山東東營牛莊鎮地熱井回灌探討

賀志鵬

（中石化新星山東新能源有限公司，山東 東營 257000）

1 牛莊鎮地質及地熱儲層特征

1.1 地質特征

牛莊鎮位于山東省東營市東營區境內，構造上位于渤海灣盆地濟陽坳陷東營凹陷牛莊洼陷西南部緩坡帶，北接中央隆起帶，南靠東營凹陷南斜坡。牛莊洼陷是以古生界為基底發育起來的，其上沉積了中生界地層（侏羅-白堊），新生界地層的古近系（孔店組、沙河街組、東營組）及新近系地層（館陶組、明化鎮組）及第四系，四周分別與現河莊油田、梁家樓油田、廣利油田和王家崗油田相鄰，其構造較為簡單。牛莊鎮所在地區大地構造示意見圖1。

圖1 牛莊鎮所在地區大地構造示意圖

1.2 熱儲層特征

牛莊鎮開發利用的主要熱儲層為新近系館陶組熱儲和古近系東營組熱儲，其次為古近系沙河街組熱儲和寒武系一奧陶系熱儲，館陶組、東營組和沙河街組熱儲屬層狀孔隙裂隙型熱儲，寒武系一奧陶系熱儲屬裂隙巖溶型熱儲。

1）古近系東營組（Ed）。由于該井處于牛莊洼陷深部，因而東營組發育齊全。自下而上可劃分為三組：

① 東三段（Ed3）。1803～2002m，厚199m，砂層厚81.6m，砂泥比為0.41，砂層多為灰白色含礫中-粗砂層，砂層單層平均厚度3.8m，最大單層厚度為9.6m，東三段沉積穩定，無構造破壞，在牛莊地區廣泛分布。

②東二段（Ed2）。1681～1803m，地層厚122m，砂層厚54.9m，砂泥比0.45，砂層多為灰白色中-細砂巖，顆粒細，砂層單層平均厚度4.4m，最大單層厚度為15.5m，東二段在向斜中心未受斷層切割，儲層相對較好。

③ 東一段（Ed1）。1530～1681m，地層厚151m，砂層厚57.4m，砂泥比0.38，砂層多為厚層含礫砂巖，砂層單層平均厚度4.1m，最大單層厚度為12.5m，具上細下粗的正韻律沉積特征。

2）新近系館陶組（Ng）。1066～1530m，厚464m，以砂巖泥巖互層沉積，砂層自下而上逐步增厚，顆粒也逐步增大，砂巖多為厚層狀中細砂巖為主。館陶組分兩個沉積旋回。館上段（1066～1252m），地層厚186m，砂層厚44.6m，砂巖上細下粗，上薄下厚的特征十分明顯，單層厚度多為4～6m，最大單層厚度為9.6m，砂體個數少。館下段（1252～1530m），地層厚278m，砂層厚125.1m，自泥巖開始沉積突變為砂巖，砂層單層平均厚度4.9m，最大單層厚度為18m，砂層分布集中，本層作為熱水層的備用水層，作為熱水層的灌入層也是可行的。

3）新近系明化鎮組。其上段具淡水層，下段為巨厚泥巖，作為地熱熱儲的蓋層，其分布廣泛且泥巖質純，厚度穩定，由于不是熱儲層，不贅述。

2 現有的回灌成井工藝技術

2.1 包網纏絲濾水管成井技術

優點：回灌井段采用包網纏絲濾水管成井技術，在目的層下入繞絲篩管，有利于增加進液通道，從而提高地層的回灌能力，適用于顆粒較粗且膠結程度較好的地層。

缺點：針對疏松的砂巖地層，其砂泥巖互層在大液量的沖刷下，容易導致其中的細粉砂隨著地熱尾水進入到地層中，堵塞孔吼，從而降低回灌量；易導致泥巖段垮塌后堵塞回灌井段，且泥巖隨著尾水進入地層后進一步的降低回灌能力。

2.2 管外礫石充填成井工藝

填礫層可以有效阻擋尾水中的顆粒，且受填礫的支撐作用，孔壁較穩定，不易造成孔隙的堵塞，可以保證回灌的長期運行，利于回灌。但是后期難以處理。

2.3 固井射孔完井技術

該工藝適于深度大于1500m的鉆孔，固結性好、滲透率大的熱儲層。如東營區域通過精細刻畫砂巖熱儲分布規律，選擇正韻律厚層射孔完井。

技術優點：1）固井防止泥巖垮塌，封堵細粉砂地層，減少細小顆粒堵塞；2）孔喉射孔形成的滲流通道長、滲透率大，避免了濾水管的阻力；3）優選大段回灌層，有效避免層間干擾。

2.4 回灌井酸化工藝技術

針對礦化度較高的地熱井，在溫度壓力降低時，容易在地面管網、井下設備中出現結鹽結垢現象，一方面微小垢物隨著尾水進入地層，堵塞孔吼；另一方面垢物附著在濾水管上，造成進液通道變得狹小，影響進水量。酸化以解除近井地帶污染為目的，即酸有效作用距離等于或略微超過傷害半徑時停止施工。在砂巖儲層酸化中，酸作用的有效距離一般在1.5m，基質酸化對解除近井地帶傷害非常有效。

3 回灌試驗

為更好的研究不同的成井工藝對古近系東營組熱儲的回灌效果，本次選擇牛莊鎮區域采用不同的完井工藝的兩口地熱井，分別是射孔完井的NR1井和包網纏絲濾水管成井技術完井的XF2井，兩口回灌井相距5km，地質情況相同，進行回灌試驗效果的對比，兩口地熱井基本信息如表1。

表1 地熱井參數

4 回灌試驗分析

通過達西徑流公式對兩種完井方式的回灌能力進行評價。根據滲流力學方法，按徑向流達西公式，計算直井理論最大回灌量：

其中，儲層泄壓半徑Re，參考油藏極限供油半徑公式求得：

對該厚度取水層，分別計算得出射孔完井和繞絲篩管的回灌量分別為：102m2和83m2。考慮目前該井未出現出砂情況，因此綜合對比后優選射孔完井的完井方式。

5 結語

東營市牛莊鎮地區主要開采層位為館陶組砂巖，完鉆層位為東營組。通過對比分析不同完井工藝技術，這說明在該區塊采取射孔的完井方式回灌量要優于繞絲篩管完井方式，回灌量可達到完全回灌的要求。