地熱井施工工藝

劉中文 霍燚

吉林省水文地質(zhì)調(diào)查所，中國·吉林 長春 136000

1 引言

該井位于中國X 省X 市城區(qū)，鉆井性質(zhì)為探采結(jié)合井，目的層為泉頭組，穿過花崗巖50m 終孔完鉆。井型：直井，設(shè)計井深2225m，實際完鉆井深2090m；井身質(zhì)量優(yōu)質(zhì)，各項技術(shù)指標達到了設(shè)計要求。

2 預測地層

本井鉆遇層位：白堊紀自新到老如下：

嫩江組三段：巖性為深灰色泥巖，灰色粉砂質(zhì)泥巖組成不等厚互層，頂部為一層灰色泥質(zhì)粉砂巖。與下伏地層呈整合接觸。

嫩江組二段：巖性以深灰色泥巖為主，夾灰色粉砂質(zhì)泥巖，底部為一層灰黑色油頁巖。與下伏地層呈整合接觸。

嫩江組一段：巖性以灰黑色泥巖為主，夾灰黑色油頁巖，綠灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖各一層。與下伏地層呈整合接觸。

姚家組二加三段：巖性為棕紅色泥巖，頂部為一層綠灰色粉砂質(zhì)泥巖，底部為一層灰色粉砂質(zhì)泥巖。與下伏地層呈整合接觸。

姚家組一段：巖性為大段棕紅色泥巖，底部為一層灰色粉砂質(zhì)泥巖。與下伏地層呈整合接觸。

青山口組二加三段：巖性為棕紅、深灰色泥巖，灰色粉砂質(zhì)泥巖組成不等厚互層，夾一層灰色泥巖。與下伏地層呈整合接觸。

青山口組一段：巖性為兩層灰黑色泥巖，夾一層褐灰色油頁巖。與下伏地層呈整合接觸。

泉頭組四段：巖性為紫紅色泥巖，灰色粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖組成不等厚互層。與下伏地層呈整合接觸。

泉頭組三段：上部厚層塊狀暗紫色泥巖、灰綠色泥巖與灰綠色粉砂巖、灰白色細砂巖互層。下部砂巖較發(fā)育。與下伏地層呈整合接觸。

泉頭組二段：厚層暗紫色泥巖、灰綠色泥巖與灰白色、灰色粉砂巖、細砂巖互層。與下伏地層呈整合接觸。

泉頭組一段：暗紫色厚層塊狀泥巖，灰綠色泥巖與灰白色、灰棕色粉砂巖、細粉砂巖互層。砂巖發(fā)育。與下伏地層呈整合接觸。

登樓庫組：暗紫色厚塊狀泥巖，灰綠色泥巖與灰白色，灰棕色粉砂巖，細砂巖互層。砂巖發(fā)育。

基底：肉紅色花崗巖，上部有淺變質(zhì)現(xiàn)象，主要成分以石英長石為主，含黑云母?；◢弾r結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

該區(qū)主要目的層段泉頭組，主要以河流沉積為主，砂體條帶狀發(fā)育，儲層縱向、橫向變化快，鉆遇地層造漿嚴重、易崩塌有掉塊現(xiàn)象，儲層成巖相對較好。

根據(jù)上訴地質(zhì)資及資料的相應了解，我們在各方面也做了充分準備工作，堅持穩(wěn)中求快的原則，探索該地區(qū)地層情況，同時吸取其他井隊的經(jīng)驗教訓確保本井的順利施工。

3 成井技術(shù)總結(jié)

3.1 鉆頭選型、鉆具結(jié)構(gòu)及鉆井參數(shù)

①根據(jù)地質(zhì)分層一開鉆進使用∮410mmPDC 鉆頭，用∮203mm 鉆鋌3 根+∮178mm 鉆鋌6 根+，∮165mm鉆鋌6 根+∮127mm 鉆桿。鉆井參數(shù)采用大排量（35L/s以上）、小鉆壓（不超過20kN）、一檔（轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速：58r/min）順利鉆完一開井深450.5m，并下入∮273.1mm 表層套管450.0m。根據(jù)一開完鉆分析本井表層適合PDC 鉆頭鉆進，鉆井參數(shù)合理。

②二開一開始使用∮241.3mmPDC 鉆頭，鉆具結(jié)構(gòu)使用防斜打直塔式鉆具結(jié)構(gòu)，使用6 根∮177.8mm 鉆鋌，∮165mm 鉆鋌6 根，鉆井參數(shù)采用轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速：58r/min）、大排量（排量：32L/s 以上），嚴格控制鉆壓在10～20kN 以內(nèi)，為控制上部地層縮徑和環(huán)空堵塞，鉆井措施采用打一劃二的技術(shù)措施，并且每鉆進200m 左右短起下拉井壁，保證井下安全。為了保證井身質(zhì)量符合設(shè)計要求，上部地層大段泥巖進尺較快井段盡量采用吊打鉆壓（20kN），并且堅持定點短起下鉆，使井身質(zhì)量在設(shè)計范圍之內(nèi)。鉆至井深2041m 進入花崗巖地層，井深2090m 時地質(zhì)通知完鉆，完鉆井深2090m。

