2-1 長山巖鹽鹽礦區(qū)地層簡表地層系統(tǒng)系統(tǒng)組(群)段亞組代號一般厚度m巖性簡述上亞組J2s2124紫紅色泥巖夾砂巖，粉砂巖。底部為砂

26、巖。中統(tǒng)沙溪廟組下亞組J2s1100灰綠色中粒厚塊狀砂巖夾紫紅色泥巖。五段J1-2zl530-40上部為紫紅色泥巖夾砂巖；中、下部為黃褐色、灰綠色中-粗粒、厚層-塊狀長石石英砂巖；底部為礫巖。四段J1-2zl446-52淺灰色、灰褐色灰?guī)r與紫紅色、灰綠色泥巖鈣質泥巖呈不等厚互層。三段J1-2zl3100-103紫紅色、暗紫紅色泥巖夾砂巖、粉砂巖及泥質粉砂巖團塊和透鏡體。二段J1-2zl26-8頂為深灰色頁巖，其下為深灰色、褐灰色生物碎屑灰?guī)r。侏羅系中下統(tǒng)自流井群一段J1-2zl166-75紫紅色、暗紫紅色泥巖夾灰色、灰綠色細-中粒長石石英砂巖。1李祥模等.長山鹽礦礦區(qū)生產勘探報告.自貢：內部出

27、版，1993.六段T3xj67-11淺灰色、灰白色細-中粒長石石英砂巖。五段T3xj535-60深灰色、灰黑色頁巖、砂質頁巖夾灰白色長石石英砂巖，頁巖中見煤線和煤屑。四段T3xj4141-150淺灰色、灰白色細-中粒長石石英砂巖，中下部夾深灰黑色砂質頁巖。為區(qū)域黃鹵產層。三段T3xj3120-135深灰色、灰黑色頁巖、砂質頁巖夾淺灰色、灰白色長石石英砂巖。頁巖中見煤線及煤屑。二段T3xj243-55淺灰色、灰白色細-中粒長石石英砂巖。為區(qū)域黃鹵產層。上統(tǒng)須家河組一段T3xj1135-155上部：深灰色、灰黑色頁巖、砂質頁巖夾砂巖及煤線。中部：淺灰色、灰色長石石英砂巖。下部：深灰色、灰黑色頁巖、

28、砂質頁巖夾砂巖及煤線。本層與下伏地層呈假整合接觸。五段加四段T2l4+560-70頂為褐灰色角礫狀灰?guī)r或角礫狀白云巖 ；上部為褐灰色-深灰色灰?guī)r，中、下部褐灰色-深灰色白云巖、含灰質白云巖、泥質白云巖間夾同色灰?guī)r和灰褐色硬石膏巖。三段T2l3220-240上部：褐灰色-灰色厚層塊狀灰?guī)r、白云質灰?guī)r夾同色白云巖。下部：褐灰色-深灰色泥質灰?guī)r、灰?guī)r夾灰褐色硬石膏巖及巖鹽未見底 。三三疊系中統(tǒng)雷口坡組二段加一段T2l2-1128未完上部硬石膏與白云巖互層，下部灰褐色泥巖夾硬石膏。2.1.2 構造1褶皺構造區(qū)內無褶皺構造發(fā)育，為地層走向近南北，向西緩傾37的單斜構造。區(qū)內地腹地層與地表走向根本一致，仍

29、為近南北走向，向西緩傾的單斜構造。2斷裂和裂隙構造區(qū)內的構造形態(tài)與區(qū)域構造形態(tài)完全一致。但礦區(qū)南部及東南部毗鄰區(qū)域構造發(fā)育，區(qū)域的主要斷層都集中在這一弧形構造復雜帶上。與礦區(qū)地質息息相關的有真武山斷層、沙魁寨斷層和回龍場斷層圖 2-1 。圖 2-1 威西巖鹽體及周邊構造格局略圖斷層：1涂家廟斷層；2梨兒園斷層；3回龍場斷層；4沙魁寨斷層；5真武山斷層；6鐵山斷層；7龍頭窩斷層；8老鷹巖斷層。背斜：松峰場背斜；雙古背斜；長山橋背斜；雙河口背斜；鐵山背斜；盤家山背斜；壽保場背斜；金銀坎背斜；老龍壩背斜；松峰-羅城陡帶。真武山斷層緊鄰礦區(qū)的東南邊界，距最近的 108110 井組約 2.6km，該井組

