大庆长垣萨热1井地热资源开发利用先导性试验

1、大庆长垣萨热1井地热资源开发利用先导性试验前言大庆长垣北部有丰富的地热资源，近年来在长垣北部多口探井测试发现证实了这一点。为了对长垣北部地热资源前景做出科学评价，取得地热钻井工艺、完井工艺及试采等方面的第一手资料，推动地热开发和综合利用 在大庆地区取得成果，逐步形成产业开拓新的经济增长点。2000年8月， 我局在让胡路龙南地区部署了一口地热试验井一萨热1井，开展地热钻井、 完井、试采及综合利用先导性试验。一、萨热1井基本情况 萨热1井位于大庆市让胡路区龙南游泳馆东北100米处，区域构造位于松辽盆地中央坳陷区大庆长垣萨尔图构造西部过渡带外。1、地热地质特征大庆长垣北部西侧地热地质条件有利，主要目

2、的层葡萄花、高台子、 萨尔图油层，砂岩以浅湖相、三角洲分流平原、河流相为主，砂岩累计厚 度可达200米以上，储层物性好，孔隙度15-20，渗透率50-15010-3 ulit2。 该区平均地温梯度为405100米，主要目的层埋深1 300-2 000米因此， 主要目的层地温可达52c-81。根据该区探井测井解释和录井综合解释， 萨尔图油层下部、葡萄花油层和高台子油层上部绝大部分砂层为含水层， 探井测试结果也证实该区萨尔图油层下部、葡萄花油层和高台子油层上部 砂层多为含水层。萨热l井自上而下钻遇了萨尔图、葡萄花、高台予三个储集层组，测井 共解释63层，砂岩总厚度1546米，其中水层50层，厚度1

3、 336米；干 层11层，厚度1 64米；油层1层，厚度36米；油水同层1层，厚度10 米。对应筛管段1 2741148529米，共发育38层砂岩，总厚度1020米， 其中水层35层，砂岩厚度974米；于层3层，厚度46米。(z-)井身结构特征萨热1井于2000年8月12日开钻，9月2日完钻，完钻井深1 540米， 井底地层为高台子油层高三组顶，主要目的层为葡萄花油层和高台子油层 上部。萨热1井产水层段为白垩系姚家组一段(葡萄花油层)和青山口组二、 三段上部(高台子油层)，深度12778米一14852米，厚度2074米，砂 岩孔隙度10-24，渗透率100-1000 x 1 0。3 u m2。

4、地热水总矿化度633125mgl，ph值83。萨热1井表层套管的大管径和下深为供水能力不足情况下，泵挂下深提供了充足的泵室，2112米的筛管管串使得水层充分暴露，提高产水量。萨热1井目的层钻井液密度11 5-1189cm3。按照地质设计，进行了 钻井取芯、地球物理测井、岩芯化验等项资料采集工作。本井于葡萄花油 层和高台子油层进行了钻井取芯，累计钻井进尺2730米，芯长2724米， 平均收获率998；选取岩芯分析样品76块，主要进行孔隙度、渗透率、 含水饱和度、粒度及岩石密度等分析项目。地球物理测井项目为中子、密 度、自然伽玛、双侧向、微电极、自然电位、高分辨声波、25米视电阻 率、井温、井径、

5、井斜及套后的声波变密度、伽玛、前磁等。按照地质设计本井分别在葡一组和葡二组底部至高台子上部两段进行 取芯，取芯主要目的是采集葡一组顶部、葡二组底部至高台子组上部砂岩 岩样，做储层孔隙度、渗透率、含水饱和度、粒度及密度项目分析，掌握 储层物性，为储量计算提供依据。(三)测试结果及水质特征萨热1井完井后，进行了溢流和泵抽试水。测得该井在1 480米深度， 压力为1439mpa，温度为594。溢流求产，日产水1536m3，井口水温35。用潜水泵泵抽求产，日产水400-450m3，井口水温42-47。地热水中有少量天然气伴随产出，在溢流状态下，日产天然气151)一1 80m3，在泵抽情况下，日产天然气

6、400-500m3，天然气主要成分是甲烷，甲 烷含量达975。天然气从地热水中分离后，输送到加热炉燃烧，把地热 水加温。地热水水样经黑龙江省水文地质勘察院实验室化验分析认定：水中碘、 溴、氟、偏硅酸、镭等几种微量元素已达到具有医疗价值的浓度，水中不 含有对人体有害的物质，医疗保健方面利用价值很高。二、萨热1井地面应用工程萨热1井是大庆石油管理局投资建设的第一口地热开发实验井，由于 我国在地热能源应用及地热工程施工建设方面还没有国家标准，全国其它 地区都是根据自身实际情况，自行设计或委托设计进行的地热井建设。如 果萨热l井套用现有的油、气井建设标准，投资额将达到400万元，对于 萨热1井这样的低

