鐵嶺市清河地區(qū)地?zé)峋@探工藝及方法

周勘 王洪偉

遼寧省第九地質(zhì)大隊(duì)，鐵嶺 112000

鐵嶺市清河地區(qū)地?zé)峋@探工藝及方法

周勘 王洪偉

遼寧省第九地質(zhì)大隊(duì)，鐵嶺 112000

地?zé)豳Y源是一種清潔可再生的資源，集熱、礦、水為一體，用于取暖、療養(yǎng)、健身、旅游、養(yǎng)殖等各項(xiàng)，得到各級(jí)政府的高度重視而快速發(fā)展，并已取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本文試圖以鐵嶺市清河ZK1井為例，從地?zé)岬刭|(zhì)條件分析入手，通過鉆探施工驗(yàn)證，對(duì)地?zé)峋你@探工藝及方法進(jìn)行了探討，并為今后在該區(qū)開展地?zé)峥辈楣ぷ髦赋隽朔较颉?/p>

地?zé)幔磺搴?；地?zé)峋汇@探工藝

鐵嶺市清河是遼北著名的旅游景區(qū)，為更好地開發(fā)地?zé)豳Y源帶動(dòng)旅游業(yè)發(fā)展，我隊(duì)在該區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查中，運(yùn)用地球物理勘探的新技術(shù)、新方法，成功地完成了遼北第一口地?zé)峋氖┕?，從而也反映出在清河地區(qū)尋找有利用價(jià)值的地?zé)幔厝┧疂摿κ挚捎^。

1 地?zé)岬刭|(zhì)條件

Z K 1所處的地質(zhì)構(gòu)造位置原推斷為CSAMT勘查NE向擠壓構(gòu)造帶的下盤，實(shí)鉆中沒有明顯的熱儲(chǔ)巖組、儲(chǔ)水構(gòu)造和補(bǔ)給來源，故水量很小。該井實(shí)際最大出水量30t/d（降深在1500m左右），最高出水溫度36℃。若能找到與上述擠壓構(gòu)造帶配套的張裂面，則出水的可能性會(huì)更大些。

1.1 地溫場特征

鐵清熱ZK1井經(jīng)溫度測井，井底溫度近90℃。從表一中可以看出，隨著深度的增加，井下溫度也明顯增加，但地?zé)嵩鰷芈视兴档汀１镜貐^(qū)地?zé)嵩鰷芈瘦^高，平均為2.77℃/100m，比原來預(yù)測2.2℃/100m高出0.57℃/100m。

1.2 熱儲(chǔ)層、構(gòu)造條件

鐵嶺市清河區(qū)ZK1地?zé)峋乇頌榈谒南?，巖性為黃土，厚度5m；下部為侏羅系，頂部為砂巖，中、下部是火山碎屑巖，反映本區(qū)沒有蓋層，也缺少層控?zé)醿?chǔ)層；鉆孔中僅905～910m有擠壓碎裂巖，未見張性破碎帶，鉆井施工過程中鉆井液有消耗，但未出現(xiàn)大的漏失現(xiàn)象，說明本區(qū)缺少熱儲(chǔ)構(gòu)造。盡管鐵清熱ZK1井地?zé)嵩鰷芈瘦^高，具備較好的地?zé)岜尘?，但熱?chǔ)層和構(gòu)造條件不好，所以此井水量很小，不易利用。若要開發(fā)地?zé)豳Y源，還需進(jìn)一步投入有效的物探工作，繼續(xù)尋找儲(chǔ)水構(gòu)造。

2 地?zé)峋@探施工工藝及方法

鐵清熱ZK1井施工原設(shè)計(jì)“四開”，后考慮本區(qū)地層含水性較差，為不漏掉含水層，改為“二開”，設(shè)計(jì)第一次開鉆選用Φ311mm鉆頭，鉆至300m，下入Φ245mm表層套管，掏空法全部固井；設(shè)計(jì)二開選用Φ216mm鉆頭，鉆至2500m終孔，若有好的含水段，則上部掛Φ 178mm套管（含濾水管），深部裸孔完井。

2.1 井孔實(shí)際結(jié)構(gòu)及成井主要材料

根據(jù)本井確定的井孔結(jié)構(gòu)和鉆進(jìn)中地層情況，各階段鉆具組合、井孔結(jié)構(gòu)及成井主要材料如下：

2.1.1 一開：孔徑Φ 311mm，深度312.38m。

鉆具組合：鉆頭為Φ 311mm三牙輪鉆頭，鉆鋌Φ178mm6根，鉆桿Φ127mm串根。下入天津鋼管公司生產(chǎn)Φ244.5mm無縫鋼管，壁厚8.94mm，扣型為長圓螺紋，鋼級(jí)為J55，下入深度0～312.38m。

