同固結井段分離熱儲含水段固結封隔保溫技術

摘 要：固結保溫是地熱鉆井施工中的重要工藝，其施工的質量關系到地熱勘探井的地熱資源參數錄取評價的準確性及在地熱井的開發利用價值，在地熱勘探井鉆井施工過程中，常因地質判斷的延誤及鉆井結構的制約，出現同固結保溫井段存在熱儲含水層而需將含熱水層分離出來的復雜條件，為固結保溫施工帶來諸多難題，文章通過施工實踐，分析總結了同固結井段分離熱儲含水段固結封隔保溫技術，以期為類似工程參考。

關鍵詞：固結保溫；地熱井施工；固結分離；保溫技術

1 概述

由于貴州省地熱地質條件及構造普遍復雜，在地熱井施工中因地質判斷延誤或井徑結構因素，在最后的安全施工井段出現固結封隔井段存在熱儲含水段，在其下管、水泥固結時需將該熱儲含水段分離出來的復雜情況，需采取特殊技術措施分離同井段熱儲含水段。

2 同固結井段分離熱儲含水段固結封隔保溫技術

同固結井段分離熱儲含水段固結封隔保溫是指水泥固結保溫井段存在熱儲含水段，在水泥固結時，需將固結井段與熱儲含水段分隔的固結封隔技術。即在下管時需在熱儲含水段的上下設管外封隔器及在管內增加附屬設施，實現固結段與保留段分離的固結保溫措施。

實例1：貴州某地熱井：

（1）地層條件

貴州省黃果樹景區郎宮河地熱資源勘探井，位于黃果樹天星橋景區南約3km（直距）處，在區域構造上處于松桃-碧痕營近東西向大斷裂及紫云-埡都深大斷裂帶次生的北西向斷裂帶的交匯部位，褶皺及斷層發育，地質構造復雜。如表1。

（2）設計、建設方要求

在勘探井的一開井段的固結施工中，因距勘探井20m處施工一試驗井，試驗井深600.2m，在同深度井段鉆進施工到550米后涌水、水頭高度20余米，終孔后抽水水溫35℃，甲方要求勘探井施工不得對該試驗井有任何影響。為滿足甲方要求，在勘探井一開井段固井時，為防止固結水泥漿竄入試驗與勘探井的熱儲聯系通道而影響試驗井熱儲參數；同時滿足需固結保溫井段的固結效果，根據勘探井的地質實際情況，采用分段固結。

（3）固結施工工藝及技術措施

下管固結保溫工藝：

采用管外封隔器將固結井段和保留井段分開，分段固結保溫工藝如圖1，技術措施如下：

a.在下入井管時，在與試驗井熱儲含水段相聯的上下位置的管外設管外封隔固，防水泥固結時水泥漿進入需隔離分隔的含水段。

b.先進行該井段下部水泥固結，管內底部留10.0m水泥塞，管外水泥漿面控制在熱儲聯系層底部5.0m。

c.待下部水泥凝固后，從井口的管間隙壓入水泥漿進行熱儲聯系層上部至井口段的水泥固結。

固結技術措施：

a.認真記錄和觀測裂隙位置，漏、涌水量及水頭高度，以便在下管固結實提供可靠依據，以確定熱儲聯系層的頂/底界。

b.分上、下二段固結，即對熱儲含水段以下和含水量水段以上分開固結。

c.準確計算固結長度所需用漿量，以避免多余水泥漿滲漏至試驗井的來水通道中。

d.在裂隙上段的Φ244.5套管設置盂式止水橡膠，采用管外從上往下壓漿或，盡可能減少未封閉孔段長度。

e.盂式止水橡膠以5-10個為一組。

固結分離效果：

經該地熱勘探井后期近半后的鉆井施工，其一開井段固頃保溫效果良好，并未對旁邊的勘探試驗井的涌水量、水溫造成任何影響，達到的固結分離熱儲含水層的目的。

實例2：貴州遵義某地熱井：

貴州省遵義某地熱井，熱儲目的層為震旦系燈影組白云巖，在三開井段鉆井施工中，底部有熱儲含水層，在下管水泥固結保溫作業時，需將底部的熱儲含水層分離出來，且不允許有水泥進入熱儲含水層。

（1）三開井段井徑及地層結構

三開井段井深位置1181.9～2325.95m，井徑φ216mm，地層結構：1185.9～1213.2m為類山關白云巖，1213.2～1474.0m為高臺組的粉砂巖、白云巖，1474.0～1534.3m為清虛洞組的白云巖、灰巖，1534.3～1695.0m為金頂山組的粉砂巖、砂巖，1695.0～1774.5m為明心寺組的粉砂巖、粉砂質泥巖、鈣質泥巖，1774.5～2226.0m為牛蹄唐組的炭質頁巖、含炭質泥巖及鈣質泥巖、2226.0～2325.95m為燈影組白云巖，測井顯示2300.0～2325.95m有含水層。

（2）下管及水泥固結保溫技術措施

由于該井段底為有熱含水層，水泥固結保溫時需將熱儲含水層分離出來，而上部井段需水泥固結保溫，采取在熱含層上部5.0m以上位置設管外、管內設封隔器的水泥固結措施（如圖2）具體技術措施如下：

a.下入井管結構：底部2根為濾水管，以上為無眼管，以保證熱礦水進入井內。

b.在熱含層以上5m處的管外設封隔器（一組盂式止水器如照片6-2），外徑φ250mm）密封井管與井壁間的環空間隙，阻止水泥固結過程中水泥漿的下行堵塞含水層。

c.在管內設封隔塞（管外設封隔器以上5.0m左右處），阻止水泥固結過程中水泥漿從管內的下行堵塞含水層。

d.固結水泥采用商品水泥漿，水泥漿由優質硅酸鹽pc42.5級水泥攪拌，水灰比為0.59，密度1.75g/cm3，水泥漿量14m3，注漿時水泥漿是從封隔器上方旋流孔沿管壁間隙上流，注完水泥漿及頂漿后候凝。

e.候凝3天后，下鉆將管內封隔塞以上的水泥塞鉆完后，先將井內水泥粉末排凈后方鉆穿封隔塞，避免鉆水泥塞時水泥粉末進入下部含水層。

（3）封隔水泥固結效果

在鉆穿封隔塞后的下部管內無水泥結構物，至該井段底部20余米的濾管間無水泥粉末，表明采用內外封隔器的固結措施，確保了固結井段與含水層的分離，實現了上部井段的固結保溫和下部含水段無水泥污染的目的。

3 結束語

在地熱井鉆井施工中，出現固結與熱儲含水層為同一井段，可采用相應的技術措施，實現固結段與熱儲含水層分離的固結，既實現了固結保溫又保留了熱儲含水層，實現地熱鉆井的目的。