30、未曾鉆遇，證明斷層未切穿鹽層及頂板以上地層。沙魁寨斷層距長山礦區(qū)東界大約 3km。為西盤向北扭動的壓扭性逆斷層?；佚垐鰯鄬訛閰^(qū)域南北向構造帶的主斷層之一，為西盤向北扭動的壓扭性逆斷層。這三條斷層對本區(qū)地層沉積的連續(xù)性未構成直接影響，但斷層控制了威西鹽體的東部和南部邊界，礦區(qū)處于斷層的上盤，受構造力和斷層牽引力的影響較大，從而破壞了巖層的整體結構，導致區(qū)內地表裂隙和巖鹽層頂板裂隙發(fā)育。2 礦產區(qū)內礦產主要有雷口坡三段的巖鹽和黑鹵水；須家河組的煤和黃鹵水；地表的砂巖，石灰?guī)r可做建筑材料和石灰原料；有少量的石油和天然氣，但不具工業(yè)開采價值。 礦床地質礦床地質2.2.1 鹽體根本特征1含鹽系剖面特征三

31、疊系雷口坡組第三段T2l3為本區(qū)含鹽系，巖性以石灰?guī)r為主，間夾硬石膏巖和白云巖，鹽層即賦存于剖面中下部。雷三段頂部以厚層石灰?guī)r與雷四段T2l4白云巖分界，底部以薄層板狀含泥質灰?guī)r與雷二段T2l2硬石膏巖為界。含鹽系剖面結構簡單，巖類組合以石灰?guī)r為主，由石灰?guī)r、白云巖、硬石膏巖和石鹽巖四大巖類組成，巖石比例為：石灰?guī)r 74.95%，白云巖 5.27%，硬石膏巖 12.18%，石鹽巖 2.6%。據(jù)揭探井資料統(tǒng)計，含鹽系厚度為 253.24 m298.70m，平均厚度 272.96 m。從井研長山、馬踏羅城、羅城高鳳三條剖面比照資料說明，威西地區(qū) T2l3含鹽系各亞段厚度均較穩(wěn)定，假設扣除鹽層厚度，

32、各亞段厚度變化幅度全部30%，且各亞段有以竹園留佳為基線，東部 T2l3-3較厚，T2l3-2較薄，而西部那么相反，T2l3-3較薄，T2l3-2較厚，兩者呈互補關系，假設以整個含鹽系相比照，將顯示出更加穩(wěn)定的特點。2鹽層頂、底板地質特征鹽層直接頂板一般厚約 0.801.50m，最厚 2.79m，最薄 0.43m，為灰褐色細中晶結構中厚層硬石膏巖，硬石膏巖與鹽巖的接觸界面清晰，接觸面凹凸不平，有 23cm 厚的鹽質硬石膏巖。其上依序為：含硬石膏斑晶灰?guī)r；破碎灰?guī)r；中厚層狀灰?guī)r；云朵狀硬石膏巖，俗稱標準層硬石膏巖，為威西地區(qū)的鹽上標志層。間接頂板為云朵狀硬石膏巖以上的雷口坡組三段中、上部地層，雷

33、口坡組四段加五段的白云巖及灰?guī)r。鹽層的直接底板一般厚 0.30 m0.80m，最厚 1.50m，最薄 0.12m；為灰褐色硬石膏巖，與鹽層的接觸界面清晰，接觸面凹凸不平。距鹽層底界面7m8m 的泥質灰?guī)r中，夾一層 0.3m0.5m 厚含生物化石灰?guī)r，為威西地區(qū)鹽下標志層。3鹽層剖面結構威西鹽層剖面結構簡單，由無色深灰黑色相間的單一純石鹽巖組成，上部色較淺，常見透明度好的巨晶石鹽巖和粗晶石鹽巖；中部深色鹽居多，呈半透明狀，以中粒為主；下部亦以淺色鹽為主，常夾泥質白云質條紋，硬石膏多以星點、斑點或團塊形式產于深色鹽中。根據(jù)硬石膏賦存狀態(tài)及含量變化，由下至上大致可進一步細分為六個自然層：淺褐色、褐灰