固井選用開原水泥有限公司生產(chǎn)的42.5硅酸鹽水泥，環(huán)空體積10.9m3（擴(kuò)徑系數(shù)取1.2），水泥用量22噸，水泥漿比重1.80g/ cm3，水泥漿返至地表，候凝82小時(shí)。

2.1.2 二開：孔徑Φ 216mm，深度為2500.60m。

鉆具組合：鉆頭為Φ 216mm三牙輪鉆頭，鉆鋌Φ 159mm12根，鉆桿為Φ 89mm串根。利用懸掛器下入天津鋼管公司生產(chǎn)的Φ 177.8mm無縫鋼管，壁厚8.05，扣型為長圓螺紋，鋼級(jí)為N80的技術(shù)套管和濾水管。

根據(jù)地質(zhì)錄井及測井結(jié)果，套管結(jié)構(gòu)自下而上為：濾水管（長862.84m）+封隔器（長0.64m）+技術(shù)套管（長573.62m）+懸掛器（長4.13m），總計(jì)長度1441.23m，下入深度304.38～1745.61m，其中304.38m～882.77m為技術(shù)套管；濾水管下入深度為882.77m～1745.61m，，濾水管以下（1745.61m～2500.60m）為裸孔。

表一 鐵清熱ZK1井地?zé)嵩鰷芈式y(tǒng)計(jì)表

2.2 鉆井施工方法概述

2.2.1 鉆進(jìn)泥漿

鐵清熱ZK1井地區(qū)地表為第四系，巖性主要為殘坡積黃土；向下為基巖，巖性為砂巖和粉砂巖；井深265m以下為火山角礫巖、凝灰質(zhì)砂巖夾玄武巖、安山巖等。由于深度和巖性不同，因此各施工階段的鉆進(jìn)泥漿性能也不同。

2.2.2 泥漿使用與管理

（1）配制使用泥漿，預(yù)水化24小時(shí)后入井。

（2）堅(jiān)持每日進(jìn)行維護(hù)處理。

（3）凡入井泥漿藥劑，求最優(yōu)方案再進(jìn)行入井。

（4）固相控制，加強(qiáng)泥漿凈化，振動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)100%，除砂器、除泥器運(yùn)轉(zhuǎn)90%，勤撈砂、常除砂，降低固相含量，并定期清理泥漿池，以獲得優(yōu)質(zhì)輕泥漿。

（5）正常鉆井每2小時(shí)測定一次密度，黏度；交班前測定全性能一次；鉆遇異?；驈?fù)雜情況加密測點(diǎn)。調(diào)整好泥漿性能，取全取準(zhǔn)第一手原始數(shù)據(jù)。

2.2.3 各次開鉆施工要點(diǎn)

（1）一開井段（0～312.38m）

①鉆前砌好600×3.60m導(dǎo)管，鉆臺(tái)下用水泥抹平，以防鉆井液沖蝕基礎(chǔ)，防止基礎(chǔ)沉降。

②鉆前調(diào)整好三點(diǎn)一線，誤差不超過10mm，保障開孔就直。

③表層鉆進(jìn)以不大于鉆鋌重量的75%進(jìn)行吊打40m，鉆壓控制在60KN以內(nèi)，排量20L/S，保證井孔質(zhì)量。

④加快接單根速度，防止沉砂卡鉆；接單根要做到晚摘泵早開泵，并做好劃眼工作。

（2）二開井段（312.38m～2500.6m）

施工重點(diǎn)是提高鉆井效率，注意防斜，防止事故發(fā)生。裝好井口，認(rèn)真重校天車、轉(zhuǎn)盤、井口三點(diǎn)一線。監(jiān)察掌握好井下鉆頭使用時(shí)間，防止出現(xiàn)牙輪落井事故。使用優(yōu)質(zhì)輕質(zhì)泥漿，對(duì)于掉塊和泥漿消耗井段及時(shí)調(diào)整處理好泥漿，做好井壁護(hù)壁工作，并盡量減輕比重，加大黏度。采用吊打和鐘擺鉆具，易斜段加強(qiáng)觀察，使井斜控制在規(guī)定范圍之內(nèi)。

