复杂地层下的超深小井眼成井技术

复杂地层下的超深小井眼成井技术

0井深结构和成井方法成井过程是地热井施工中最重要的过程之一。对于不同地区的地热井，由于其不同的地构造背景和热储层岩性，因此采用不同的井深结构和井转方法，以确保井产后热水产量的稳定和长期使用中的井眼稳定性。在国内地热钻井中应用技术相对成熟的成井方法有:先期完成法、后期完成法、裸眼完成法、筛管完成法和射孔完成法,简要介绍如下:1井段完井、压风机、二氧化碳联合气举在钻达目的层顶部时,先下入1～2层技术套管固井,然后再用小尺寸钻头钻至完钻井深,再下筛管或裸眼完井(如图1、2)。下技术套管的目的是为了封固非采水段井壁,满足下部施工需要和隔绝深浅地层水,如易塌井段、漏失井段及其它复杂地层段、非采水井段等。其技术要点是要求环空用水泥封固,两层套管的连接用悬挂式,重复段(约50m)必须封固密封良好。为保证地热井的使用寿命,技套井管的规范应按API标准执行。先期完成法适用于井较深、上部地层复杂的地热井,是对钻井中的困难分别排除的钻井工艺,完井工艺简单,但工期较长,投资较大。实例1:xxx地热井中完井下技套方案基本情况:按设计和甲方要求,xxx地热井已钻至井深1567m中完,井身结构:钻头444.5mm×313.00m+311.0mm×1487.00m+215.9mm×1567.00m;表套339.7mm×313.00m。地层岩性:井段300～1406m为侏罗系安山岩、凝灰质粉砂岩、凝灰岩等致密层,1406～1462m以奥陶系灰岩、白云岩为主,钻时快,电测自然电位负异常,甲方专家判断可能含水,如果按原设计中完方案施工势必要封掉该层,为了不留下遗憾,甲方要求不能放弃对该层试水;根据本井的实际情况,为了保证下部施工顺利,通过与甲方领导、专家、现场钻井和地质监理共同研究一致认为,井段1406～1462m下筛管(花管)最合适,具体施工措施为:(1)下技套前在井深1400m以下泵入高粘切、高粘度钻井液为液塞。(2)设计串:1487向上至1465m下套管,1465～1400m下筛管,以上至井深270m全部为套管。(3)为了防止少量水泥发生重力置换下沉,阻流环放在1350m,阻流环之下的一根套管割4个螺旋状排放的孔供水泥浆通过,孔径30mm,公扣处装盲板。(4)下完套管后快速接上正反接头和钻杆把套管送到位,开泵循环畅通。(5)固井用穿鞋戴帽法,即先打300m高密度、再打570m低密度、最后打200m高密度水泥浆。(6)替完泥浆后卸开正反接头,上提洗井两周起钻。(8)试压,加压5Mpa,经10min,压降小于0.1Mpa,试压合格。(9)下215.9mm钻头钻水泥塞,替出井内钻井液,用清水三开钻井,裸眼完井。实例2:xxx地热井完井作业方案(1)洗井:5月3日～5月5日,用时3d;先下入偏心洗井头用清水在大井眼、水层部位开泵高压冲洗,洗至水清为止,之后在裸眼段泵入6～70/00的六偏磷酸钠溶液54m3,钻具起至技套内,不灌清水,观察液面上涨情况,浸泡48h后下钻用清水替出井内六偏磷酸钠溶液。(2)压风机、二氧化碳联合气举:5月6日～5月7日,用时2d:分别在井深为2600m、2300m、2000m、1700m、1400m,共用150瓶二氧化碳,分5段、每段30瓶、段距300m自下而上注入,设计用压风机在井深1100m处引喷,具体操作步骤为:a.二氧化碳每瓶20kg以上,压力5～7Mpa,每30瓶为1组串联在一起,出口要有连接接头。b.将装有洗井头的钻杆下至井深2600m,用吊卡座于转盘面上,安装井口装置(如下图3)c.打开第一组二氧化碳气瓶向井内注入,注至压力静止后关闭阀门(注意气罐的剩余压力),开泵用小排量将二氧化碳送出钻杆到预定井深位置,注意替入量要计算准确,结束后套压为零。d.起钻杆至第二段约井深2300m,先将第一组二氧化碳的剩余压力放至稳定,之后接第二组二氧化碳重复以上操作。e.最后一段(井深1400m)注完后起钻至井深1100m,接好井口,尽快用压风机引喷。f.按时间顺序对施工中的各种参数、喷出物和水量进行详细记录。g.现场要准备适合施工的井口装置、连接气瓶和井口的高压管线、各种配套接头、阀门等,注二氧化碳时压风机要待命,引喷前在井架底座周围用土围住,挖好排水沟。h.提前准备两个空循环灌、气举结束后,喷出的水泵入循环灌计量。(3)观测水位:5月8日～5月14日,用时7d:气举结束后每间隔1h观察测量水位恢复情况并做好记录,计算各种水文地质参数,分析井下地层供水情况。(4)抽水试验:如果在井深270m之内水位恢复较快,估算10m3(±)10%)可考虑进行抽水试验,依次进行小、中、大三个落程,抽水时间6、8、10h,做好记录,用时2d(5月15日～5月16日)。(5)现场验收:完成以上各道工序后,通知甲方组织竣工验收,用时1d。(6)提交完井总结报告:完井15d后提交完井总结报告,报告的编写由工程、地质技术员共同负责。2高、完井工艺复杂井身结构在钻达目的到层顶部时,先不下技术套管,而用原尺寸钻头或变径用小钻头钻至完钻井深,再根据电测和录井资料确定技套的下入深度,或者直接一次性组合下入滤水管、止水器、套管、置泵管等不同规格和类型的套管及固井附件,选择井段固井。对于井深较浅、上部地层相对稳定的地热井采用较多,优点是能根据获得的钻孔资料自由选择取水井段,钻井工期较短、投资较少,缺点是对钻井技术要求高、完井下管和固井工艺复杂。实例:xx井完井工序(一)井身结构(1)一开:ф444.5mm3A钻头×405.59m。ф339.7mm×9.65mm×J55套管×405.59m。(2)二开:ф241.3mm3A钻头×3500.32m。(二)设计指标(1)井深:3500m(2)井斜:0～400m不大于1°,400～3500m不大于3°(3)水量:出水量在70m3/h左右(4)水温:90℃左右(三)完井指标(1)井深:3500.32m(2)井斜:最大井斜2.41°(3500m)(3)取水段:2610～3462.8m;取水总厚度852.8m,其中含水层54层,厚度205.2m;含水层占取水总厚度21.5%,单层厚度最大12.4m,最小1.3m,一般2～7m;顶底板测井温度91℃～118.73℃;岩性以粗砂岩、中砂岩、细砂岩为主,泥质胶结,较疏松,孔隙度12.1%～29.3%,渗透率1.0～48.1毫达西。(4)止水器:用管外封隔器、橡胶漏斗和用牛皮、海带、木头件制作的止水器混合止水(图5)。(5)木头高度:100m(6)自流水量:280m3/h(畅流)(7)水温:120℃(畅流)3其他钻孔方法3.1对于下井管的管产层不下井管的完井方法,一般对于井壁稳定的地区采用此方法,如碳酸盐岩、火成岩类裂隙型热储层等,相对于下井管的方法具有出水口截面积大、流动阻力小、出水量较大且不易发生堵塞事故、节省投资等优点,但对于砂泥浆剖面的地热井不适用。3.2完成过滤和管道连接法取水段下入筛管(滤水管)的完井方法,