34、夾灰白色含硬石膏星點及泥質條紋的帶狀石鹽層?；野住\灰色塊狀石鹽巖夾帶狀石鹽巖?；摇⒑诨液彩鄺l帶石鹽巖稱下黑色層淺灰、灰白與深灰、灰色不等厚互層的帶狀霧狀石鹽層。灰黑夾灰色含硬石膏團塊或條帶石鹽巖稱上黑色層淺灰、灰白色巨晶和粗晶質純塊狀石鹽巖夾帶狀石鹽巖區(qū)內多數(shù)井鹽層結構六分清晰，少數(shù)井上下黑色層顏色變淺，含膏量減少，側變?yōu)楹彩嘈屈c的石鹽巖。2.2.2 礦石類型及共生組合威西鹽礦層根據(jù) NaCl 和 CaSO4含量可分為兩大類：.石鹽層：NaCl95%，CaSO45%；.含硬石膏石鹽層：NaCl8095%，CaSO4520%；由于鹽礦層的主要組分含量變化甚小，亞類劃分著重考慮礦石的結構

35、和硬石膏的賦存狀態(tài)，可進一步分為七種自然類型表 22 。表 22 鹽礦石自然類型劃分簡表石鹽含硬石膏石鹽組分塊狀石鹽霧狀石鹽帶狀石鹽花斑狀石鹽含硬石膏斑點石鹽含硬石膏團塊石鹽含硬石膏條帶石鹽NaCl%多979595959585958095CaSO4%多225255555礦石比例(%)1555055510本區(qū)石鹽巖，以塊狀和條帶狀石鹽巖為主，約占礦石總量的 6070%，其他類型礦石約占 3040%。含硬石膏團塊和條帶的石鹽巖主要分布在羅城礦區(qū)及其附近，東部和北部較少。石鹽的共生礦物主要為硬石膏，此外有少量白云石、方解石及微量菱鎂礦、泥質、有機質等，偶見自生石英和黃鐵礦。2.2.3 礦石質量評述根

36、據(jù)化學分析結果，區(qū)內石鹽巖的主要離子組分僅有 Na+、Cl-兩項，次要離子組分為 Ca2+、Mg2+、SO42-、和 CO32-等四項，其他組分含量甚微。長山鹽礦區(qū)工程平均含量 NaCl 全部95%，礦石品級屬級品，質量上乘，為優(yōu)質化工原料。 威西長山巖鹽礦區(qū)水文地質簡述威西長山巖鹽礦區(qū)水文地質簡述2.3.1 地表水體區(qū)內農田廣布，水庫，山灣水塘，井泉較多，降雨多聚集其間，地表逕流不發(fā)育。越溪河由北而南，再折向東南流經(jīng)區(qū)東、南邊緣。礦區(qū)內尚有較大的支流 6 條，分布在觀山、吳家沖、踏水橋、姚家橋、石碑溝和宋家沖等地。區(qū)內自北向南有儲水量 10 萬120 萬 m3的金銀橋、三河口、勁松、爛溝坡、

37、金竹溝和同心等 6 個水庫；主要儲雨水灌溉農田。井、泉頗多，民井遍布各居民點；泉水點分布在灰?guī)r，砂巖露頭區(qū)，地表潛水主要位于河谷地帶。2.3.2 地下水文地質特征區(qū)內鹽巖上覆地層除地表出露外，尚有自流井群一段的泥巖，須家河的碎屑巖煤系地層和雷口坡組有碳酸鹽巖地層組成一套含、隔相間排列的含水系，自上而下劃分 4 個含水巖組。1J1-2zL4+5含水巖組由涼高山砂巖孔隙含水和大安寨灰?guī)r巖溶裂隙含水層組成。多裸露地表，含淡水較豐富，于來牟觀山一帶，鉆井中普遍漏失嚴重。2J1-2zL1-3含水巖組主要由郭家坳砂巖，東岳廟灰?guī)r和珍珠沖泥巖層的砂巖透鏡體組成，水量小、施工中鉆遇該層未發(fā)生井漏。3T3xj

38、含水巖組本巖組由五個含水層五個隔水層平行疊置而成，區(qū)內多埋深地腹，各含水層均由長石石英砂巖組成，須四上、下亞段和須二段為中等含水層，屬區(qū)域黃鹵主產層，但鹵水濃度低，據(jù)鐵 34 井水化學分析結果，須四段總礦化度僅6.16g/l，須二段 76.02g/l，水質 Na-cl 型，不具工業(yè)開采價值。4T2l 含水巖組鹽巖以上由碳酸鹽巖組成一個厚度大，封閉性較好的油、氣鹵儲集層。其間夾23 層硬石膏巖，具有一定的隔水作用。主要由灰?guī)r、泥質灰?guī)r、白云巖組成，構造縫隙和微裂隙發(fā)育，連通性好，具較好的儲集性能，為巖溶-裂隙強含水層，并含天然氣和黑鹵水。據(jù)鐵 34 井水化學分析結果，總礦化度 175.21g/l