3.2 鉆井液選擇

①鉆井液一開我們采用低固相聚合物鉆井液，一開較松軟，鉆速快、井徑大，造漿嚴重，鉆屑攜帶困難，要保證巖屑迅速在地面固控設(shè)施分離、清除、沉淀。配制要以膨潤土、碳酸鈉為主材料，配制成45s 黏度泥漿，根據(jù)鉆進時孔內(nèi)實際情況，不斷補充處理劑，保障鉆井液性能具有較強的攜帶和懸浮巖屑的能力，使用此鉆井液鉆時較快，并且井下安全，所以順利地完成了一開鉆進，表層套管順利下入目的層位。

②二開鉆井液，隨著鉆孔深度的增加，地層壓力、溫度增高，破壞鉆井液性能的穩(wěn)定，鉆進時可能遇到崩塌、掉塊、漏失、縮徑、水敏膨脹等地層情況，鉆井液配制要以抗高溫高壓聚合物為主，保持低粘、低切力、平衡地層壓力密度和低固相含量，流動性好，實現(xiàn)紊流攜帶巖屑，清潔鉆頭泥包，克服阻卡提高鉆速，用好鉆井液處理固相設(shè)備，清除有害固相，使鉆井液有較強的護壁性、抑制性、低濾失性，具有良好的泥餅質(zhì)量，泥餅薄而堅韌，較好顯示出了低固相聚合物的優(yōu)點。固相含量控制在10%，鉆井液性能參數(shù)符合設(shè)計要求，上部地層密度控制在1.10～1.15g/cm3，黏度50～60s。采用PDC 大排量底鉆壓，二開鉆進200m 測斜一次，不成功及時補測，確保井身質(zhì)量。用固控設(shè)備控制好鉆井液固體含量，使鉆井液有較強的抑制性，低濾失性及良好的泥餅質(zhì)量，失水降到5mL，泥餅0.4mm，以滿足地層的需要[1]。

3.3 破壁

本井完鉆測井后，根據(jù)甲方要求下鋼刷刷洗井壁和降低泥漿黏度，目的破碎刷洗井壁提高出水量。測井后下用鋼絲繩和127 鉆桿制作的鋼刷外徑265mm，長度9m 的鋼刷.下至井底后降低泥漿黏度至30s，然后起鉆以測井數(shù)據(jù)為準計算鋼刷在水層位置反復刷洗三至四次[2]。

3.4 下套管

井管下入長度按實際井深減去一開套管長度加上兩層井管設(shè)計的重疊長度，生產(chǎn)井管與泵室井管重疊上部接反絲接頭，下部加工一個能上返循環(huán)液三個均勻水槽扶正器，重疊以下也分段加入使套管居中的燈籠式扶正器每25m一個，起到固井時水泥漿在井管與孔壁環(huán)空間隙均勻，保證固井質(zhì)量。生產(chǎn)濾水管對應測井解釋成果含水層下入。濾水管孔隙率應介于15%～20%，孔徑介于10～12mm。

3.5 固井

固井為了有效隔開冷熱層，同時非熱儲層的冷水必須相互隔開以免串通污染，固井前對泥漿性能做適當調(diào)整，固井采用G 級油井水泥，油井水泥的物理性能抽檢要符合ADI 標準，現(xiàn)場固井采用專業(yè)固井車固井，采用正常連續(xù)頂替法注入水泥漿[3]。

一開泵室套管固井水泥漿返至地面，固井結(jié)束時井口上返水泥漿密度在1.75～1.85g/cm3之間，固井結(jié)束后要侯凝48h，對套管進行密封式試壓，使用8～10MPa，30min 壓降不大于0.5MPa，否則進行二次補充固井，固井水泥從井底返至兩層套管重疊部分以上，固井結(jié)束后48h 對套管進行試壓，使用10～20MPa，30min 壓降不大于0.5MPa，保證固井位置以上與下部熱儲層有效隔離[4]。

3.6 洗井

3.6.1 采用高壓噴射洗井

噴頭側(cè)面采用Φ10mm×9 噴嘴。用該噴嘴由下至上按每小時10m 的速度對所有濾水管部位進行橫向高壓噴射沖洗，主要含水層段要增加噴射次數(shù)。擬定噴射壓力12～15MPa。上述完成后進行換漿、透孔，保證井內(nèi)無阻礙。

3.6.2 空壓機負壓洗井

用大風量高壓空壓機送風洗井，送風分600m、900m深度多次進行，使井內(nèi)產(chǎn)生高負壓，形成人工井噴，每段不少于5 次。負壓洗井后，用水泵抽水洗井，先用振蕩抽水，每抽水2h 停止30min，將井內(nèi)受到影響的水全部抽出，之后連續(xù)抽水不少于48h。達到水清砂凈。含沙量低于1/20 萬[5]。

4 結(jié)語

該井是筆者與同事們在該地區(qū)打的第一口井，在探索中尋找經(jīng)驗，有許多做的不足之處，在今后的工作中總結(jié)經(jīng)驗，吸取教訓，努力學習，逐步提高鉆進速度，在安全的基礎(chǔ)上快速鉆井，多打優(yōu)質(zhì)高效井，為地礦事業(yè)做出更多的貢獻。