7、温低产地热井来说，将很难取得较好的经济回报。根据萨热1井实际情况，我公司在征求有关专家意见的基础上，采用天津甘泉集团制造的地热水井专用设备，仅用1 5 0万元投资就自行设计建设了萨热1井地面应用工程系统。通过一段时间的试运行，证明该系统使用上安全 可靠，不论从供水能力还是供水温度方面都完全能够满足用户需要。萨热1井地面应用系统主要由抽水控制系统、气水分离系统、气加热 调温系统、用户供水系统、可燃气体报警系统和井房内呆暖系统等六部分 组 成 。1、提水控制系统萨热1井的抽水系统采用的是天津甘泉集团制造的地热水井专用抽水 设备。该装置采用国家专利技术制造，采用井下潜水电机带动多级潜水泵 抽水，井口

8、离心式除砂的方式，具有结构合理、除砂效果好等特点。抽水 控制装置采用的是日本三垦公司生产的高功能静音式变频器与动力控制柜k牛相结合的控制系统，该变频器操作简单、节约能源，能对井下工作的电机 和潜水泵实现各项保护功能，同时还能够通过调节电机输入交流电频率对 泵抽水量实现无级调速。根据泵抽实验中对动水位的测量和出砂量的测量， 我们把潜水电泵下入井下198米，并选用45kw250电机、，89扬水管，变 频器工作频率设定为2831hz，此时24小时满负荷运转产水量为400m3d 左右，水温始终保持在46左右，除砂器除砂效果较好。2、气水分离系统萨热1井地热水中含有一定量的溶解天然气，为充分分离水中天然

9、气， 保证用水安全，我们采用二级分离的方法，即采用0231dw分离加热炉和小 型立式巾8 oomm分离器相结合的方式分离天然气。地热水从井口除砂器出 来后经输水管线到02 3mw分离加热炉上的卧式分离器进行第一次分离，该 分离器为挡板冲击分离方式，地热水以高速度直接冲击在挡板上，溶解于 地热水中的天然气迅速分离，此过程均是在常压下进行。第一次分离后的 地热水在常压状态下，通过水位落差进入小型立式分离器进行第二次分离， 小型立式分离器采用旋转水流分离方式，把水中剩余溶解天然气进一步分 离。3、天然气加热调温系统萨热1井地热水中含有一定量的溶解天然气，为充分利用这部分伴生 的能源，我公司购进一台0

10、23mw分离加热炉和建设了200 m3立式钢结构 储罐，利用天然气给低温地热水提温，调节200 m3立式储罐中低温地热水 水温，这样不仅解决了天然气分离后的处理问题，而且提高了地热水的外 输温度。通过对加热炉加热效果的实验我们发现：在不开泵条件下，室外飞占。温度28，该加热炉能够使30吨38低温地热水水温升高到65左右。 在开泵条件下，能够使30吨46低温地热水水温升高到70。c左右。用30 吨70地热水与150吨46地热水混合，可以使总体水温在46的基础 上提高45，即达到50。c左右。200 m3立式储罐在保温后的温降为05d，冬季温降将相应增大，但总体上不会达到45d，这样我们就能有 效

11、地保证供给用户的地热水不低于48左右，完全能够满足洗浴用水的要 求。4、用户供水系统萨热1井的地热水中含有对人体有益的多种矿物成分，在具有很高的 医疗保健作用的同时，地热水对相应的储存运输管线也有很强的腐蚀作用， 针对这一实际情况，我公司在建设用户输水管线时采用了长垣公司生产的 钢骨架塑料复合管作为供水管线，有效地解决了供水腐蚀的问题。200 m。 立式储罐的建设投产，使萨热一井在供水能力方面有了很大程度的提高。 在为用户供水时使用30m3h的管道泵供水，完全能够满足用户在用水高峰 时期的需求。针对龙南地区远距离用户的用水需求，我们还设计了鹤管供 水管，为车装水用户提供了方便。5、可燃性气体报