39、，水質Na-cl 型。鉆井施工說明：T3xj、T2l 兩個含水組，在長山采區(qū)無涌、無漏，但在踏子以西，尤其是來牟觀山一帶涌或漏明顯，局部井段出現(xiàn)大涌、大漏。涌漏均發(fā)生在 T3Xj 的三個含水段和 T2L4下部、T2L3鹽巖層以上 100m 左右井段。說明了區(qū)內地下水文地質條件較東部復雜，西部巖層孔隙、裂隙和巖溶裂隙較東部發(fā)育，富水性也比西部好見表 23 。表 23 來牟、碾子坪采區(qū)鹵井鉆進中涌漏顯示統(tǒng)計表井號井段m層位涌漏量m3/h備注T3xj18.28T3xj18.28115840860T2l3微涌119T3xj118T2l4有進無出137T2l4有進無出T2l4有進無出138T2l422.

40、26.84鉆進中涌黑鹵T3xj42.10有進無出堵漏成功T2l427涌黑鹵水 7Be301T2l3有進無出堵漏成功302T2xj421.1526.36堵漏成功T2l3有進無出T2l3有進無出303T2l3有進無出分段堵漏成功T3xj429.66T3xj310.0304T3xj114.0分段堵漏成功T3xj372.0306T2l3有進無出分段堵漏成功T3xj3嚴重307T2l3嚴重注：表示涌，表示漏上述各含水層，沿走向和傾向變化不大。各含水層間有泥巖，頁巖相隔，獨成系統(tǒng)，彼此之間不發(fā)生水力聯(lián)系。2.3.3 礦山供水條件越溪河自東北向西南流經(jīng)礦區(qū)東南側，河上游有 6 座總庫容量 731 萬 m3的

41、水庫，下游有我礦自建儲水量 240 萬 m3的正江水庫，滿足工農業(yè)及民用之需。第第 3 章章 延長鹵井平安生產期研究延長鹵井平安生產期研究鹵井生產平安生產期是指鹵井投入產鹵至失去生產能力的這一段時間。鹵井失去生產能力的表現(xiàn)是頂板垮塌等因素造成油管斷落而失去生產能力，另一種表現(xiàn)是油管穿孔，而使鹵井咸量低失去生產能力，這兩種表現(xiàn)在長山鹽礦較多。本文所探討的是在威西巖鹽礦體特定的頂板巖性條件下的鹵井生產平安生產期。威西巖鹽礦區(qū)鹵井平安生產期短，因此對延長鹵井平安生產期進行系統(tǒng)研究迫在眉捷。鉆井水溶開采具有其復雜性，而其中延長鹵井平安生產期是一個系統(tǒng)的、綜合性課題，它需要多方面的工作相配合才能得以完成

42、，從而提高企業(yè)經(jīng)濟效益。長山鹽礦經(jīng)過近四十年的巖鹽開采實踐，在延長鹵井平安生產期方面積累了一套很好的方法和措施，影響鹵井平安生產期的主因是巖鹽的頂板力學性質，如頂板物理力學性質好，頂板不易垮塌，平安生產期相對較長，但垮塌是絕對的，不垮是相對的。當一個礦區(qū)頂板力學性質一定后，影響鹵井平安生產期的因素有：1、布井、固井、建井方式；2、生產循環(huán)方式、生產參數(shù)控制、鹵井生產管理；3、入井管串；4、鹽結晶堵管；5、油管漂浮度等，各種因素相互作用，相互影響，影響著鹵井平安生產期。3.1 開發(fā)技術條件研究開發(fā)技術條件研究13.1.1 頂板穩(wěn)定性研究1頂板結構特征轄區(qū)鹽層間接頂板由雷口坡三段中上部及雷口坡組四

43、段加五段地層組成，自上至下為：T2l4+5：頂部為角礫巖或角礫狀灰?guī)r、白云巖，其下為灰?guī)r、含白云質灰?guī)r、灰質白云巖、白云巖、泥質白云巖間夾薄層硬石膏層。根據(jù)鉆井資料，區(qū)內剝蝕程度不一，東南部雷口坡組五段已剝蝕殆盡，僅西北部殘存，雷口坡組四段加五段地層自東向西有由薄增厚的趨勢，其厚在 3091.5m 間，一般厚4165m表 3-1 。1萬天霞等.威西巖鹽礦體自貢轄區(qū)開發(fā)利用規(guī)劃研究技術報告.自貢：內部出版，1999.表 3-1 T2l4+5地層厚度變化表自東向西井號107113116125215131125137142厚度m303263T2l3：中上部為厚層塊狀灰?guī)r夾 23 層白云巖，個別夾一層

