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[摘 要] 土耳其Beypazari天然碱矿的矿石品位高、杂质少，主矿层多。根据当地的地质条件及以往地质资料，经过研究分析决定采用具有国际先进水平的定向对接钻井技术及井组对流水溶开采方法进行钻井施工及开采，并取得了良好的效果。
[关键词] 天然碱矿 钻井 定向钻井 水溶开采
[Abstract] Beypazari Trona Mining from Turkey has high ore grade, little impurity and many main ore beds. After research and analysis, decision has been made to adopt the international advanced level directional docking drilling technique and well-group-convection solution mining method to process the drilling operation and mining according to the local geological condition and prior geological data. And it has already gained a favorable effect.
[Key words] Beypazari Trona Mining drilling directional drilling well-group-convection solution mining
一、工程概况
1、地理位置
Beypazari天然碱矿位于土耳其Ankara省Beypazari镇境内，是土耳其境内迄今为止发现的最大的天然碱矿，矿石品位高、杂质少，是加工低盐优质纯碱的上好原料。矿区东距Ankara市110公里，矿区内有简易公路相通，交通便利。
2、工程量
一期工程：2003年9月12日开工，2003年12月28日竣工。施工两个孔，钻进1400米。
二期工程：2005年5月3日开工，200 年12月25日竣工。施工钻井58口，钻进累计41200米。
三期工程：2009年5月5日开工，2010年12月19日竣工。施工钻井42口，钻进累计2938 米。
四期工程：2011年5月15日开工，2011年8月18日竣工，施工钻井3口，钻进累计1800米。
二、地质概况
贝帕扎里矿区地层依次为扎维依（Zaviy）、卡基鲁巴(Cakiloba)、沙里亚吉尔(Saragil)、卡拉杜鲁克(Karadoruk)、河卡(Hirka)和玻亚利(Boyali)地层。碱矿层位于主要由粘土层和含沥青的页岩组成的河卡地层中，埋深在250~430m之间。其围岩主要为Hirka（河卡组）的油页岩类、粘土岩类、凝灰岩及白云石灰岩，矿体以透镜状形态产出，共有33层厚度在0.4～2米的矿层，天然碱矿层总厚度在矿田边缘为2.5米，中心部位为34米。矿层按垂向上可分为上、下两个矿段，上部天然碱矿段展布面积8平方公里，含矿段厚度40米，其中有 个主矿层，编号为U1―U ，矿层厚度8～20米，平均厚度12米；下部天然碱矿段与上矿段之间有20～25米的一套粘土岩、凝灰岩、油页岩隔层，下矿段展布面积5.5平方公里，含矿段厚度40～ 0米，共1 个矿层，其中有 个主矿层，编号为L1―L ，矿层厚度3～15米，平均厚度1～8米。
天然碱矿田受断裂构造、褶皱构造及单斜构造的影响，其中扎维依断层纵贯矿田东西，走向N 0°E，倾向S 0°E，倾角80°～85°，属正断层，断距30～10米，它断开了天然碱矿层的南缘，对天然碱矿形成和开采影响最大；坎利塞维兹逆断层将天然碱矿田分为两个扇形区，断层走向N20°E，倾向S10°E，倾角35°～ 0°。矿田北部的卡基鲁巴褶皱带由一个背斜和向斜组成，褶皱轴走向NE―SW，大至与扎维依断层走向一致，褶皱轴面倾向SE，向斜北翼地层倾角5°～ °，局部接近水平，南翼55°～ 0°，属不对称褶皱，矿田内受构造运动影响柔皱现象比较普遍。卡基鲁巴褶皱带以南的矿田范围内，地层呈单斜构造，走向NE-SW，倾向SE，受构造运动影响柔皱现象也比较普遍。矿田范围内，天然碱矿层之上，主要分布有卡拉杜鲁克组和卡基鲁巴组两组含水层，天然碱开采过程中，这两组含水层将确保不受污染。
三、钻井施工
a、直井井身结构
一开采用φ311牙轮钻头钻进，钻至河卡地层以下10米，下φ245表层套管并固井。
二开采用φ215牙轮钻头钻进，钻至目标矿层顶板约15m后，采用φ140岩芯管采取岩芯至终孔深度，采用φ215牙轮钻头扩孔至井底，下φ140技术套管至目标矿层顶板并固井，扫塞，下φ89油管至目标矿层底板，组装井口，完井。
b、斜井井身结构
一开采用φ311牙轮钻头钻进，钻至河卡地层以下10米，下φ245表层套管并固井。
二开采用φ200牙轮钻头钻进，按定向轨迹钻至目标矿层，下φ140技术套管至目标矿层并固井。
三开为水平井段，采用φ120钻头钻进，并与该井组的直井对接，下φ89油管，油管超出技术套管1-9m，组装井口，完井。
四、开采工艺
1、水溶开采技术及其优点
由于盐类矿物易溶于水的特性，对盐类矿床的开采常采用水溶开采的技术方法。水溶开采技术是根据盐类矿物易溶于水的特点，把水作为溶剂注入矿床，在矿床赋存地进行物理化学作用，将矿床中的盐类矿物就地溶解，固体盐矿物转变为流动状态的盐溶液―卤水，然后对其进行采集、输运的一种采矿方法，它是一种特殊的采矿方法。与地下采矿和露天采矿相比，水溶采矿在工艺上有很大差异，它集采、选、冶于一体，运用“化学工艺方法”，直接从矿石中提取液态的有益组份，因此水溶采矿也被称为化学采矿法。
与“坑道开采”和“露天开采”相比，水溶开采具有“施工易、工序简、投资少、效益高”的优点。
2、水溶开采技术的分类
根据不同的开采工艺技术，钻井水溶开采又可分为如下多种，从水溶开采的井组数目上来区分有：单井对流法、井组对流法；从控制向上溶解工艺上来区分有：自然对流法、油垫对流法、气垫对流法；从井组连通工艺上来区分有：自然溶蚀连通法、水力压裂连通法、定向对接连通法以及组合连通法等；从开采水平上来区分有：单水平开采法、多水平开采法。在生产实际中，往往多种工艺混合使用，以满足不同开采条件需求。
3、碱矿的开采历史
早在上世纪末，业主选择了硐室掘进的旱采方法。目前已建成一条开采硐室，包含数百米入井斜井。但由于支护成本过高，终因开拓成本高、产能不足及总体运行成本不合理等原因终止了旱采方法。2003年决定采用代表国际前沿定向对接连通法开采方案。前三期采用双井对流水溶开采，即一口定向井与一口直井对接，为了提高回采率四期采用三井对流水溶开采，即一口定向井与两口直井对接。为了控制上溶、加速侧溶的，减少了顶板事故，提高了回采率，采用油垫法开采。
五、总结
在几家兄弟单位的共同努力下，我们在土耳其施工的每期工程都保质保量地提前完成任务。采用国际先进的钻采技术施工，不仅受到业主的好评与认可，同时也为我国地勘行业走向国际市场开辟了一条新的大陆。
参考文献：
[1] 向军文,胡汉月,刘志强.土耳其天然碱矿30对对接井钻井工程 [J].中国井矿盐2001,9(5) .
[2] 李诚名.新编石油钻井工程实用手册[M].北京：中国知识出版社200 .
作者简介：
王荣生（19 1-）男，辽宁辽阳人，工程师，从事地质技术工作及钻井工程工作。
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发表于 2020-6-8 22:23:58
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