上部易斜段注意吊打，均勻送鉆，處理好井眼過渡及地層軟硬交界面，防止井斜。每次開鉆，領(lǐng)眼鉆進(jìn)30m，要求盡量滿足雙泵鉆進(jìn)，認(rèn)真做好設(shè)備固控的保養(yǎng)工作。裸孔段采用基漿加清水鉆進(jìn)，盡可能減少泥漿污染儲(chǔ)層。把好井口關(guān)，嚴(yán)禁井底有金屬落物。

2.2.4 防斜措施

（1）鉆前施工必須保證基礎(chǔ)穩(wěn)定和設(shè)備安裝質(zhì)量。

（2）校正天車、轉(zhuǎn)盤和井口三點(diǎn)一線，誤差小于10mm。

（3）一開使用塔式鉆具，二開使用鐘擺鉆具。

（4）各次開鉆輕壓吊打，領(lǐng)眼鉆井30m后轉(zhuǎn)為正常鉆進(jìn)，保證開孔就直。

（5）鉆遇軟硬交錯(cuò)地層時(shí)，注意調(diào)整鉆進(jìn)的各種參數(shù)，防止產(chǎn)生臺(tái)階引起井斜。

（6）注意判斷井斜變化，發(fā)現(xiàn)井斜有增大趨勢及時(shí)采取措施。

3 洗井和抽水試驗(yàn)

3.1 洗井作業(yè)

首先替漿，用清水沖洗井壁，將井內(nèi)泥漿替出；然后用三聚偏焦磷酸鈉制成濃度為1 %的化學(xué)洗井液注入井內(nèi)，靜止浸泡24小時(shí)，以后再用上述藥液循環(huán)并沖刷井壁，將井內(nèi)殘存泥漿替出。該方法反復(fù)進(jìn)行兩次。后用兩臺(tái)250個(gè)壓力的大型空壓機(jī)做汽水混合和兩臺(tái)空壓機(jī)氣舉聯(lián)合洗井，累計(jì)工作12天。后又對(duì)濾水管和裸孔段注入濃度為15%鹽酸15噸進(jìn)行酸化洗井，接著進(jìn)行拉活塞洗井，最后下泵抽水。

3.2 抽水試驗(yàn)

先用5m3/h潛水泵抽水，泵下到400m，靜水位恢復(fù)到15.8m（含向井內(nèi)灌水）抽水40分鐘到泵頭。從400m開始恢復(fù)水位，48小后水位到160.70m，72小時(shí)水位到155.30m，96小時(shí)水位到149.80m以后平均每小時(shí)水位上升僅200～300mm。由于本井水量很小，用常規(guī)潛水泵無法進(jìn)行抽水，只能選用石油系統(tǒng)抽油泵進(jìn)行抽水，下入井深1200m處抽水，水量20m3/d，出水溫度30℃；下入井深1600m處抽水，水量30m3/d，出水溫度36℃。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

（1）該井施工基本了解了清河地區(qū)地層的含水性及地溫場變化相關(guān)性，為在該區(qū)進(jìn)一步開展地?zé)峥辈榉e累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

（2）鐵清熱ZK1井地溫異常較高，地溫梯度達(dá)2.77℃/100m，井底溫度將近90℃，對(duì)其熱量可考慮加以利用。

（3）鐵清熱井水質(zhì)達(dá)到醫(yī)療礦泉水標(biāo)準(zhǔn)。其中鐵（Fe）含量達(dá)到命名礦水濃度，偏硅酸、氟和偏硼酸達(dá)到有醫(yī)療價(jià)值濃度。

4.2 建議

（1）通過鐵清熱ZK1井的施工，證明本區(qū)地?zé)岙惓Ｊ谴嬖诘模責(zé)崴|(zhì)也達(dá)到醫(yī)療礦泉水標(biāo)準(zhǔn)，建議下一步工作的重點(diǎn)應(yīng)在找水方面多下工夫。

（2）本區(qū)要想在找水方面取得突破，首先就應(yīng)該注意尋找含水?dāng)嗔褬?gòu)造，其次還要進(jìn)一步擴(kuò)大探測范圍，并選擇有效的技術(shù)方法，進(jìn)行合理的綜合分析和解釋，只要技術(shù)方法得當(dāng)，在清河地區(qū)打出有利用價(jià)值的地?zé)幔厝┧€是大有希望的。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.12.025