天津地区新近系地热回灌井不同完井工艺应用效果对比.pdf

第28卷第3期
地质找矿论丛
2013年9月:481-485
Vol 28 No. 3
Contributions to Geology and Mineral Resources Research
Sep.2013:481-485
doi:10.6053/j.issn.1001-1412.2013.03.022
天津地区新近系地热回灌井
不同完井工艺应用效果对比
王光辉',赵娜2,赵苏民2,高亮2,李嫄嫄2
(1.天津市国土资源和房屋管理局地质事务中心,天津300042)
(2.天津地热勘查开发设计院,天津300250)
摘要:针对新近系地层国内外普遍存在回灌效率低的问题,通过对滤水管和射孔两种不同完井
工艺对回灌效果的影响入手,开展两种完井工艺地热回灌的试验研究。研究表明,在地层沉积环
境和地层参数相同的情祝下,射孔完井工艺回灌量大,冋灌持续性好,不易产生堵塞,比滤水管完
井工艺效果显著,对提高新近系地热回灌井的回灌效率具有明显的促进作用。
关键词:新近系;地热;?瀨;射孔;滤水管;完井工艺;天津地区
中图分类号;P634.5;P641.5文献标识码:A
o宝坻
0引言
唐山市
⊙廊
清
草
.中
庄
天津地区地热资源主要分布在宝坻断裂以南的
武消,
沧
广大平原区(图1),按开采热储可分为孔隙型和基
坳
沧宁河河
100%,而孔隙型热储回灌量小且衰减严重,孔隙型陥《”ャ
县
岩裂隙型两种。目前,基岩裂隙型热储的回灌率为
庄
⊙汉沽
天津市/东
塘
黄
热储回灌也是世界性难点山?,极大地制约了新近系
城
擔小
热储的开发。天津地区热储通过多年的回灌研究,
隆
害)吧べ韩
认识到完井工艺影响回灌井的回灌效果。本文旨在
静
板
庄
户驹
海
凸
对比滤水管和射孔两种完井工艺在新近系馆陶组孔起N
桥
隙型地热回灌井的应用效果。
坳
大城
湾
起
青县
陷
陷
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:0 kml
1矿区地质特征
图1天津地区构造分区图
Fig. 1 Tectonic division map of Tianjin area
天津地区馆陶组厚200~600m,一般分为馆「
1.断裂;2.古近系缺失线
砂岩段、馆Ⅱ泥岩段和馆Ⅲ砂岩段3层。岩性以含
砾砂岩为主,间夹厚度不等的泥岩、粉砂质泥岩,底以中粗砂岩为主,孔隙率20%~33%31。馆陶组
部常见暗色矿物较多的砂砾岩和砾岩,富水段岩性在宝坻断裂以南除在沧县隆起的双窑凸起、小韩庄
收稿日期:2013-05-09;改回日期:2013-06-18;责任编辑:赵庆
基金项目:国家十一五“863”课题“新近系孔隙型地热回灌配套钻井技术与地面设备研究”(编号:2006AA052Z325)资助。
作者简介:王光辉(1981-),男,工程师,从事水工环和地热地质工作。通信地址:天津市和平区曲阜道,天津市国土资源和房屋管理局
地质事务中心;邮政编码:30004
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地质找矿论丛
2013年
凸起、潘庄凸起、王草庄凸起等构造的高部位缺失热回灌的理想目标。
外,均有分布。其沉积环境为准平原化过程中的低
弯河和辫状河。
3射孔完井工艺回灌效果
冀中坳陷的武清城区和黄骅坳陷的滨海新区为
天津地区热储的集中开采区,主要热储层为馆陶组,
2008年,地热研究单位总结了以往馆陶组地热
