江蘇油田Ｚ３站地熱工程的開發與應用

摘要：用過對真武油田的地質研究，利用油田廢氣的油氣井，進行地熱井改造。通過對國內先進

地熱工藝的引進和改進。

關鍵詞：地熱，地熱水，開發、造泵室、換熱

引言

江蘇油田首次進行地熱開發和利用，有其自身的優勢。可以利用油田生產過程中報廢或高含水的油井進行試驗和利用，可降低鉆井費用，并使廢棄油井得到有效利用。但大多廢棄油井的套管較小，不能滿足地熱開采的要求，需要改造。同時，地熱井系統試水，分析和研究地熱工程中的一些參數，尤其是對地熱水水質的腐蝕和結垢的研究。確保真3地熱站工程試運行成功，并通過試運行又可摸清地熱水的溫度、壓力、動液面等參數，為江蘇油區進下一步的地熱資開發提供依據。

1 利用Z3、Z158廢油井改成地熱水測試與生產井工程

地熱開發需要將潛水電泵下入套管中，把熱儲層中流入套管內的地熱水舉升到地面，提供地熱資源（熱能、熱水）利用為目的的一項特殊工程。Z3、Z158兩口油井的套管直徑均為139.7mm，不能滿足地熱電潛泵的下入要求，必須將兩口井300-350m以上的5 1/2″套管改為內徑徑大于184-224mm的泵室，以實現地熱測試與開發利用的要求。修造改情況見圖1、2

2 地熱井系統試水工藝及主要參數資料錄取工程

2.1真3井射孔工藝和套管抽汲資料錄取

在51/2?套管內采用現代跟蹤射孔工藝，分別對E2d2上和E2s1下的E2s16一個小層進行試水取參數，通過試水取得的實際流量、溫度、壓力、含油、含氣等參數，對工程的設計提供依據。（見表1、2）。

2.2Z158井射孔及地熱潛水電泵資料錄取技術

2.2.1 地熱潛水電泵資料錄取技術

地熱潛水電泵與井身結構配置和地面井口流程與井身結構配置見圖3。其中，在下泵時，加下了一根測試管柱，利用電阻法原理可隨時對井內動液面進行測試，從實驗結果看，較油田使用的動液面測試儀準確。

在對出口處地熱水觀察時，當排出地熱水300 m3后，水質逐漸變清，有一定的油氣味，隨采 出水量的逐漸增加，油氣味逐漸變淡，并在整個試水過程中未發現出砂現象，表明，在目前流速下，對地層不需進行防砂措施。地熱水經嘗有咸味，存放一段時間后有紅褐色物質（主要為Fe（OH）3）沉淀）。為此在地熱潛水泵與換熱器之間需采用密閉傳輸，盡量避免與氧接觸，同時，從安全角度出發，在板式換熱器前加裝電子除垢儀。

采用潛水電泵技術在真158井的E2s1下層位熱儲層中，以不同排量的工作制度，取得瞬時排量、動液面、井口水溫度等4項地層資料參數。經分析四個參數間有一定的比值，即資料說明如下：

a、從試水結果看出，每天液量可達1500m3/d、動液面穩定、井口溫度為72℃具有工業開發利用價值。

b、出口水溫度隨連續總流量而提高，井口水溫由70℃上升到72℃。（見圖4）；

c、井口水溫度與瞬時排量、總液量成正比關系：見圖5

d、動液面隨瞬時排量增大而加深，由初期138m，下降到153m，隨排量的增大井下動液面也有一定的下降，但液面的下降幅度不大，表明地層的供液較足。（見圖6）。

以上4參數呈現了三種成果分析，屬于一般熱水層測試成果，由于條件限制，但尚未取得該熱儲層的最大產能參數，以供開發利用優選最佳工作制度，達到合理開發要求。

e、在動液面測試時，選用回聲波測井儀進行測試，由于回聲波測井儀主要用于油氣井的測試，儀器上的參數只適合油管參數，不適合采水用的水管。

2.3 地熱水開發結垢、腐蝕趨勢的判斷〔3〕

據水質報告中離子的濃度，計算氯離子的毫摩爾/化合價百分數，選擇采用哪種預測指數，氯離子大于25％時，一般采用拉伸指數，然后利用該指數判斷出地熱水的結垢腐蝕趨勢。如是腐蝕型地熱水還需要對設備進行選材，再將該地熱水的狀態點繪制在艾里斯圖上(見圖7)。如果狀態點位于304SS線上方，則不論采用304、316不銹鋼都將產生局部腐蝕，應考慮采用鈦材作為換熱器的材料; 若狀態點處于2系列304SS線與3系列316SS線之間，則采用304不銹鋼不發生腐蝕，使用316不銹鋼會發生局部腐蝕；當狀態點位于這兩條線的下方，則采用這兩種不繡鋼都不會發生腐蝕。

從計算的結果為2.93，大于0.5值，可以判斷真3站地層水為不結垢水型或結垢不嚴重。但用艾里思圖選材看，狀態點位于304VSS線上方，則表明不論采用304，306不銹鋼都將產生局部腐蝕，為此，我們采用了鈦板作為換熱器材料;

3 Z3地熱站地熱水開發利用試驗

3.1 冬季采暖地熱水供熱試運行

3.1.1 Z3地熱站，由Z3、Z158兩口井組成，可各單井供熱，也可兩井并網供熱。其供熱生產層位不一；真3井地熱水生產層位為E2s1下、E2d2上二個層位；真158井地熱生產層位為E2s1下一個層位。

3.1.2 經多次研究確定初次供熱限在二號院采暖面積為8.6萬平方米。運行情況見下圖。

3.1.3 冬季供熱期，Z3、Z158兩口井，累計生產地熱水19.7萬方，井口總平均水溫72℃，來水溫度平均42℃，計算開發地熱總量為591000萬大卡的熱量。

3.2 地熱供暖試運行成果分析

3.2.1從生產時間段和運行方式分析，Z158井E2s1下為主要供熱儲層，以平均瞬時排量73.9m3/h，日產水量1773m3/d，動液面最終穩定在168米，井口平均水溫穩定在73℃，說明E2s1下有足夠的能量。

3.2.2井口水溫隨瞬時排量和地層累計連續出水量的增加略有增加，由初期70℃上升到采暖結束時的73℃。真3、真158井E2s1下中部地溫81℃，若能連續提高采水量井口水溫還有上升的空間。

3.2.3在供暖期間，項目組對用戶進行抽樣調查，各住家室內溫度平均在16-19℃，普遍對地熱供暖持支持態度。

3.2.4工藝流程簡單實用、可靠、自動化程度高，通過幾個按鈕和閘門就可控制整個流程，經正常運行試驗后，只需一人值班。

3.2.5供熱試運行107天后，對鈦板換熱器進行維修，未發現結垢和出砂現象，表明該層系的的熱水結垢不嚴重。

結論

通過Z3、Z158兩口井對Z二號院8.6萬平方米住房面積供暖的地熱水試采試驗，開發利用系統工程取得成功，地熱水開發利用系統工程包括：利用廢油井改變井身結構，對熱儲層以跟蹤射孔和測試取得的地熱水6個參數，錄取了不同瞬時排量的產水量和井口溫度、動液面。做到了當年設計、當年施工、當年投產、當年見效。項目的成功對油田進一步廣泛利用地熱資起到積極作用。

參考文獻

1、何滿潮著，中國重地焓地熱工程技術

作者：竇建國，工程師 畢業于石油大學石油工程專業，從事于現從事礦業開發工作。E-mail: doujg@joeco.com.cn。