廢油井改地熱井中的一些關鍵問題的探討

胡德群

摘 要：廢油井的改造要進行對廢油井的分類，古潛山廢油井易于改造，勘探井由于244.5mm的技術套管，只要拔出其內的51/2″油層套管也可以改造，開發(fā)井由于是51/2″套管，經(jīng)改造后防砂管只能下入4″套管串，改后水量小，不易于供暖目的。除射孔技術外，側鉆已是成熟技術，可以用于廢油井改造。

關鍵詞：廢油井；地熱井；探討

1 前言

近幾年來，在開發(fā)地熱資源時，由于石油部門的參與，相關廢油井改地熱井（以下簡稱廢改）的問題不斷被提出，一些油田或所處油區(qū)的用熱單位在廢改時也做了一些嘗試，有成功的經(jīng)驗，他們把成功的改造經(jīng)驗進行總結并發(fā)表，供大家參考，這是十分有益的事，但始終未見到失敗的教訓的總結。其實，廢改是一個系統(tǒng)工程，牽涉到的相關專業(yè)知識較多，哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會導致失敗。由于筆者長期在油田從事水文地質及地熱地質工作，且早在1998年就進行了廢改工作，在計劃經(jīng)濟時期油田出資進行了廢改的嘗試，在廢改中遇到一些技術上的難題，而導致廢改工作無法進行或是改好了的井無法利用?，F(xiàn)將改造廢油井存在的一些問題提出，供相關專家參考，也提醒正在進行廢油井改造的單位，在實施改造過程中注意各個環(huán)節(jié)，使工程少走彎路。

2 廢油井的類型及井身結構

2.1 廢油井的類型

在油氣田中，按報廢類別，報廢的油井分為工程報廢和地質報廢兩大類。地質報廢是油井勘探與開發(fā)時未達到地質目的的井或開發(fā)井的出油量極小，申請報廢的井；工程報廢是由于工程原因導致油井不能采油或不可抗拒的原因使油井不能使用等。每類報廢井均由采油廠提出，報油田初審，再由油田報總公司審批，批準的報廢井由總公司下達文件報銷，進入油田沉淀資產的賬內。

2.2 廢油井的結構

油田報廢井分勘探報廢井、開發(fā)報廢井及古潛山井三種，其三種井的井身結構及與地熱井的井身結構對比如圖1所示。

2.2.1勘探井井身結構：

勘探井由三層套管組成，表層套管一般均為13 1/3″油井套管，下入深度均在200m以上，下管后水泥返至地表，其上可以安裝油井防噴器。技術套管一般均在主力勘探的油氣層之上，下入244.5mm（9 5/8″）技術套管（東營地區(qū)在2000m以上）后固井，固井水泥返高在1000米左右，確保第三次開鉆后順利鉆入油氣層。第三次開鉆后，鉆入主力油氣層后再下入油層套管，油層套管均為139.7mm（5″1/2）下入后固井，水泥返高不少于技術套管的水泥返高。三層套管下入后進行固井質量的測井，對固井質量不好的井段要補孔擠入水泥，重新固井，否則無法射孔。

2.2.2開發(fā)井的井身結構：

開發(fā)井在下入表層套管后立即固井，表層套管下深小于100m，水泥返高至井口。第二次開鉆后，鉆穿目的油層，下入139.7mm（5″1/2）油層套管后固井，水泥返高至主力油層頂200米以上（或更高），測井檢查固井質量后對主力油層進行射孔。

2.2.3古潛山井井身結構：

古潛山油氣井是在油氣區(qū)古潛山，鉆探的地熱井。其井身結構與上述兩種井的結構基本相同，只是技術套管坐落在古潛山頂面上，后固井。水泥返高大于區(qū)域油氣層后，再第三次開鉆用裸眼鉆探古潛山至一定深度后，裸眼完井。

2.2.4地熱井井身結構：

表層套管下入后水泥返高至井口，鉆穿主力熱水層后，下入套管串，其中泵室套管（244.5mm～273.1mm）不少于300m，它與水層套（篩）管（139.7mm～177.8mm）用大小頭聯(lián)接（也可用懸掛器），篩管對準熱水層后，用橡皮傘止水，之后進行洗井及抽水試驗。

3 廢油井的改造

由上述四種井身結構可見，地熱井要有泵室套管，否則大排量的泵無法下入抽水，隨著地下水位的逐年下降，泵室管的深度越來越大。廢油井的改造除在國土資源部門辦理探礦權采礦權外，尚需對廢油井的持有單位（油田）辦理相應沉淀資產轉移手續(xù)。