44、硬石膏巖；中下部為泥質灰?guī)r夾多層薄層灰?guī)r和 23 層硬石膏巖組成，距鹽層頂界面的厚度為 202.77m302 井 ，最薄為 149.75m127 井 ，一般 155190m，其厚度變化不大。從鹽層頂板 T2l3和 T2l4+5地層厚度的變化，反映了兩巖性段地層的消長關系，一般 T2l3增厚時 T2l4+5那么減薄，反之那么相反，說明整個頂板地層厚度變化不大，最厚與最薄之間僅相差 40m 左右。鹽層的直接頂板系指云朵狀硬石膏巖與頂板硬石膏巖之間的一段地層，最厚 25.8m204 井 ，最薄 17.13m111 井 ，一般厚 19.423.5m，自上而下：由灰褐色含不規(guī)那么泥質灰?guī)r團塊和泥質、有機

45、質條紋的硬石膏巖，俗稱標準層硬石膏層厚 37m ；褐灰深灰色泥質灰?guī)r夾薄層中厚層狀灰?guī)r厚711m ；灰深灰色中厚層狀灰?guī)r，構造裂隙發(fā)育，破碎，稱破碎灰?guī)r厚 25m ；灰深灰色中厚狀灰?guī)r，含硬石膏斑晶，稱斑晶灰?guī)r厚13m ；灰褐色含泥質、有機質條紋的硬石膏巖厚 0.81.5m組成直接頂板。云朵狀硬石膏巖在原始狀態(tài)下地層不易垮塌，穩(wěn)定性較好；泥質灰?guī)r遇水后強度將大大降低，穩(wěn)定性較“云朵狀硬石膏巖差；破碎灰?guī)r微裂隙較發(fā)育，穩(wěn)定性極差；斑晶灰?guī)r穩(wěn)定性與“破碎灰?guī)r相似；頂板硬石膏巖在原始狀態(tài)下穩(wěn)定性應屬較好，但在采鹽過程中易于水化，其穩(wěn)定性將大大降低。總之，本區(qū)鹽層頂板穩(wěn)定性較差，是形成頂板垮塌的主要原

46、因。2巖溶、裂隙發(fā)育情況據(jù)鉆井取芯資料，泥質灰?guī)r層中，層間裂隙發(fā)育，巖芯多沿層面破裂呈厚餅狀，長度一般小于 10cm，風化后呈頁狀，機械強度較差，遇水易碎解和泥化。因位其上部，初期尚較穩(wěn)定，當頂板逐步垮塌后，該巖層裸露，泥質灰?guī)r長期受水浸泡，泥化強烈，后期那么出現(xiàn)不穩(wěn)定因素。破碎灰?guī)r溶蝕現(xiàn)象明顯，次生垂直構造裂隙和縫合線較發(fā)育，并伴有斜交裂隙，所獲巖芯絕大多數(shù)沿裂隙面和縫合線破裂，呈碎塊狀，收獲率較低，是頂板垮塌的重要層位，亦是黑鹵和天然氣的主要儲集層段。斑晶灰?guī)r巖溶、裂隙均不發(fā)育，巖石質純致密，應屬穩(wěn)定巖層，但厚度小，條紋狀硬石膏巖和頂部云朵狀硬石膏巖柔性較強，也因厚度小，易水化，而無法承受

47、溶腔壓力與地層壓力之間壓力差的作用，導致垮塌。間接頂板指直接頂板巖層以上的雷口坡組地層，厚度一般大于 200m，自上而下由白云巖、厚層塊狀灰?guī)r和泥質灰?guī)r三套巖層組成。據(jù)地探井取芯資料，白云巖由于古巖溶的存在，次生巖溶、洞隙較發(fā)育，為黑鹵水和天然氣的儲集提供了條件。厚層塊狀灰?guī)r構造裂隙相對發(fā)育，局部地段呈網(wǎng)狀，巖溶亦發(fā)育，是黑鹵水和天然氣的主要儲集層。泥質灰?guī)r層間裂隙發(fā)育，機械強度相對較差，遇水易碎解和泥化，其間所夾灰?guī)r巖溶裂隙發(fā)育，亦儲集黑鹵水和天然氣。在鉆井中的井涌和井漏，也說明巖溶、裂隙較發(fā)育，但不均勻。頂板巖層裂隙發(fā)育的普遍性和差異性主要與構造應力有關，本區(qū)屬一旋卷構造，在扭應力作用下，

