河南万江新能开发有限公司 450046
摘要：
关键词：地热井；成井工艺；下管；止水；固井
内黄县水木兰亭地热井，设计井深1800m，总投资200万元，其目的是为开发利用地层中的热能，为当地居民提供供暖服务。
钻井施工于2018年5月23日开钻，2018年6月30日成井，施工周期为39天，该地热井实际钻孔深度为1760m，下管深度1760m，取水段1150-1760m，水温53℃，水量60m3/h。
该地热井是目前内黄县成井最深，温度最高的地热井，该井的建成，不仅取得了良好的经济效益和社会效益，同时在地热井施工成井工艺方面，取得了一些成功的经验。
1 地热井地质概况
根据岩屑录井及测井曲线综合分析，地热井穿见的地层由新到老依次是第四系、新近系、三叠系。
第四系厚度约为435m，岩性上部为浅黄色、浅灰、灰黄色砂质粘土、粘土夹粉砂、细砂。下部为浅灰色、棕黄色、灰绿色砂质粘土、粉砂与细砂互层，结构较致密并含钙质。
新近系明化镇组厚度约为845m，地层岩性以土黄色、棕黄色、棕红色、砂质泥岩和灰白色、浅灰色砂岩为主，局部夹灰绿色泥岩及钙质团块；下段地层岩性为棕黄、浅棕色粘土岩、砂质粘土岩与浅棕色粉砂岩互层。
新近系馆陶组厚度约为420m，地层岩性上部为紫红色泥岩、灰绿色砂质泥岩与灰白色、浅灰色粉砂岩互层，下部以紫红色泥岩、砂质泥岩、灰白色含砾粉砂岩为主，夹灰绿色薄层粉砂岩、含砾粗砂岩等。
三叠系揭露厚度为63m，地层岩性上部为紫红色泥岩、灰绿色砂质泥岩与灰白色、浅灰色砂岩呈互层出现，中部为紫红色泥岩、砂质泥岩、灰白色含砾粉砂岩为主，夹灰绿色薄层粉砂岩、含砾粗砂岩等。
2 井身结构
0~405m，钻孔口径为480mm；405~1760m钻孔口径为245mm。一开下入Φ339.7mm×9.65mm石油套管；二开下入Φ177.8mm×8.05mm石油套管，其中含水层段下入Φ177.8mm×8.05mm铜网缠丝型技术套管，滤水管长226m，铜网间距为0.6mm，孔隙率为16%，精神结构见图1，施工设备见表1。
表1 钻井工程采用设备情况表
3 地热井施工
开孔采用低压、大泵量，转速根据情况灵活掌控，以避免钻具震动、摆动为原则，确保立轴垂直，开孔无偏斜，钻进过程中，钻具中和点保持在钻铤上，尤其在软硬地层交替处，注意孔底压力，使钻具中和点始终保持在钻铤上，泵室管部分井斜小于1°，1000米内不大于3°，2000米以内不大于7°。
4 地热井的成井
4.1 冲孔换浆
扩孔后用新鲜泥浆冲洗钻孔，以使钻孔中岩屑能完全返出到地面，冲孔时间以返出地面的泥浆和注入钻孔内泥浆性能接近为宜，一般为10~15小时，下管前对泥浆性能的要求：比重≤1.2，粘度20s，失水量≤20mL/30min，含砂量2%,pH值>8.5，泥皮<1.5mm。
4.2 下管
根据测井测得的钻孔深度、含水层位置、长度、厚度，并结合岩屑样及钻进情况，进行排列滤水管的位置、长度，下管前精确丈量套管和过滤器的长度，严格检查套管和过滤器的质量，如有质量问题应立即修复、调整或更换，采用钢丝绳提吊法一次完成下管，管与管之间采用管箍连接，井管底口封死，底管上留条缝，底管上部预留二次冲孔用锥盘，下管过程中注意以下事项：①对接井管要垂直；②起放井管要平稳，严禁猛拉猛放；③注意观察钻压仪示值变化；④注意观察管内、外泥浆变化。
4.3 止水
止水的目的是隔离非目标含水层和地表水，以保证地热井的出水温度和地热井使用寿命。根据地区特点、施工手段和经验，该地热井止水材料采用膨胀橡胶，遇水膨胀橡胶是由橡胶加入水溶性高分子遇水材料加工而成，由于该材料具有遇水膨胀的特征，下入井筒止水层段膨胀后套管和井壁完全封闭，达到止水目的。该地热井在1012m、1115m、1126m处下入三段止水橡胶，保障地热井的止水效果。
4.4固井
止水结束后，井筒内下入一段悬浮塞，悬浮塞上部连接的套管底部壁上开两个孔，将水泥浆通过钻杆注入井筒内部通过预留的孔，将水泥浆注入井壁和套管之间的环空中，固井前要准确水泥浆的用量，保证固井效果一次完成，固井结束后待水泥凝固36h，然后进行试压试验检验固井质量，套管加压至3MPa以上，30min压降不大于0.5MPa即可。
4.5洗井
钻井一般都会对钻孔周围的含水层产生不同程度的损害。泥浆作为循环介质，对井壁空隙被堵塞的情况尤为明显。通过洗井的处理来达到清除井壁上残留的泥皮，洗去含水层中的部分细砂，提高水井附近含水层渗透率。该地热井的洗井方式采用活塞洗井的方式，将活塞安装在钻杆上，并下入到井管内滤水管的上部，利用升降机上、下活动钻具，使钻杆活塞在滤水管内上下往复运动，从而产生抽吸及水击作用，破坏泥皮及疏通含水层通道。
5 结论
内黄县水木兰亭地热井是我公司在内黄县施工的最深的一眼地热井，该地热井在成井工艺上利用合理的方式方法，为今后该地区地热资源开发利用总结了一套合理成井工艺技术，为内黄县地热开发开辟了一条新路，并取得了一定的社会效益。
参考文献：
曾文青，捏昊天，李宏凯.洛阳张庄地热井施工成井工艺，西部探矿工程.1004-5716-（2004）03-0120-02
胡郁乐，张惠等.《深部地热井钻井与成井技术》
论文作者:雷炯-张旭毅
论文发表刊物:《科技新时代》2019年3期
论文发表时间:2019/5/9
标签：地热论文; 泥岩论文; 内黄县论文; 砂岩论文; 套管论文; 含水层论文; 钻孔论文; 《科技新时代》2019年3期论文;