其底部为厚30~60m的底砾岩(砾径多>5mm,平的回灌试验,确定以射孔方式作为馆陶组地热回灌
均孔隙率20%),在塘沽区最为发育,厚度可达80m井完井工艺。该工艺在废弃石油井的实验初步取得
以上。馆陶组特征:出水温度45~86℃,单井涌水良好效果后,于2011年开始被应用于地热回灌井的
量一般40~120m23/h,矿化度一般1~2g/L(由北施工中
东向南西方向逐渐增加),水质以Cl?HCO3ーNa3.1射孔完井工艺原理
型为主,pH=7.32~8.82
射孔是指将射孔专用设备置入井下预定深度,
射穿套管及套管水泥环直至地层,沟通井筒与含水
2滤水管完井工艺应用情况
层间流体通道的工艺技术。射孔器中的射孔弹引爆
后,爆炸产生能量束击穿套管、击垮地层,当能量東
打到地层上,迅速在岩石的接触面上形成高温、高
馆陶组地热井以往一般采用滤水管完井工艺,压、高应变率区域,使岩石迅速崩解、破碎,后续射流
其主要作用是滤水挡砂、支撑井壁。实际生产中,孔又将这些破碎物挤入地层,从而形成孔道。根据
隙型地层地热井主要根据砂岩的成岩性、胶结度、颗射孔弹的结构、地层岩石性质,射孔弹穿出孔道长度
粒大小、渗透性等因素选择滤水管。滤水管的制一般为几厘米至几十厘米,孔道直径一般为几毫米
作方式主要有套管表面打眼和滤水管外缠丝(单层至十几毫米。射孔工艺在油气开发中已是比较成熟
或双层)两种。套管表面打眼的滤水管多用于砂岩的技术”8,该技术近年来被试验性应用于孔隙型地
致密胶结且长期开采不会发生坍塌的地层,外缠丝热回灌井完井工艺中,效果较好。
的滤水管多用于胶结条件不好且容易出砂的粉细砂
在地热井施工中常采用电缆输送聚能式射孔技
类地层。
术。该工艺的优点是:①射孔枪和射孔弹的种类多,
20世纪80年代,地热研究单位在塘沽区开展能使用大直径射孔枪和大药量射孔弹,满足高孔密
了馆陶组回灌试验及回灌理论研究。回灌试验井完深穿透、大孔径的射孔要求;②射孔定位快速、准确
井工艺采用单层滤水管,试验持续时间263h,最大③电雷管引爆可靠性强;④作业简便快捷,能连续进
灌量86m3/h,最小灌量6m/h。试验过程中出现行多层射孔。在地热回灌井施工中,通常选用直径
回灌量严重衰减现象,推测其主因为滤水管及其周89mm射孔弹,直径127mm的射孔器,射孔密度
围热储层的物理和化学堵塞。
孔/m,射孔螺旋式排列,一般射孔深度可达
2002年,武清区建成YR9馆陶组地热回灌井。50cm以上地层。
为避免悬浮粒对回灌通道的堵塞,YR9地热井使3.2塘沽区射孔工艺回灌研究
用双层笼式填砾滤水管(主要参数:内缠丝间距0.7
为研究不同完井工艺对馆陶组的回灌效果,在
mm,外缠丝间距0.5mm,石英砂砾径0.8~1,2塘沽地区选取了3个地热回井TGR-28,TGR
mm,厚度10mm),完井后测得该井出水量为15~29D,TGR-30,采用不同的完井工艺进行对比试
20m/h。由于水量小,又进行了射孔,出水量最终验
达到93.8m3/h。2005年13月,对YR9地热井
(1)地热井概况。TGR-28,TGR-29D,TGR
进行了供暖期生产性回灌试验,回灌水温40~52-30等3个地热回灌井相距较近(图2),回灌井出水
℃,回灌量从49m3/h降至20m3/h,衰减明显,加量100~118m2/h,水温均为63℃;TGR-28与
压回灌效果也不理想,从而宣告试验失败。
TGR-30为直井,TGR-29D为定向井。根据测井
馆陶组热储层地热回灌井采用单层滤水管和双解释