48、鹽層頂?shù)灼毡榘l(fā)生相對位移，故裂隙發(fā)育較普遍，位移距離以盤旋面附近為最大，向中部逐漸減小，裂隙發(fā)育亦以邊部為最強烈，向中部逐漸減弱。裂隙在縱向上的分布主要受巖性控制，灰?guī)r脆性較大，具塊狀構造，垂直裂隙發(fā)育；泥質灰?guī)r強度中等，層理較發(fā)育，那么以層間裂隙為主；硬石膏屬塑性巖層，根本上無裂隙發(fā)育。實踐證明巖溶、裂隙的發(fā)育對頂板穩(wěn)定極為不利。3.1.2 鹽層頂板垮塌及充水情況分析1鹽層頂板垮塌原因轄區(qū)毗鄰區(qū)域東南斷裂帶，處于斷層的上盤，受區(qū)域構造應力和斷層牽引力的影響較大，致使鹽層頂板以上地層構造裂隙發(fā)育，是鹽層頂板不夠穩(wěn)定的重要因素。導致頂板垮塌有以下幾方面的原因：巖層結構與裂隙發(fā)育根據(jù)前述，頂板巖層

49、中屬穩(wěn)定的巖層薄，不穩(wěn)定的巖層厚。穩(wěn)定巖層中，硬石膏巖具較強的柔性，裂隙不發(fā)育，但厚度小，易水化；斑晶灰?guī)r剛性強，裂隙不發(fā)育，但厚度亦小。不穩(wěn)定巖層中，破碎灰?guī)r垂直裂隙和縫合線發(fā)育，巖層被切割成不規(guī)那么的塊體，屬極不穩(wěn)定巖層；泥質灰?guī)r厚度大，層間裂隙發(fā)育，機械強度差，遇水易泥化，屬不穩(wěn)定巖層。轄區(qū)巖鹽頂板以上 6080m井段中，穩(wěn)定巖層累計厚度僅 89m，其余均屬不穩(wěn)定巖層，這是導致垮塌的重要因素。受水溶開采的影響采用鉆井水溶法開采巖鹽礦，勢必在鹽體層內形成采空區(qū)溶腔，并引起頂板巖層變形而產生張性裂隙，改變地層中的應力分布與地下水的賦存和活動狀況，降低了頂板巖石強度，打破了溶腔內壓力與圍巖應力

50、間的平衡狀態(tài)，最終導致頂板失穩(wěn)而垮塌。地應力的影響地應力是引起頂板巖層變形與破壞的根本作用力，它嚴密地控制著巖鹽體的本構特征；影響巖體的承載能力和變形破壞機制以及巖體中應力傳播法那么。位于一定地應力環(huán)境中的巖體，相對地處于平衡狀態(tài)。由于水溶開采形成巖鹽溶腔，破壞了巖體原始應力平衡狀態(tài)，引起應力的重新分布，重新分布后的應力狀態(tài)到達或超過巖體的強度極限時，導致巖體發(fā)生變形和破壞，甚至垮塌，以形成新的應力平衡狀態(tài)。地下水的影響地下水是影響巖體力學性質和力學作用的主要因素之一。它在巖體力學性質形成上是一種變異因素，在巖體力學作用中又是一種動力作用因素。鹽層頂板巖石中地下水的賦存與活動狀況，即影響其應力

51、狀態(tài)，又影響其強度特性。巖層結構面中的空隙水壓力的增大能減小外界作用于結構面上的有效正應力，降低巖體沿結構面的抗滑強度，從而導致巖體失穩(wěn)，地下水使巖層中的軟弱夾層軟化、泥化，對一些特殊巖層產生膨脹崩塌和溶解等，降低巖體的強度，進而影響頂板巖層的穩(wěn)定性。總之，水溶采礦所采用的單井對流、油墊建槽連通、水力壓裂連通等建井生產工藝，于建井期均不同程度地造成過早的頂板暴露，并且隨著生產開展，采鹵量增加，溶腔頂板不斷裸露，受水、鹵水和油的浸泡，膏巖水化和乳化，不能承受垮塌巖層的垂向應力重力 ，各巖層產生形變，在不斷的變形過程中，產生張裂隙并逐步開展，導致溶腔水上竄頂板，改變了頂板巖層中地下水的賦存和活動狀