12、警系统 为保证萨热1井在运行过程中的安全可靠性，针对井上存在天然气这种可燃性气体的危险隐患，我们为井房和值班室配备了六套大庆自动化仪 表厂生产的fgi一2型可燃性气体报警器，通过一段时间的使用表明该可燃 性气体报警器可以有效地杜绝天然气爆炸事故的发生，为萨热1井的安全运行提供了保证。k毕；6、井房内采暖系统为了节约萨热1井的运行成本，为萨热1井地热水应用开辟思路，我 们在萨热1井井房及值班室中安装了地热水直接采暖系统，该系统利用管 道泵强制循环02 3mw分离加热炉中高温地热水，带动室内散热器供暖，供 暖管线采用耐腐蚀、耐高温铝塑复合管，有效地解决了供暖系统的防腐问 题，经入冬以来的实验使用效

13、果良好，为我公司每年节约卜2万元的冬季 采暖费。三、萨热1井地热水应用价值及市场前景地热水的医疗保健价值：医疗热矿泉水是地下自然涌出或人工开采的 矿水，含有lgl以上可溶性固体或特殊气体，或一定量微量元素，或具有34以上的温度，可供保健医疗应用。依据我公司委托黑龙江省水文地质 勘察院对萨热1井在lo个月中取水样4次，进行地热水分析测试。按(饮 用天然矿泉水检验方法(6bt85 381995)国家标准进行。4次分析结果 表明，水中微量元素比较稳定，现以2001年7月9日取样为例，分析结果如下：镭(li焓量02121mg1，锶(sr)含量1568ragl，澳(br)含量1 00mg1，碘(i)含量

14、500mg1，偏硅酸(h2sio 3)含量3532mg1，硼酸含量892mg1，溶 解性总固体含量617812mgl，水化学类型为ci-hc03lqa型。以上的几项 微量元素含量按国家标准(gbt13727-92)要求均已达到医疗矿泉水标准， 可命名为锶、碘、硅质的氟医疗热矿水。热矿泉水之所以具有极强的医疗及保健功能，是由于水中的化学成分、 温度及机械刺激因子对身体的神经末梢产生刺激，通过神经体液的反射作 用，发挥对疾病的非特异性治疗作用。主要表现在以下几个方面：遗心偏硅酸的保健功能：硅能够防止动脉硬化。血管里的硪大都在血管的 弹性硬蛋是秘默原中，它能调节盎铸壁终渗透性，键进弹性纤维黪增长，

15、因而保持血管的弹性。此外，偏硅酸对心血管病、关节炎、地方瘸有一定 的预防功能，对嚣髂生长、皮跌健康等有促进作鼹。氟的功能：氟是人体中不可缺少的元素，适量的氟可以提高牙齿抗酸 能力，搀剑缎萤分解糖膀霉的酶，氯能被牙齿糖蕨的烃基磷灰石器粒的表 面吸附，形成一种抗酸性昀氟磷灰石保护朦，增加牙齿的硬度，同时氟离 子还可以抑雠口腔中的乳酸杼菌，晦低碳水化合物分解产生酶酸度，对牙 齿及骨骼的形成筠裔重要作用。偏硼酸的功能：具有消毒、消炎、杀慧作用，此外还具羲去头攫，医 治发获病、神经系统等有疗效。热矿泉的物理学作用：主要表现农水湿、水的浮力、水的静压力作周。 永温兔3843，泡浴10-15分钟，能增进人体

16、金身新陈代谢，血液循环 加快，血压下降；水的浮力作用使人体运动器官的负荷照著减轻，四肢舒 展，鼹海松弛；水酶静莲力作用有利子诞节心脏翡功能。地热水用于洗涤，可对人体有兴奋刺激作用，舒经活血。对心血管有 较强姆保健律建，治疗人体萋宣、神经瘸、燕涅瘸、发肤病、肠臀病等均 有一定疗效。根据萨热1井地处繁华区，适合开办档次较商，服务配套， 集洗浴、保健、康复治疗建一体的大型洗浴保健中心蘸实际情况，我公裁 把地热水市场开发重点放在洗浴用水和医疗保健上，目前已经与4家洗浴 中心签订了供水协议，并合作开展萨热l井地热水在医疗方褥懿理疗试验。 通过4个月来的试运行，用户对萨热1井的水质反映良好。kr大庆市属于缺水地区，自来水的供应量明显不足。地热矿泉水的开发 将会缓解大庆地区水资源不足的矛盾，不论从它的医疗保健价值，还是从 城市的发展要求，这种趋势日益显著。 萨热1井地理位置优越，市场潜力 较大，具有良好的市场应用前景。试验已经取得初步效果，预示着大庆地 区的地热开发将会纳入城市的总体建设规划，走进油城人民的日常生活。四、几点认识(一)根据测井解释和岩芯资料分析，萨热1井区热储物性较