3.1 射孔與側鉆

目前射孔與側鉆技術均是油田的成熟技術，若用射孔技術，筆者推薦用聚能彈，它可有效地防砂。若用側鉆技術，建議在取水段中用小角度（<15°）的斜向器開窗在水層部位，側鉆200米，鑿足沉砂管長度后，對準水層下入篩管成井。

3.2 勘探井的改造

由圖可見，勘探井的改造主要是將244.5mm技術套管內的5 1/2″油層套管拔出。由于油層套管外有水泥環(huán)，需在相應的位置用銑刀（水力割刀）將5 1/2″套管割斷，再用偏心錘在5″1/2套管內將管外水泥敲碎才有可能拔出，視5″1/2外水泥環(huán)的高度，高度小的易于拔出，否則很難拔出。拔出后立即造人工井底，再用177.8mm鉆頭在244.5mm套管內進行射孔或側鉆，在水層部位以10～15°造斜打斜井，大約側鉆200m即可，下入套（篩）管的套管串，全以5″1/2套（篩）管完井。也可直接在5″1/2的油層套管內射孔或打側鉆井，但只能用四寸鉆頭，要鉆穿兩層套管，難度大，成井孔徑小，出水量小。

3.3 開發(fā)井的改造

油田報廢井絕大多數(shù)是開發(fā)井，開發(fā)井改造較為復雜。先找到該井的井史資料，視其在成井后的開采歷程，決定采取何種措施。套管變形的井只能采取射孔的辦法，套管未變形的井可以采取側鉆的措施。不論射孔成井還是側鉆成井，都要先造一個泵室管，即在300m左右下入橋塞，把5″1/2套管堵住，防止作業(yè)時的廢物掉入井中，再將5″1/2套管割斷，提出，用444mm鉆頭鉆入300m后，下入377mm套管，固井，候凝，形成泵室管之后，再在5″1/2套管內灌入泥漿，若用射孔的方式完井就用120槍，每米不少于32孔（這時計算孔隙度為2%），至少要射開100m砂層。然后在5″1/2套管內下入4″篩管（不銹鋼繞絲型，孔隙度13-17%），替泥漿后洗井，進行抽水試驗。也可以在5″1/2套管內進行側鉆，用4″鉆頭，然后下入3″篩管后成井。

3.4 古潛山廢油井的改造

只需在古潛山部分進行通井或再加深鉆探即可成井。若加鉆探仍見不到巖溶溶洞，可以對其進行改造（試試壓裂或井下爆炸技術）

4 廢油井改地熱井的利與弊的分析

表面上分析變廢為寶是一項利國利民之事，但仔細推敲，廢油井改地熱井在技術上存在一定風險，成井后的水量小，在經(jīng)濟上所需費用較大。在各項條件均具備的勘探井及古潛山井是可行的，但在砂泥層巖剖面為主的開發(fā)井，且地質條件復雜的地區(qū)要慎重進行。在分析其利與弊時主要有以下幾項工作。

4.1 選井

并非所有廢油井都能改造地熱井，只有那些靠近居民區(qū)的、靠近有用地熱的地方的廢油井才能改，改后立即可用。在有上述條件的報廢井，方可調出井史資料，確定是什么類型的井，井的使用情況，確定采取何種措施進行廢改設計。

4.2 手續(xù)

從持有井的單位將總公司已批準的報廢井文件調出，進行沉淀資產的轉移，再去國土資源部門辦理相關的探礦權和采礦權，方可進行單井設計。

4.3 選擇作業(yè)隊伍

拿到單井設計后，與作業(yè)隊討論每個作業(yè)的細節(jié)，拔管、造泵室管、射孔、側鉆等細節(jié)，均須確定費用。特別是拔管風險大，造泵室管也存在風險。

4.4 單井產水量

勘探井改地熱井是比較理想的井，以往華北油田改井多是勘探井，井身結構合理，上為244.5mm的泵室管，可以下入8″（200型）深井泵，出水量至少80m3/h，與地熱井相當。但開發(fā)井改地熱井其井身結構不合理，泵室管若改成244.5mm（或273.1mm），而水層套管卻是3″篩管（76.2mm），下入8″泵，若滿足泵的銘牌抽水，由3″出水管，其流速過大，長期抽水必然造成3″出水管的井出砂或井損，使用年限不會超過2年即壞，其改造費用大于實用費用。

4.5 費用

由于只有油田有井下作業(yè)隊伍，井下作業(yè)隊伍所需費用均按油氣勘察標準收取，因此，據(jù)測算，不論用射孔完井還是側鉆完成的地熱井，其費用均為鉆探一口地熱井費用的80%以上，而出水量不及鉆探1口地熱井的50%。