52、況，降低了頂板巖石的強度和沿層面的抗滑能力，導致頂板巖層失穩(wěn)而發(fā)生垮塌。實踐證明，轄礦區(qū)的各生產井組，均存在不同程度的垮塌現(xiàn)象和屢次垮塌，從區(qū)內由于頂板垮塌而頻繁發(fā)生的誘發(fā)地震亦可得到證明。因此，對采用鉆井水溶法開采巖鹽礦床的礦區(qū)而言，頂板不垮塌是相對的，垮塌是絕對的。在生產中如何盡量延遲頂板暴露與垮塌的時間，控制垮塌程度，到達延長鹵井平安生產期，增長鹵井的效勞年限，提高鹵井生產能力與效益，正是水溶開采需要不斷解決的難題。2頂板垮塌的發(fā)生與開展水溶開采形成溶腔后，溶腔中的巖鹽層，因開采引起作用于巖鹽層上的支承壓力超過其所處應力狀態(tài)的強度極限而發(fā)生塑性破壞。隨著溶腔頂板懸露跨距變大，作用在巖鹽溶

53、腔側巖層上、垂直于巖層層面的總彎矩增大，導致作用在鹽層上的支承壓力增大，溶腔側壁巖鹽層中的塑性破壞區(qū)范圍不斷向圍巖深部開展。當溶腔頂板懸露跨距到達某一定值時，溶腔圍巖中出現(xiàn)新的破壞形式，其上覆巖層離層、下沉、彎曲變形與斷裂等脆性拉破壞，并隨溶腔跨度增大而向圍巖深部擴展。當溶腔頂板懸露跨距到達極限跨距時，上履巖層發(fā)生初次垮塌，此時，溶腔圍巖的三種根本失穩(wěn)形式塑性破壞、脆性拉破壞和垮塌，已在溶腔圍巖中全部顯現(xiàn)出來。隨著開采的繼續(xù)，破壞形式不變，破壞范圍增大。3頂板垮塌高度推算理論計算溶腔頂板垮塌高度前蘇聯(lián)學者克利門托夫研究礦山采空區(qū)，發(fā)現(xiàn)礦層頂板垮塌自下而上可分為三帶，即不規(guī)那么的塌陷帶、裂隙沉降

54、帶和無裂隙沉降帶。根據(jù)該理論，擬用公式h=計算溶腔頂板垮塌高度。akmcos) 1( 式中：h頂板不規(guī)那么塌陷帶高度即垮塌高度 ；m礦層厚度m ；巖層傾角；k巖石塌陷的碎脹系數(shù)；再根據(jù)頂板不穩(wěn)定層高度是垮塌高度的 23 倍，推斷溶腔頂板不穩(wěn)定層高度。從鹵井修治資料判斷溶腔頂板垮塌高度鹵井發(fā)生事故的原因很多，但以由頂板垮塌導致油套管變形而引起為主。由于頂板巖層垮塌時產生的瞬時擠壓力，大大超過套管的承壓強度，導致套管嚴重變形或破裂、折斷，隨之油管亦發(fā)生類似事故，因而鹽層頂板垮塌部位應位于油套管嚴重變形井段附近，大修井的開窗井深即是油管嚴重變形部位，亦是受力最集中部位，可視為垮塌部位之上。修井數(shù)據(jù)表

55、 3-2說明，鹵井的垮塌一般都在 50m 以上，高者已達 100m。由于溶腔形態(tài)與跨度變化，頂板通過垮塌不斷調整應力平衡，故頂板垮塌有逐步增高的趨勢。這與理論計算值有一定出入。這是由于礦區(qū)礦層開采厚度無法準確判斷，巖石碎脹系數(shù)未進行試驗，取值按經(jīng)驗數(shù)據(jù)，故僅系相對概念，最終垮塌高度無法計算，有待繼續(xù)深入研討。鹽層頂板垮塌與礦層厚度、采鹵量和巖層的穩(wěn)定性以及所采用的工藝技術措施關系密切。垮塌并非無止境，最終垮塌高度決定于礦層的開采厚度和巖石的碎脹系數(shù) K 值。4頂板充水分析礦區(qū)在建井階段，進行了九個井組群的壓裂，總注水量逾 80000m3，從各施壓井的壓力、注水量、吸收指數(shù)曲線分析，注入的淡水未

