江苏油田Ｚ３站地热工程的开发与应用

摘要：用过对真武油田的地质研究，利用油田废气的油气井，进行地热井改造。通过对国内先进

地热工艺的引进和改进。

关键词：地热，地热水，开发、造泵室、换热

引言

江苏油田首次进行地热开发和利用，有其自身的优势。可以利用油田生产过程中报废或高含水的油井进行试验和利用，可降低钻井费用，并使废弃油井得到有效利用。但大多废弃油井的套管较小，不能满足地热开采的要求，需要改造。同时，地热井系统试水，分析和研究地热工程中的一些参数，尤其是对地热水水质的腐蚀和结垢的研究。确保真3地热站工程试运行成功，并通过试运行又可摸清地热水的温度、压力、动液面等参数，为江苏油区进下一步的地热资开发提供依据。

1 利用Z3、Z158废油井改成地热水测试与生产井工程

地热开发需要将潜水电泵下入套管中，把热储层中流入套管内的地热水举升到地面，提供地热资源（热能、热水）利用为目的的一项特殊工程。Z3、Z158两口油井的套管直径均为139.7mm，不能满足地热电潜泵的下入要求，必须将两口井300-350m以上的5 1/2″套管改为内径径大于184-224mm的泵室，以实现地热测试与开发利用的要求。修造改情况见图1、2

2 地热井系统试水工艺及主要参数资料录取工程

2.1真3井射孔工艺和套管抽汲资料录取

在51/2?套管内采用现代跟踪射孔工艺，分别对E2d2上和E2s1下的E2s16一个小层进行试水取参数，通过试水取得的实际流量、温度、压力、含油、含气等参数，对工程的设计提供依据。（见表1、2）。

2.2Z158井射孔及地热潜水电泵资料录取技术

2.2.1 地热潜水电泵资料录取技术

地热潜水电泵与井身结构配置和地面井口流程与井身结构配置见图3。其中，在下泵时，加下了一根测试管柱，利用电阻法原理可随时对井内动液面进行测试，从实验结果看，较油田使用的动液面测试仪准确。

在对出口处地热水观察时，当排出地热水300 m3后，水质逐渐变清，有一定的油气味，随采 出水量的逐渐增加，油气味逐渐变淡，并在整个试水过程中未发现出砂现象，表明，在目前流速下，对地层不需进行防砂措施。地热水经尝有咸味，存放一段时间后有红褐色物质（主要为Fe（OH）3）沉淀）。为此在地热潜水泵与换热器之间需采用密闭传输，尽量避免与氧接触，同时，从安全角度出发，在板式换热器前加装电子除垢仪。

采用潜水电泵技术在真158井的E2s1下层位热储层中，以不同排量的工作制度，取得瞬时排量、动液面、井口水温度等4项地层资料参数。经分析四个参数间有一定的比值，即资料说明如下：

a、从试水结果看出，每天液量可达1500m3/d、动液面稳定、井口温度为72℃具有工业开发利用价值。

b、出口水温度随连续总流量而提高，井口水温由70℃上升到72℃。（见图4）；

c、井口水温度与瞬时排量、总液量成正比关系：见图5

d、动液面随瞬时排量增大而加深，由初期138m，下降到153m，随排量的增大井下动液面也有一定的下降，但液面的下降幅度不大，表明地层的供液较足。（见图6）。

以上4参数呈现了三种成果分析，属于一般热水层测试成果，由于条件限制，但尚未取得该热储层的最大产能参数，以供开发利用优选最佳工作制度，达到合理开发要求。

e、在动液面测试时，选用回声波测井仪进行测试，由于回声波测井仪主要用于油气井的测试，仪器上的参数只适合油管参数，不适合采水用的水管。

2.3 地热水开发结垢、腐蚀趋势的判断〔3〕

据水质报告中离子的浓度，计算氯离子的毫摩尔/化合价百分数，选择采用哪种预测指数，氯离子大于25％时，一般采用拉伸指数，然后利用该指数判断出地热水的结垢腐蚀趋势。如是腐蚀型地热水还需要对设备进行选材，再将该地热水的状态点绘制在艾里斯图上(见图7)。如果状态点位于304SS线上方，则不论采用304、316不锈钢都将产生局部腐蚀，应考虑采用钛材作为换热器的材料; 若状态点处于2系列304SS线与3系列316SS线之间，则采用304不锈钢不发生腐蚀，使用316不锈钢会发生局部腐蚀；当状态点位于这两条线的下方，则采用这两种不绣钢都不会发生腐蚀。

从计算的结果为2.93，大于0.5值，可以判断真3站地层水为不结垢水型或结垢不严重。但用艾里思图选材看，状态点位于304VSS线上方，则表明不论采用304，306不锈钢都将产生局部腐蚀，为此，我们采用了钛板作为换热器材料;

3 Z3地热站地热水开发利用试验

3.1 冬季采暖地热水供热试运行

3.1.1 Z3地热站，由Z3、Z158两口井组成，可各单井供热，也可两井并网供热。其供热生产层位不一；真3井地热水生产层位为E2s1下、E2d2上二个层位；真158井地热生产层位为E2s1下一个层位。

3.1.2 经多次研究确定初次供热限在二号院采暖面积为8.6万平方米。运行情况见下图。

3.1.3 冬季供热期，Z3、Z158两口井，累计生产地热水19.7万方，井口总平均水温72℃，来水温度平均42℃，计算开发地热总量为591000万大卡的热量。

3.2 地热供暖试运行成果分析

3.2.1从生产时间段和运行方式分析，Z158井E2s1下为主要供热储层，以平均瞬时排量73.9m3/h，日产水量1773m3/d，动液面最终稳定在168米，井口平均水温稳定在73℃，说明E2s1下有足够的能量。

3.2.2井口水温随瞬时排量和地层累计连续出水量的增加略有增加，由初期70℃上升到采暖结束时的73℃。真3、真158井E2s1下中部地温81℃，若能连续提高采水量井口水温还有上升的空间。

3.2.3在供暖期间，项目组对用户进行抽样调查，各住家室内温度平均在16-19℃，普遍对地热供暖持支持态度。

3.2.4工艺流程简单实用、可靠、自动化程度高，通过几个按钮和闸门就可控制整个流程，经正常运行试验后，只需一人值班。

3.2.5供热试运行107天后，对钛板换热器进行维修，未发现结垢和出砂现象，表明该层系的的热水结垢不严重。

结论

通过Z3、Z158两口井对Z二号院8.6万平方米住房面积供暖的地热水试采试验，开发利用系统工程取得成功，地热水开发利用系统工程包括：利用废油井改变井身结构，对热储层以跟踪射孔和测试取得的地热水6个参数，录取了不同瞬时排量的产水量和井口温度、动液面。做到了当年设计、当年施工、当年投产、当年见效。项目的成功对油田进一步广泛利用地热资起到积极作用。

参考文献

1、何满潮著，中国重地焓地热工程技术

作者：窦建国，工程师 毕业于石油大学石油工程专业，从事于现从事矿业开发工作。E-mail: doujg@joeco.com.cn。