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地?zé)徙@井

山東地區(qū)地?zé)峋@井工藝技術(shù)

  0 前言
 
  地?zé)崮?/a>是一種新型的替代性能源, 是“熱、礦、水”三位一體的資源, 也是潔凈的可再生的環(huán)保型能源, 可廣泛應(yīng)用于發(fā)電、供熱供暖、醫(yī)療保健、溫泉洗浴、種植養(yǎng)殖、旅游等。山東省是一個地?zé)豳Y源比較豐富的省份, 其地?zé)豳Y源總的特點(diǎn)是熱儲分布廣、類型多、埋藏深度適中、熱流體儲量大、利用價值高,溫度以中低溫為主, 開發(fā)利用條件較好。地?zé)釤醿?/a>類型全省可劃分為魯西地?zé)?/a>區(qū)裂隙巖溶型熱儲(水溫在43 ～ 70 ℃, 已有16口采熱井)、魯西北地?zé)?/a>區(qū)孔隙型熱儲(水溫40 ～ 98 ℃, 已有17口采熱井)、魯東地?zé)?/a>區(qū)裂隙型熱儲(水溫47 ～ 89 ℃, 已有14口采熱井)。
 
  10多年來, 我院對裂隙巖溶型、孔隙型、裂隙型地?zé)峋?/a>進(jìn)行鉆井工藝技術(shù)研究, 形成了較完善的鉆井工藝技術(shù), 本文以山東地區(qū)3種類型的地?zé)釤醿?/a>為模型, 在地?zé)峋?/a>鉆井工藝技術(shù)方面進(jìn)行論述, 以供借鑒。
 
  1 裂隙巖溶型地?zé)峋?/a>
 
  裂隙巖溶型地?zé)峋?/a>熱儲層為奧陶系灰?guī)r, 主要分布在魯西地區(qū)(濟(jì)南、聊城), 熱儲層埋深為350 ～1800m。主要地層為第四系、第三系、二疊系、石炭系、奧陶系, 由于受構(gòu)造的影響, 第三系、二疊系、石炭系有缺失現(xiàn)象。
 
  該類型地?zé)?/a>井地層多變、巖性復(fù)雜, 易坍塌、吸水膨脹、縮徑、漏失, 成井難度大、井內(nèi)事故率高。
 
  1. 2 鉆井設(shè)備及鉆具
 
  1. 2. 1 設(shè)備
 
  鉆機(jī):TSJ -2000E、TSJ - 1000型;鉆塔:AS27 -70型;泥漿泵:TBW - 1200 /7B 型;空壓機(jī):VWW JD-9. 1 /15、SW - 5 /40 -A型;泥漿攪拌機(jī):NJ600型。
 
  1. 2. 2 鉆具
 
  鉆鋌:?121、146、178 mm;鉆桿:?89 mm;雙壁主動鉆桿;雙壁鉆桿:SHB127 /75;鉆頭:?430 mm 組合牙輪鉆頭, ?311 mm 鋼齒(鑲齒)牙輪鉆頭, ?215mm /?152 mm 鑲齒牙輪鉆頭, ?311 mm /?215 mm聚晶-金剛石復(fù)合片(PDC)鉆頭。
 
  1. 3 井身結(jié)構(gòu)(見圖1)
 
  1. 4 鉆井工藝
 
  1. 4. 1 第四系(0 ～ 110m 段)
 
  采用?430 mm 組合牙輪鉆頭, 鉆遇粘土層下?377 mm ×7 mm 表管, 長度110 m, 水泥固井;正循環(huán)泥漿鉆進(jìn)。
 
  1. 4. 2 第四系、第三系、二疊系(110 ～ 1000m段)鉆孔口徑311 mm, 鉆遇二疊系底板砂巖下
 
  ?244.5 mm ×10 mm技術(shù)套管(泵管)并固井;第四系、第三系采用?311 mm 鋼齒牙輪鉆頭, 二疊系(泥巖、泥質(zhì)砂巖)采用?311mmPDC 鉆頭;鉆具結(jié)構(gòu):
 
  ?311 mm 牙輪(PDC )鉆頭+?178 mm /?146 mm /?121mm鉆鋌+?89 mm 鉆桿+主動鉆桿;沖洗液
 
  采用膨潤土(5%) +CMC (0.4%) +KHm (0.3%)+Na2CO3 (0.3%)泥漿, 正循環(huán)鉆進(jìn)。
 
  1. 4. 3 二疊系、石炭系、奧陶系(頂板)
 