56、能全部順鹽層推進溶解巖鹽，多數(shù)上竄頂板流失流失量無法估計 。由于壓裂施工的影響，導致壓裂液上竄頂板與黑鹵水混合形成混合水，沿頂板巖溶裂隙滲透到地層中。生產期間，由于頂板巖層垮塌，在垮塌段的上部，勢必形成眾多張裂隙或小斷層，當其與成巖后期的構造裂隙交匯后，于上覆地層形成構造復合裂隙疊加帶，并沿水平層面和垂直方向開展，進而改變了礦區(qū)的水文地質環(huán)境。隨著生產開展，在溶腔壓力穩(wěn)定和注水壓力為 3.24.0MPa 條件下，自注水井注入淡水溶解巖鹽，再經(jīng)出鹵井返出濃鹵，以到達循環(huán)生產的目的，根據(jù)礦區(qū)多年生產證明，表 3-2 長山鹽礦鹵井大修數(shù)據(jù)表井號修井起止日期鹽頂井深m技套下深m開窗井深m窗位至鹽頂高度

57、(m)大修后產鹵折鹽萬噸垮塌高度計算值m206210201-134-2111015.49303-304所注入的淡水并非全部溶解巖鹽而被采出，局部未采出的濃、淡鹵水作為填腔水或滲透到地層中。各采區(qū)乃至各井組的采注比不盡一致，不同生產階段采注比也不相同，全礦區(qū)平均采注比 75%左右，意味著注入的水溶解巖鹽后有 25%未被采出。綜上所述，建井期和生產期一局部水包括濃、淡鹵水 ，在采區(qū)內的涉及高度已達整個雷口坡組三段頂部，局部井組已達雷口坡組四段，此高度可從144 井施工時鉆達雷四段下部出現(xiàn)涌水大于 10m3/h得到證實；再者，根據(jù)長山采區(qū)高分辨地震勘探技術資料綜合解釋推斷的水溶涉及高度，局部地段已達

58、須家河組底部得到旁證。至于涉及范圍，也遠遠超過采區(qū)范圍，個別地段甚至超出礦區(qū)范圍，亦可從 135-136 井組壓裂時，遠距 700m 余米的 138 井顯示明顯當 135 井施壓注水時，138 井井眼大量涌水溢于地表予以證實。 布井、建井、固井方式布井、建井、固井方式 布井方式1井間距離巖鹽溶腔的跨度與鹵井井底距離有關。井底距離過大，不僅導致建井周期長，增加投入本錢 ，而且會導致溶腔因跨度過大超過溶腔極限跨度而失穩(wěn)，破壞頂板穩(wěn)定性，危及鹵井平安，縮短平安生產期。井底距離過小，對溶腔穩(wěn)定性確有好處，并且建槽周期短，但是會導致兩個不利的后果：連通后井間巖鹽很快被采完，造成淡水接觸的鹽外表小，使鹵水

59、濃度降低，影響鹵井生產效果；由于淡水泵入井腔中溶解巖鹽形成高咸鹵水需要一定的時間和淡水運移距離，井間距離短決定了溶腔中水的運移路程短，因此出鹵井返出的鹵水不可能較長時間保持高濃度，影響鹵井平安生產效果。通過理論研究和實踐經(jīng)驗總結，長山鹽礦鹵井直井最正確井距在 80100米之間,水平對接井最正確井距在 500600 米之間。2布井方向實驗與生產資料說明，溶腔中鹵水遵循比重分異原理，成層分布，即溶腔底部鹵水濃度高，往上呈現(xiàn)指數(shù)級遞減，頂部濃度最低。礦區(qū)地質資料說明，鹽層有一定傾角37 ，所以沿著鹽層的傾向布井，并且注水井位于傾向止方，出鹵井位于傾斜下方，有利于鹵水因重力作用而向傾斜下方運移，高濃度

60、鹵水富集于傾斜下方的出鹵井，出鹵井附近充滿高咸水，溶鹽能力減弱，這樣既保護了出鹵井頂板，延長鹵井平安生產期，又使鹵井產出鹵水質量高即出鹵濃度高 ，增加鹵井的效益。3布井數(shù)量和形狀布井數(shù)量和形狀也直接影響鹵井平安生產期。經(jīng)長山鹽礦實踐，在多井布置中以三角形布井為最正確圖 3-1 ，此方式布井平安生產期較長，能獲取最大經(jīng)濟效益。為什么這種布井方式平安生產期長呢？我們來分析其機理。B、C 兩井位于巖鹽走向方向上，A 井位于巖鹽傾斜下方。當沿鹽層走向上 B、C 兩井連通后，向巖鹽的傾斜上方溶解更快，下方溶解極慢，溶腔開展方向向巖鹽傾斜上方。當 A 井與 C 連通后采用連通生產，其井腔水流方向為 BCA