摘要
经过20多年的发展，定向水平井连通法开采技术虽已日渐成熟，被广泛应用到采卤、采碱等水溶开采领域，但在开采生产过程中经常出现由各种原因引起的井堵现象。宁晋石盐田4对卤井，自连通投产后多次发生堵塞，经过修治后运行一段时间再次出现井堵，频繁井堵致使卤井采卤周期短、经济效益差。针对该区采卤井频繁堵塞情况，结合钻修井过程遇到的各种事故和采卤车间提供的相关数据，经过认真分析总结，主要从盐层蠕变挤破套管、夹石岩粉等杂物沉淀和盐结晶堵塞通道3个方面，阐述了宁晋石盐田的井堵原因及预防措施，可为以后卤井修井及新建卤井提供参考。
随着钻井设备和钻井技术、测井仪器和测井技术的不断发展与进步，定向水平井连通法采卤成为目前最先进的钻井水溶开采方
河北宁晋石盐田采卤生产均采用定向水平井连通水溶开采法，自连通投产后多次发生卤井堵塞情况。针对本区卤井生产过程中多次出现的井堵问题，分析总结了堵塞成因，提出了合理化建议，期许对本区后续的钻修井工程提供指
本矿区盐矿层主要赋存在古近系沙河街组一段地层中，埋深在2600~2885 m。中上部地层岩性为暗紫红、棕红、灰绿色泥岩、砂质泥岩与紫红、灰绿、灰白色粉细砂岩互层，间夹若干层泥灰岩、灰白色硬石膏薄层；下部主要为灰、灰白色泥质灰岩、膏质、灰质泥岩与石盐互层；底部岩性主要为褐红色白云质泥岩、灰色灰质泥岩。盐矿层结构较简单，顶板为泥灰岩夹硬石膏薄层，底板为灰色泥灰岩、泥质白云岩。
目前矿区内共有4对卤井，Y1、Y2、Y6、Y10井为2008年到2012年完工的直井，Y3井为2014年底完工的定向水平井，与Y1井组成一对采卤井；Y4、Y5、Y9井为2018年完工的定向水平井，分别与Y2、Y6、Y10井组成采卤井组，对接连通一段时间后4对井组先后堵塞，又分别对其进行修井，通过通井、开窗侧钻等方法使其重新连通。对接连通井井身结构示意见
图1 对接连通井井身结构示意
Fig.1 Structure of the intersected well set
在深井、超深井中，盐岩层在上覆岩层压力和地温作用下会产生蠕变。由于非均匀地应力的作
矿区内直井均出现技术套管被挤破现象（见
另外，套管在卤水中长时间使用极易被腐蚀，腐蚀形式包括酸腐蚀、电化学腐蚀和氧化腐蚀
图2 钻杆和配水管腐蚀情况
Fig.2 Corrosion of drill pipe and water supply pipe
多年以来深层盐层钻井一直是钻井工程重大难题之一，能否顺利完井更是后期顺利采卤的重要保障。盐层的蠕变特
本区各石盐矿层均含有大于0.1 m的夹石，主要岩性为灰质泥岩、石膏质泥岩和泥灰岩，呈不等厚状分布于各石盐矿层中。通过对部分采样样品进行力学性能测试结果分析，本区夹石厚度较薄，抗压强度较低，具体测试结果见
本区对接井井距都在300 m左右，在水溶开采过程中，由于石盐矿层力学性能差，形成一定的溶腔后，石盐矿层及薄层夹石层因跨度过大逐渐垮落，矿石被溶解，而部分夹石则成为矿渣沉至溶腔或连通通道内，夹石矿渣量会随着开采的不断进行而逐渐沉积增多，聚积到一定量时，造成连通通道的堵塞。
目前国内外盐井开采时造成井堵的重要原因是由盐结晶引起的。饱和卤水由溶腔返至地面过程中，随着地温梯度的变化，温度逐渐降低，盐的溶解度也不断减小，并形成晶体析出，附着在管道、阀门等不光滑的位置或变径
图3 钻具内和阀门处盐结晶情况
Fig.3 Salt crystallization in the drill pipe and the valve
本区石盐矿层主要矿物以NaCl为主，CaSO4次之，还有KCl、Na2SO4、MgCl2等少量其它矿物。根据几种单盐矿物溶解度曲线可知，NaCl溶解度随温度升高变化较小，CaSO4微溶于水，溶解度随温度升高变化不大；KCl和MgCl2溶解度随温度升高而增大；Na2SO4在40 ℃前溶解度随温度升高逐渐增大，40 ℃之后随温度升高缓慢降低。具体情况见