5 勝利油區(qū)各種廢改井的典型事例

5.1 古潛山廢改井

草2井：位于廣饒縣井內的草2井是1口鉆遇古潛山地層的井。1975年建成，井深1020.9m，966m進入奧陶系，未抽水，養(yǎng)羅非魚用。

陳7井：位于墾利縣境內，井深1412.04m，館陶組（Ng）直接覆蓋寒武--奧陶系（O2）之上，在1334.5m時鉆遇古潛山地層。

這些井只要下鉆將古潛山部分通井后，即可利用古潛山的水。這些井易于改造，但由于奧陶系石灰?guī)r巖溶發(fā)育的不規(guī)律性，并非鉆入古潛山地層所有的井均能到達出水要求。對未鉆入溶洞的井，可采用對其古潛山的上伏地層進行側鉆，取上伏松散地層的熱水。

5.2 勘探井的改造

營64井處于東營市西城區(qū)最繁華路段—青島路中段，周圍多處洗浴中心。該井為1974年1月5日完井，完井井深3152.5m，館陶組1331m，東營組1741.8m，沙一段1957.8m，完鉆層位為沙三下段。技術套管下至2400m，水泥返高1600m，油層套管（5″1/2）下深3138.39m，水泥返高1813.5m。1998年4月的施工設計確定：倒出5″1/2套管1800m，注水泥塞灰面1750m，再在244.5mm技術套管內對東營組三段的1644-1686m5層23米用127槍127彈，32孔 /米射孔，但由于5″1/2油層套管未倒出，該井無法進行再改造。

牛85井：該井位于油田老年公寓內，改造該井目的為老年公寓洗浴供水。該井1990年2月10日完井，完井井深3503m，完井層位沙三段，表層339.73mm，下深165.28m，技術套管為244.48mm，下入2750.04m，固井水泥返高1330m，油層套管（5″1/2）下深為3145.06m，水泥返高1817.5m。施工要求橋塞封在1950m，在1800m出將5″1/2油層套管割斷，拔出，在技術套管內射孔，射孔井段為東營組三段1753-1800m，共4層22.5m，89型槍89彈，每米36孔，總孔數(shù)1044m。但是由于各種原因，沒有將油層套管在1800米割斷拔出，在5″1/2油層套管內射孔，先擠入水泥固井，使其與外部的技術套管之間有水泥封堵后，才能在5″1/2油管內射孔、防砂、試水，其工藝流程比較難，但該井仍如期完成。最初經(jīng)抽水試驗，該井靜水位-42.5m（井口用回聲儀測得，以下同），動液面-100m，井口產水量300m3/d（折合12m3/h），水溫69℃。使用一段時間后，由于出砂，提出泵（90型潛油泵下深1500m）進行防砂，下入2″1/2 繞絲篩管于射孔部位防砂后，出水量不足100m3/d（合4m3/h），只夠滿足熱水洗浴。

王65井：改造過程同上，仍是油層套管拔不出來，在兩層套管內擠入水泥重新固井后進行射孔。

5.3 開發(fā)井的改造

5.3.1河57-斜6井：

1999年對河57-斜6井進行廢改的施工，全部在5″1/2套管內進行，該井井深3098.97m，東營組埋深1454m-1820m，對沙一段上部和東三段、東一段分別自下而上進行分層射孔和做抽水試驗，因出砂未再利用。

5.3.2孤熱側3井：該井鉆至古潛山300米以上未見含水層，用橋塞將下部堵死，打一定高度的水泥塞，在7″技術套管內開窗，側鉆館陶組水層200米，下入5″1/2篩管成井，其他工序與前述一致。該井壽命仍不足兩年。

6 結論

1、針對廢油井所在地區(qū)是否有利開發(fā)利用進行選井，依據(jù)井的類型，井身結構采用不同的方法進行廢改。

2、古潛山廢改只要將潛山部分通井，打通巖溶水層即可成功；而勘探井的難點在于拔出水泥返高以上的油層套管；開發(fā)井的難點在于射孔后防砂（即使使用側鉆的方法也需防砂），防砂后井眼太小，影響出水量，出水量太小的井只能用于洗浴。

3、廢改井只能由油田專業(yè)隊伍去做（測井、射孔、井下作業(yè)、側鉆），因此費用較高，其費用相當于鉆探1口地熱井費用的80%，且出水量（出水套管限制）不及鉆探地熱井的50%。

4、廢改井防砂后，出水套管過小，篩管部位流速過快，井的使用壽命短。

參考文獻

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（2）朱家玲等.廢棄石油井改造為地熱井的發(fā)展現(xiàn)狀.地熱能2013（6）3-6