  該段是此類型地?zé)峋?a href="http://mhkwt.com/t/施工.html" >施工難點(diǎn), 地層復(fù)雜、易塌孔。鉆孔口徑215 mm;應(yīng)用壓力平衡、?215 mm鑲齒牙輪鉆頭正循環(huán)泥漿鉆進(jìn), 快速穿過, 采用177.8mm ×9.19mm 技術(shù)套管隔離。
 
  1. 4. 4 奧陶系地層
 
  該層為鉆進(jìn)的目的層, 巖性以石灰?guī)r為主, 地層裂隙發(fā)育, 嚴(yán)重漏失, 該段應(yīng)用氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)工藝。鉆孔口徑152 mm。
 
  1. 4. 4. 1 鉆具結(jié)構(gòu)
 
  ?152mm鑲齒牙輪鉆頭+?146 mm /?121 mm
 
  鉆鋌+?89 mm 鉆桿+SHB127 /75雙壁鉆桿+主動(雙壁)鉆桿。
 
  1. 4. 4. 2 鉆進(jìn)規(guī)程
 
  壓力40 ～ 60 kN ;轉(zhuǎn)速37 ～ 84 r /m in。
 
  1. 4. 4. 3 氣舉反循環(huán)的主要參數(shù)
 
  沉沒系數(shù)(浸水比)φ=0.78 ～ 0.99;風(fēng)壓P =1.2 ～ 3.5MPa;風(fēng)量Q =3.5 ～ 4.0 m3 /m in;尾管長度Lw =(10 ～ 15)H(H 為空氣混合室沉入深度)。
 
  1. 4. 4. 4 循環(huán)介質(zhì)
 
  氣舉反循環(huán)采用清水作為循環(huán)介質(zhì)。
 
  2 孔隙型地?zé)峋?/div>
 
  2. 1 地質(zhì)條件
 
  孔隙型地?zé)峋疅醿σ孕陆得骰?zhèn)組(Nm)、館陶組(N g)、古近系東營組(Ed)、沙河街組(Es)為主。鉆遇地層為第四系(Q)、新近系(N )、古近系(E)。該類型地?zé)峋貙雍唵? 孔壁不穩(wěn)定, 易吸水膨脹、易縮徑、含油氣, 成井有一定難度。
 
  2. 2 鉆井設(shè)備及鉆具
 
  2. 2. 1 設(shè)備
 
  鉆機(jī)、鉆塔、泥漿泵、泥漿攪拌機(jī)同裂隙巖溶型地?zé)峋?鉆井液振動篩:ZS1500 型;防井噴設(shè)備(用于含油氣地區(qū)):2FZ35 ×35型。
 
  2. 2. 2 鉆具
 
  鉆鋌、鉆桿同裂隙巖溶型地?zé)峋?鉆頭:?430mm 組合牙輪鉆頭, ?311 mm /?245 mm /?215 mm鋼齒牙輪鉆頭。
 
  2. 3 井身結(jié)構(gòu)
 
  2. 4 鉆井工藝
 
  2. 4. 1 鉆進(jìn)工藝
 
  2. 4. 1. 1 第四系(0 ～ 120 m段)
 
  采用?430 mm 組合牙輪鉆頭, 穿過砂層, 鉆遇穩(wěn)定粘土層下?377 mm ×8 mm 表管, 長度120 m,水泥固井;正循環(huán)泥漿鉆進(jìn)。含油氣地區(qū)安裝防井噴設(shè)備。
 
  2. 4. 1. 2 第四系(120 ～ 240 m段)
 
  應(yīng)用?311mm鋼齒牙輪鉆頭正循環(huán)泥漿鉆進(jìn)。
 
  2. 4. 1. 3 240m ～設(shè)計井深(1000 ～ 2000 m)該井段以第四系(Q)、新近系明化鎮(zhèn)組(Nm)、館陶組(Ng)、古近系東營組(Ed)、沙河街組為主。
 
  鉆具結(jié)構(gòu):?245 mm 鋼齒牙輪鉆頭+?178 mm
 
  (?146 mm)鉆鋌+?89 mm 鉆桿+機(jī)上鉆桿;鉆進(jìn)規(guī)程:鉆壓50 ～ 70 kN, 轉(zhuǎn)速37 ～ 84 r /m in, 泵量1200 L /m in;沖洗液:800 m 以淺應(yīng)用膨潤土(5%)+CMC(0.4%) +N a2 CO3 (0.3%)泥漿, 800 m以深采用膨潤土(5%) +Na2CO3 (0.3%) +CMC(0.4%) +KHm(0.4%)泥漿。
 