图4 几种单盐矿物溶解度曲线
Fig.4 Solubility curves of several single salt minerals
本区采卤位置在埋深2700~2850 m，溶腔温度86~96 ℃，除CaSO4外各矿物溶解度均较高，很容易形成饱和甚至过饱和溶液，在卤水返至地面过程中，温度能达到60 ℃左右，随温度的逐渐降低，各矿物溶解度均降低（Na2SO4除外），析出晶体后很容易造成通道的堵塞。
随着本区卤井后期开发与生产的需要，已认识到使用高强度抗挤毁套管的重要性及必要性，修井过程中发现前期施工直井均有技术套管被挤破的现象，因此，后续施工的斜井在盐系地层均使用高强度抗挤毁套管。具体情况见
盐系地层使用的TP125TT型技术套管的抗外挤强度>80.7 MPa，修井后所下P110型尾管最大抗外挤强度100.3 MPa，适用于本区复杂地质条件下的盐岩开采。后期修井过程中，尚未发现高强度套管损坏情况。
虽然所用高强度抗外挤套管，但也存在套管服务年限的问题，长时间卤水腐蚀和高强度开采也会加剧套管的腐蚀和磨损，也应注意套管使用寿命。
对于套管的腐蚀现象，应采取相应的措施，一是采取合理的除氯工艺，调整、控制pH值和游离氯含量；二是对管柱进行涂层防腐，如无溶剂环氧液体涂料具有较好的耐盐卤腐蚀性，可采用喷涂工艺、单管预制、一次喷涂成膜等方式提髙管柱防腐性
卤水在开采过程中形成结晶是一个普遍的问题，也是影响卤井生产的一个主要原因，如果预防和处理不当，就会发生井堵事故。结晶的形成与卤水温度、饱和度和流速等多种因素相关，因此预防盐结晶主要从3方面入手。
为防止盐结晶，最直接有效的方法是降低卤水饱和
| （1） |
式中：m——配兑淡水量，
不同温度下NaCl的溶解度和饱和度见
本区2850 m处矿层温度96 ℃，采卤管出口温度60 ℃，出卤量为100
在采卤水过程中，通过控制卤水流速，能起到预防或减少盐结晶现象。采卤管内卤水的流动会对管壁上附着的晶体产生流体剪切
根据相关实验数据可知，通过模拟管柱内出现内壁结晶现象，当泵流量在0和3
饱和卤水在上返过程中，流体剪切力的作用能减缓晶体的生长速度，且流速越大，晶体生长越不明显。在实际采卤工作中，应尽量避免排卤管道内饱和卤水缓慢上升，应合理提高出卤流速。若确实需要停井时，应向排卤管内注入淡水，降低卤水浓度，防止晶体在过饱和卤水中迅速生长而造成井堵。
根据
图3 岩盐溶速与水体流速的关系
Fig.3 Relationship between dissolution rate of rock salt and solvent flow rate
宁晋盐井连通后又井堵的主要原因是盐层蠕变挤毁套管、岩粉夹石沉淀堵塞通道和盐结晶堵塞通道3个方面。
高强度抗挤毁套管已在本区广泛使用，能从根本上抵抗盐层蠕变对套管造成的伤害，有效地保护好连通通道。盐层蠕变到底能产生多大的地应力是未知的，建议在本区进行地应力测量工作，掌握本区3000 m深的地应力情况，根据测得的地应力数据来选择适合本区的套管。
后续新建工程要慎重考虑井距，井距过大，建井周期长，还会造成溶腔因跨度大失稳造成顶板垮塌；井距过小，淡水与盐层的接触面过小，溶解盐的时间短，卤井不可能较长时间保持产出高浓卤水，因此应根据盐层的埋深、品位、夹矸、溶解特性等相关数据设计适合本区的合理井距。
采卤过程中要根据实际情况来决定配水管的下深，另外要实时准确监测出卤水温度和饱和度，适时调整卤水流速和配水量，达到最有效地降低卤水浓度，尽可能防止盐结晶的产生。
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