  2. 4. 2 成井工藝
 
  2. 4. 2. 1 測井
 
  達(dá)到設(shè)計井深進(jìn)行方位角、頂角、電阻率、井溫測井, 以確定熱儲層和井溫。
 
  2. 4. 2. 2 井(濾水)管
 
  泵管?244.5 mm ×10 mm, 長度240 m;井管
 
  ?177.8mm ×9.19mm;全焊式V 型(噴塑)纏絲濾
 
  水管?177.8 mm ×9.19 mm, 長度80 m;沉淀管
 
  ?177.8mm ×9.19mm, 長度30 m。
 
  2. 4. 2. 3 下管方法
 
  采用浮力塞(板)法下管。
 
  2. 4. 2. 4 止水方法
 
  采用4道以上橡膠圈止水。
 
  2. 4. 2. 5 洗井方法
 
  采用活塞洗井。
 
  2. 4. 3 技術(shù)措施
 
  2. 4. 3. 1 護(hù)壁措施
 
  (1)化學(xué)處理泥漿護(hù)壁;
 
  (2)壓力平衡護(hù)壁。
 
  2. 4. 3. 2 防縮徑措施
 
  孔內(nèi)鉆具連續(xù)鉆進(jìn)時間≯50 h。
 
  2. 4. 3. 3 防止粘附卡鉆措施
 
  (1)泥漿密度≯1.10 kg /L, 失水量≯15 mL /30m in, 漏斗粘度≯25 s, 泥皮厚度≯1 mm。
 
  (2)孔深超過800m, 鉆具在孔內(nèi)靜止時間嚴(yán)禁
 
  超過3m in。
 
  3 裂隙型地?zé)峋?/div>
 
  3. 1 地質(zhì)條件
 
  裂隙型地?zé)峋疅醿β癫剌^淺, 覆蓋層為第四系
 
  沉積層, 一般小于50 m。熱儲層埋深一般為50 ～380m, 巖性主要有花崗巖、閃長巖、輝綠巖、花崗片麻巖、云母片麻巖、砂巖、大理巖等。
 
  3. 2 鉆井設(shè)備及鉆具
 
  3. 2. 1 設(shè)備
 
  鉆機(jī):SPJ - 300型;泥漿泵:BW - 600 /30型;空壓機(jī):HRP750型。
 
  3. 2. 2 鉆具
 
  鉆頭:?335 mm 硬質(zhì)合金(鋼粒)鉆頭, JWD200
 
  - 225 型鉆頭, JWD200 型潛孔錘;鉆鋌:?178 mm;鉆桿:?127mm。
 
  3. 3 井身結(jié)構(gòu)(見圖3)
 
  圖3 裂隙型地?zé)峋斫Y(jié)構(gòu)
 
  3. 4 鉆井工藝
 
  3. 4. 1 第四系(0 ～ 50m)
 
  采用?335mm硬質(zhì)合金(鋼粒)鉆頭, 鉆遇完整
 
  基巖(≮1.5m)下入?273 mm ×10 mm 井管, 水泥固井;正循環(huán)泥漿鉆進(jìn)。
 
  3. 4. 2 基巖地層(50 ～ 380 m)
 
  采用潛孔錘鉆進(jìn), 水位以下采用潛孔錘泡沫劑鉆進(jìn)。
 
  鉆具結(jié)構(gòu):?225 mm 潛孔鉆頭+?178 mm 鉆鋌+?127mm鉆桿+主動鉆桿。
 
  潛孔錘鉆進(jìn)工藝參數(shù):鉆壓25 ～ 35 kN, 轉(zhuǎn)速20～ 40 r /m in, 空氣壓力0.8 ～ 1.2MPa, 空氣上返速度16m /s, 潤滑注油量1 ～ 1.5 L /min。
 
  4 結(jié)語
 
  山東地區(qū)地?zé)峋粤严稁r溶型、孔隙型、裂隙型為主。裂隙巖溶型地?zé)峋貙幼兓?、巖性復(fù)雜、縮徑、坍塌、漏失, 應(yīng)采用正循環(huán)泥漿鉆進(jìn)工藝和氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)工藝、牙輪鉆頭和PDC 鉆頭鉆進(jìn)方法、化學(xué)處理泥漿和技術(shù)套管護(hù)壁技術(shù)等;孔隙型地?zé)峋貙雍唵巍⒖妆诓环€(wěn)定、易吸水膨脹、易縮徑、含油氣, 應(yīng)采用正循環(huán)泥漿鉆進(jìn)、化學(xué)處理泥漿護(hù)壁、橡膠圈止水、全焊式V 型(噴塑)纏絲濾水管等工藝方法;裂隙型地?zé)峋疅醿右曰◢弾r、閃長巖、輝綠巖、花崗片麻巖、云母片麻巖、砂巖、大理巖巖性為主, 巖石堅硬, 應(yīng)采用潛孔錘鉆進(jìn)工藝。